核心概念
天文学
恒星
物理学
测量
引言
您喜欢在温暖的夜晚观星吗？ 夏季是观看星星以及其他天象的好时机，例如令人印象深刻的英仙座流星雨，它每年都会发生，并在今年8月10日至13日达到高峰。您知道古代天文学家实际上可以测量地球到遥远恒星的距离吗？ 他们如何在没有现代技术的情况下做到这一点？ 在这项活动中，您将通过探索物体距离和观看视角（也称为视差）之间的关系来找出答案，这可以用来测量遥远恒星有多远。
背景
天文学家如何知道行星、恒星和星系离我们有多远？ 他们使用一种称为视差的视觉现象来测量恒星距离。 视差是指物体看起来移动的方式，当从两个不同的位置或角度观察时，物体的位置似乎会发生变化。
要亲自观察视差，请伸出您的手臂并竖起您的大拇指。 闭上一只眼睛，将您的大拇指与房间另一侧的物体对齐。 现在快速切换您的眼睛，同时保持您的大拇指在相同的位置。（如果需要，您可以用空闲的手遮住另一只眼睛。） 注意到您正在观看的物体不再与您的大拇指对齐。 不相信您所看到的？ 从另一只眼睛开始再次重复。 这种光学错觉是由于视差造成的。 您的两只眼睛之间的距离差异使得您的大拇指（一个相对较近的物体）与房间另一侧的物体（一个相对较远的物体）对齐方式不同。
当人们在地球轨道上的不同位置观看恒星时，较近的恒星相对于较远的恒星而言，位置变化会显得更大。 这种明显的运动，或视差，可以用来帮助计算地球和特定恒星之间的距离。
材料
一个宽阔的开放空间（可以是您的后院或公园。）
两个呼啦圈（或者，您可以使用两块可以坐的扁平石头或砖块。）
一把码尺或米尺（使用带有清晰标记的，以便可以从远处读取。）
小桌子或吧台凳（这需要能够拿到室外。）
一条粗橡皮筋
一块大石头（它应该至少有棒球大小，但不要太大以至于橡皮筋无法套在它上面。）
卷尺
一张草稿纸和一支笔或铅笔（可选）
准备
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如果您正在使用草稿纸，请在上面画三列，并分别标记为“左”、“右”和“差异”。
将您的呼啦圈（或扁平石头）、小桌子（或吧台凳）、橡皮筋、大石头和卷尺带到室外一个宽阔的开放空间，例如公园或您的后院。
找一个遥远的物体——理想情况下是高而窄的物体，例如树木、电线杆或柱子。 这将是您在此活动中使用的“遥远物体”
在您和遥远物体之间尽可能远的距离（至少20到30步，但更远更好），面对物体并将两个呼啦圈放在地上，一个在您的右边，一个在您的左边，使它们几乎接触。（如果您使用扁平石头代替，请将它们放置在您面对遥远物体时，左右两侧大约相距三英尺的位置。）每个呼啦圈（或扁平石头）将是一个“观察点”。
从呼啦圈走向遥远物体，将小桌子放在距离呼啦圈边缘约三到五步远的地方（或距离扁平石头约五到七步远的地方）。
在桌子上放一块大石头。 将橡皮筋环绕石头和码尺（或米尺），以将码尺固定在石头上，使码尺水平（左右延伸）且其标记面向您（朝向呼啦圈）。 将码尺沿橡皮筋居中放置。 桌子（带有石头、码尺和橡皮筋）将是您研究的“近物体”。
您的设置现在应该准备好进行一些测试了！ 但在您这样做之前，请确保您的设置的所有部分都对齐良好。 具体来说，请确保两个呼啦圈之间的空间、橡皮筋和遥远物体大致沿着一条假想线对齐。 如果需要，您可以向左或向右移动桌子以使橡皮筋对齐。
步骤
坐在左侧呼啦圈的中心（或左侧的扁平石头上），然后看向遥远物体。 遥远物体看起来与码尺上的哪个数字对齐？ 如果您正在使用草稿纸，请将此数字写在“左”列中。
坐在右侧呼啦圈的中心（或右侧的扁平石头上），然后看向遥远物体。 遥远物体现在看起来与码尺上的哪个数字对齐？ 如果您正在使用草稿纸，请将此数字写在“右”列中。
现在将桌子（上面有石头和码尺）向前移动三到五步（使其更靠近遥远物体）。
再次坐在每个呼啦圈中，看看遥远物体现在看起来与码尺上的哪个数字对齐。 如果您正在使用草稿纸，请写下您的结果。 与桌子离您更近时相比，您是否看到遥远物体在码尺上对齐的位置有所不同？
至少重复此过程三次（每次将桌子稍微靠近遥远物体，然后从您的呼啦圈有利位置观察遥远物体如何在码尺上对齐）。 当近物体（带有码尺的桌子）越来越靠近遥远物体时，遥远物体在码尺上对齐的位置看起来如何变化？
如果您使用草稿纸记录您的结果，您可以将一列中的数字减去另一列中的数字，并将您的结果写在您测试的每个距离的“差异”列中。 您是否看到距离（观察点和近物体之间）与您从左右角度进行的测量值差异之间存在关系？
您认为您的结果告诉您天文学家如何使用视差来测量相对较近的恒星有多远？
附加题： 在此活动中，您将近物体（带有石头、码尺和橡皮筋的桌子）移动到与观察点（呼啦圈）不同的距离。 测量视差的另一个因素是两个观察点之间的距离。 您能想到一个类似的活动来测试这个变量吗？ 观察点之间的距离如何影响视差？
附加题： 如果您连续几个晚上观察您最喜欢的星座，您会注意到星星作为一个群体一起移动。 将星座的运动与较近的物体（如月球或行星）进行比较。 哪些物体移动得更快？ 您可以使用这种方法区分行星和恒星吗？
附加题： 视差类似于我们的大脑在计算深度感知时使用的过程。 直观地，您知道哪些物体是近的，哪些是远的。 您可以尝试通过比较双眼视觉和单眼视觉来测试深度感知。 每种视觉如何影响深度感知？
[分隔符]
观察和结果
当近物体远离观察点时，从左右观察点测量的物体的明显运动是否减小？
当从两个不同的点观察一个相对遥远的物体时，与相对较近的物体相比，它看起来移动得更少。 类似地，在此活动中，您应该已经看到，当“近物体”（带有石头、码尺和橡皮筋的桌子）越来越靠近“遥远物体”（树木、电线杆等）时，当您比较其在呼啦圈内的左右“观察点”之间的明显位置时，它看起来移动得更少。 对于前两次测量，可能很难区分差异，但在此之后，这种关系应该变得更加清晰。
由于物体的明显运动（视差）取决于物体与观察点的距离，因此天文学家可以计算出相对较近的恒星有多远。 这是通过观察一颗附近的恒星相对于遥远恒星的明显运动来完成的，当它们都从不同的观察点（即从地球绕太阳轨道的不同点）观察时。
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此活动由科学伙伴合作推出