不知道你有沒有聽過一些看似“不正經(jīng)”的說法，比如一顆即將接近地球的小行星有“18只鴨嘴獸”那么大，也可能是“33只犰狳”那么大，甚至是“22條金槍魚”那么大。這些聽上去很離奇的比較其實(shí)是記者Aaron Reich的發(fā)明，他自稱“長(zhǎng)頸鹿公制的締造者”。
但真正有意思的是，天文學(xué)家有時(shí)也會(huì)用同樣奇怪的單位來測(cè)量天體。一顆“是地球質(zhì)量的85%的行星”似乎很好理解，但一個(gè)亮度為數(shù)“毫蟹”的脈沖星風(fēng)星云呢？畫風(fēng)似乎開始變得奇怪了！
為什么用這么奇怪的單位？
最基本問題在于，太空中有太多東西對(duì)于我們熟悉的單位而言都太大了。以一只小狗為例，它可能有90多厘米長(zhǎng)。而地球的半徑可達(dá)6.38億厘米，也就是750萬只小狗。
木星的半徑是11.2個(gè)地球半徑，或者說8500萬只小狗。但這種計(jì)數(shù)單位有點(diǎn)可笑，這也就是天文學(xué)家為何需要找到一些更說得通的單位。
在更大的尺度上，可以再想想?yún)⑺匏?，它的半徑?3000個(gè)地球半徑，也就是太陽半徑的764倍。因此，當(dāng)談?wù)搮⑺匏牡拇笮r(shí)，用太陽的半徑作為單位，自然就比用地球半徑作為單位更方便、合理。
它有多重？
在地球上，一個(gè)物體的重量取決于物體質(zhì)量和把它拉向地面的引力。我們可以用把一只18千克的小狗托離地面的難度來理解重量。這在地球上不難做到，如果是在月球這樣引力更小的地方則更容易一些，而在木星這樣引力較大的地方就要難得多。
而質(zhì)量是衡量某物的組成成分的單位。小狗的質(zhì)量指的是它由多少東西構(gòu)成，無論它在哪個(gè)星球上，這一點(diǎn)都不變。在太空中，天文學(xué)家對(duì)質(zhì)量比對(duì)重量更感興趣，他們常用地球和太陽作為一種便捷的單位來測(cè)量天體的質(zhì)量。舉個(gè)例子，仙女星系的質(zhì)量大約是三萬億個(gè)太陽質(zhì)量。
它有多遠(yuǎn)？
天文學(xué)家用比較來衡量天體之間的距離。太陽和地球相距1.49億千米，這個(gè)關(guān)鍵的距離有一個(gè)特別的名字，即我們常說的天文單位（AU）。對(duì)于那些更曲折的距離，天文學(xué)家則會(huì)用秒差距（parsec）。秒差距是“視差秒”（parallax second）的簡(jiǎn)稱。
理解秒差距需要一些最基礎(chǔ)的三角學(xué)。天文學(xué)家用角秒來衡量非常小的角度，3600角秒等于1度。在一個(gè)直角三角形中，當(dāng)一個(gè)銳角的角度為1角秒，它的對(duì)邊是1AU時(shí)，這個(gè)直角三角形的另一條直角邊的長(zhǎng)度就是一秒差距（由于這個(gè)三角形相當(dāng)狹長(zhǎng)，剩余兩個(gè)角極其接近直角，因此另一條直角邊與斜邊長(zhǎng)度幾乎可以視為相等）。
秒差距的定義示意圖（非等比例）。（圖/Srain, Wikimedia Commons）
秒差距對(duì)于測(cè)量更大的距離相當(dāng)方便，因?yàn)?秒差距約等于3.26光年，或者206265 AU。例如，我們自己的銀河系的中心離地球大約有8000秒差距，也就是160萬AU。
它有多亮？
當(dāng)我們想要測(cè)量某個(gè)天體有多亮?xí)r，天文測(cè)量單位可能就更古怪了。
公元前二世紀(jì)，古希臘天文學(xué)家希帕克斯（Hipparchus）仰望星空，給最亮的恒星賦予了數(shù)值1，最暗的恒星賦予了數(shù)值6。注意，是一顆較亮的恒星具有一個(gè)更小的數(shù)值。我們把這些亮度值稱為星等。太陽的視星等是-26！
太陽非常亮，它的視星等是-26。（圖/NASA, SDO）
或許比負(fù)數(shù)的亮度更令人困惑的是，每一階星等之間都具有2.512倍的亮度差異。也就是說，織女星的視星等是0，它比視星等為1的心宿二要亮兩倍多一點(diǎn)。
最后，說說“毫蟹”
我們用眼睛看到的光被稱為可見光。除了可見光之外，光譜實(shí)際上還有很廣的范圍。比如，醫(yī)生用來給你的骨骼拍照的光就是X射線光。當(dāng)天文學(xué)家用X射線來觀察天空時(shí)，他們有時(shí)會(huì)用“蟹”來衡量X射線的亮度。
這只“蟹”其實(shí)是天空中的一顆快速旋轉(zhuǎn)的中子星（也就是脈沖星），它位于一顆爆發(fā)的恒星的殘骸中。用X射線望遠(yuǎn)鏡觀察蟹狀星云和蟹云脈沖星就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)X射線源簡(jiǎn)直太亮了。亮到什么程度？天文學(xué)家從20世紀(jì)70年代開始就用它來校準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡了。可以這么說，每一位X射線天文學(xué)家都知道“蟹”的X射線有多強(qiáng)，因此會(huì)用它來衡量宇宙中其他X射線源的強(qiáng)度。
蟹狀星云的圖像，其中紅色來自甚大陣的射電，黃色來自斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的紅外，綠色來自哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的可見光，藍(lán)色和紫色是來自XMM牛頓望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線觀測(cè)站的X射線。（圖/NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA, NRAO, AUI, NSF; Chandra, CXC; Spitzer, JPL-Caltech; XMM-Newton, ESA; and Hubble, STScI）
一蟹被定義為蟹狀星云在相應(yīng)的X射線光子能量下的強(qiáng)度。（但要注意的是，“蟹”的亮度其實(shí)是不同的，具體取決于所觀測(cè)的X射線的能量，因此在單位轉(zhuǎn)換時(shí)還需要考慮感興趣的X射線能量范圍。）如果他們談?wù)撘活w特定的天體，比如說一個(gè)叫作GX339-4的雙黑洞系統(tǒng)，它的X射線強(qiáng)度只有蟹狀星云的千分之五，那就說它的亮度是5毫蟹（milliCrab）。
對(duì)天文學(xué)家來說，要確保的是要對(duì)這些單位進(jìn)行定義。除非能保證定義清楚，否則無論是螃蟹還是犰狳，或許都無濟(jì)于事。
原文作者：Laura Nicole Driessen（悉尼大學(xué)射電天文學(xué)博士后研究員）
#參考來源：
https://theconversation.com/from-platypus-to-parsecs-and-millicrab-why-do-astronomers-use-such-weird-units-203061
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