眨眼间的差异

天文学中有一项最基本的技术,可以在每本天文学普及教材中找到,其中部分原因是因为它比较容易演示。现在我们举起一根手指放在鼻子前几厘米,闭上一只眼睛;然后睁开,再闭上另一只眼睛。重复几次相同的动作,我们会发现手指好像从这边跳到那边。现在把手臂伸直,并继续伸直手指重复这一练习。这时手指看上去仍在反复跳跃,但它的漂移变小了。这就是视差(parallax)。由于我们的两只眼睛有3厘米~6厘米的间距,因此视角会随左右眼的变换而发生改变。尽管我们的手指没有移动,但它相对遥远物体(比如对面墙壁上的画)的位置却发生了改变,使它看上去似乎从一边跳到另一边。手指离脸越近,这个效果就越明显。因此,我们可以利用这种位置上的明显变化——视差——来测量距离。

对于那些在天文学尺度以外的物体而言,我们要测量它们的视差效应,就必须从两个不同的地点观察它们,且这两个观测点的间距也必须达到天文学尺度。而直到现在,我们依然被困在地球上——即使是哈勃太空望远镜,也只是漂浮在地球上空大约325英里(约523公里)的地方。(作为比较,月球——最靠近我们的天体,其轨道大约在23.89万英里以外(约38万公里。)但是,这一局限并不会阻碍我们前进的步伐。事实上,自1838年起,视差就被广泛地应用于天文学测量。甚至早在200多年前,伽利略就曾经尝试利用这一概念。虽然由于他的望远镜过于粗糙而没有成功,但伽利略对基本原则的领悟是正确的——地球在围绕太阳旋转,因此它自身的位置就会发生变化。地球到太阳的距离是一个天文单位——大约9 300万英里(约1.5亿公里)。因此,和1月份的位置相比,地球在6月份转到太阳的另一边时,其位置变化了1.8亿英里(约3亿公里)。这个距离足以让我们探测几千光年以外物体的视差

这和微透镜实验有什么关系?在最简单的透镜效应中,是透镜在恒星前方的运动导致了恒星亮度随时间的变化。但地球的运动使这个过程变得更加复杂。当地球运动时,我们对恒星的视线会穿过透镜的不同部分,并在6月份和1月份带给我们不同的视角。这种视角的变化同样会改变恒星的视觉亮度,因为透镜的放大倍数取决于我们透过哪个部分去看。当然,和透镜在恒星前方运动所引起的亮度变化相比(这也是大部分亮度提升的主要原因),这个效应通常是非常微弱的。