人們常常用“天文數字”來形容數字的巨大，事實也確實如此：
日－地距離是149 597 870千米，仙女座星系距離我們236萬光年，整
個宇宙的尺度大約是15 000 000 000光年(大約合9 460 800 000 000 000米）。
這些碩大無朋的數字是什么得出的？天文學家用的是什么尺子？
從窗口望去我可以判斷大街上的行人距離我多遠，這依靠的是周
圍的參照物和生活常識，要測量旗桿的高度可以把它放倒然后用尺子
量。然而對于天文學家來說，這些方法全都是遙不可及——的確是遙
不可及，天文學家的工作就是研究那些遙不可及的天體。那么，天文
學家是如何測量距離的呢？
從地球出發(fā) 首先來說說視差。什么是視差呢？視差就是觀測者在兩個不同位
置看到同一天體的方向之差。我們來做個簡單的實驗：伸出你的右手
拇指，交替閉合和睜開雙眼，你會發(fā)現拇指向對于背景左右移動。這
就是視差。在工程上人們常用
三角視差法測量距離。如圖，如果我們
測量出∠
α、∠
β和兩角夾邊
a（稱作基線）， 那么這個三角形就可以
被完全確定。
天體的測量也可以用三角視差法。它的關鍵是找到合適的邊長
a——
因為天體的距離通常是很大的——以及精確測量角度。
我們知道，地球繞太陽作周年運動，這恰巧滿足了三角視差法的條
件：較長的基線和兩個不同的觀測位置。試想地球在軌道的這一側和另
一側，觀測者可以察覺到恒星方向的變化——也就是恒星對日－地距離
的張角
θ（如圖）。圖中所示的是周年視差的定義。通過簡單的三角學
關系可以得出：
r=a/sin
θ 由于恒星的周年視差通常小于1°，所以(使用弧度制)sin
θ≈
θ。如
果我們用角秒表示恒星的周年視差的話，那么恒星的距離r=206 265
a/
θ。
通常，天文學家把日－地距離
a稱作一個天文單位（A.U.）。只要測量
出恒星的周年視差，那么它們的距離也就確定了。當然， 周年視差不
一定好測。 第谷一輩子也沒有觀測的恒星的周年視差——那是受當時
的觀測條件的限制。
天文單位其實是很小的距離，于是天文學家又提出了秒差距（pc）
的概念。也就是說，如果恒星的周年視差是1角秒（1/3600秒），那么
它就距離我們1秒差距。很顯然，1秒差距大約就是206265天文單位。
遺憾的是，我們不可能把周年視差觀測的相當精確。現代天文學使
用三角視差法大約可以精確的測量幾百秒差距內的天體，再遠，就只好
望洋興嘆了。
星等的關系 星等是表示天體相對亮度的數值。我們直接觀測到的星等稱為視星
等，如果把恒星統(tǒng)一放到10秒差距的地方，這時我們測量到的視星等就
叫做絕對星等。視星等（
m）和絕對星等（
M）有一個簡單的關系：
5lg
r=
m-M+5
這就意味著，如果我們能夠知道一顆恒星的視星等（
m） 和絕對星
等（
M），那么我們就可以計算出它的距離（
r）。不消說，視星等很好
測量，那么絕對星等呢？很幸運，通過對恒星光譜的分析我們可以得出
該恒星的絕對星等。這樣一來，距離就測出來了。通常這被稱作分光視
差法。
絕對星等是很有用的。天文學家通常有很多方法來確定絕對星等。
比如主星序重疊法。如果我們認為所有的主序星都具有相同的性質。那
么相同光譜型的恒星就有相同的絕對星等。如果對照太陽附近恒星的赫
羅圖，我們就可以求出遙遠恒星的絕對星等，進而求出距離。
造父變星是一種性質非常奇特的恒星。所謂變星是指光度周期性變
化的恒星。造父變星的獨特之處就在于它的光變周期和絕對星等有一個
特定的關系（稱為周光關系）。通過觀測光變周期就可以得出造父變星
的絕對星等。有了絕對星等，一切也就好說了。
造父變星有兩種：經典造父變星和室女座W型造父變星， 它們有不
同的周光關系。天琴座的RR型變星也具有特定的周光關系，因此也可以
用來測定距離。這種使用變星測距的方法大致可以測量10
8秒差距的恒星。
向紅端移動
人們觀測到，更加遙遠的恒星的光譜都有紅移的現象，也就是說，
恒星的光譜整個向紅端移動。造成這種現象的原因是：遙遠的恒星正在
快速的離開我們。根據多普勒效應可以知道，離我們而去的物體發(fā)出的
光的頻率會變低。
1929年，哈勃(Hubble,E.P.)提出了著名的哈勃定律，即河外星系的視
向退行速度和距離成正比：v=HD。這樣，通過紅移量我們可以知道星
體的推行速度，如果哈勃常數H確定，那么距離也就確定了（事實上，
哈勃太空望遠鏡的一項主要任務就是確定哈勃常數H）。
這樣，我們就可以測量到這個可觀測宇宙的邊緣了。
回到地球
不過還是有一個問題，這種天文學的測量如同一級一級的金字塔，
那么金字塔的地基——天文單位到底是多少呢？如果測量不出天文單位，
其他的測量就都成了空中樓閣。
天文單位的確是天文測量的基石。20世紀60年代以前，天文單位也
是用三角測量法測出的，在這之后，科學家使用雷達測量日－地距離。
雷達回波可以很準確的告訴我們太陽里我們有多遠，這樣一來，天文學
家就可以大膽的測量遙遠的星辰了。 
