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2 视差位移

说到天文学距离,我们先得熟悉一下什么叫视差位移(简称视差)。这个名字听起来有些唬人,但实际上视差非常简单实用。

认识视差很容易,用穿针的事实就能了解。你可以试试闭上一只眼睛来穿针,就会发现用一只眼睛穿针很难办到,因为你的手不是在离针孔很远的地方停下,就是在距离针孔很远的地方就想把线穿进去。用一只眼睛是无法正确判断针和线之间的距离的。如果把另一只眼睛睁开,这件事就容易多了,即使初学者也很容易上手。用两只眼睛观察一个物体时,人们会自动地把两只眼睛的视线都聚焦在这个物体上。物体越近,两只眼睛的相对转动角度越大。而进行这种调整时眼球肌肉上的感觉让你非常确信地知道自身和物体之间的距离。

如果你没有同时用两只眼睛来看,而是分别用左、右眼观察,你就会看到物体(比如针)相对于后面背景(比如房间里的窗户)的位置是不一样的。这就是视差位移,这样一描述大家肯定就很熟悉了。如果你没有概念,那现在可以自己试着做一些,照着图4那样分别用左眼和右眼看针和窗户。物体越远,视差位移越小。我们利用这种效应来测量距离。

视差位移可以用弧度来表示,这种表示方法要比靠眼球肌肉的感觉判断距离要准确得多。不过,我们两眼之间的距离仅仅为3英寸(约7.6厘米)左右,当物体远在几英尺开外的地方就不能很准确地判断了。

因为物体距离远,所以眼睛看远处的东西时的视线是接近平行的,这样视差位移就不如看近物那么明显了。如果要测量更远的距离,那就把两只眼睛的距离分得更开一点儿,这样视差位移的角度就增大了。但是请放心,增加眼间距不需要做外科手术,几面镜子就可以帮我们做到。

图4 用左眼和右眼分别看针和窗户

图5 海军使用的测量敌舰距离的装置

在图5中我们看到的是海军使用的测量敌舰距离的装置(在雷达发明以前)。这是一根长筒,两个目镜的位置上各有一面镜子(A,A′),筒两端也各有一面镜子(B,B′),使用这样一架测距仪,我们就能做到好似一只眼在B处看,另一眼在B'处看了。

双眼间的距离也称作光学基线,因为光学基线大幅增加,所以眼睛能估算的距离也就随之增大。不过海军不需要凭借肉眼去判断距离,他们有精密的测距仪,上面配备的装置和刻度盘可以帮助他们非常精确地测定视差。