科学家是怎样算出太阳到地球的距离的？

Question

如题所述

Answer 1

　　科学家利用金星凌日计算出日地距离，即金星通过太阳盘面，通过对1769年上尉詹姆斯•库克在塔希提岛上观测金星凌日的研究，以及1761年时对凌日的观测，法国天文学家拉郎德收集到计算出日地距离的所有数据，第一次精确给出了日地距离的值：1.53亿公里，与目前的1.49亿公里非常接近，误差控制在3%之内。到了2012年，科学家们通过更加先进的观测技术再次利用金星凌日计算出更加精确的日地距离，即149597870700米。

　　相关测量历史如下：
　　据国外媒体报道，太阳距离我们有多远？这个问题看似简单但回答起来难度却不小，值得一提的是太阳与地球的距离曾困扰了我们超过2000年。通过现代天文学的知识我们知道，太阳与地球之间的距离为一个天文单位，即149,597,870,700米，约等于1.5亿公里，但过去的天文学家在没有如此精确的测量技术前提下几乎无法获得准确的日地距离，这就导致了我们对宇宙其他天体的观测出现误差，因为我们都用天文单位来衡量我们与其他天体的距离。
　　事实上，古希腊的思想家最早开始构想宇宙的模型，其中一个就是日地距离，当时科学家通过肉眼观测来判断太阳与我们的距离。比如日食时月亮几乎将太阳完全覆盖，通过视觉观测与简单计算来推测日地距离，但是太阳过于明亮，导致这样的观测计算存在较大的误差。公元前2世纪中叶希腊天文学家开始用视差法观测天体距离，即从两个不同的角度观测，首先应用的是地球与月球的距离，由于视差会形成三角形，通过三角函数能够解出地球和月球之间的距离，但这个方法几乎无法获得真实值，因为如果角度估计有误，在如此大的距离上误差会成倍放大。
　　在接下来一千多年内我们对日地距离的观测仍然没有较大的进展，到了18世纪，我们对科学的认识开始起步，开普勒和牛顿的发现让我们寻找到测量日地距离的一个新方法。科学家发现利用金星凌日可以计算出日地距离，即金星通过太阳盘面，通过对1769年上尉詹姆斯•库克在塔希提岛上观测金星凌日的研究，以及1761年时对凌日的观测，法国天文学家拉郎德收集到计算出日地距离的所有数据，第一次精确给出了日地距离的值：1.53亿公里，与目前的1.49亿公里非常接近，误差控制在3%之内。
　　到了2012年，我们通过更加先进的观测技术再次利用金星凌日计算出更加精确的日地距离，即149,597,870,700米，于是我们可以用这个天文单位来衡量宇宙间其他天体的距离。从中可以看出，日地距离是一个非常重要的天文学单位，是我们探索深空的重要基石。

Answer 2

测量日地距离的方法有好几种，一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上)；另一种方法是利用小行星测量日地距离。历史上就是用前一种方法测出地球到太阳的距离的，现在也是这样算出日地平均距离的，即从地球上发出一束雷达波，打到金星上面，再从金星上反射回来。利用这种方法测出的日地平均距离为 149,597,870公里，大约为15,000万公里。
1726年哈雷就提出利用不同地点观测金星凌日来测量日地距离的方法。
1677年，21岁的哈雷对将要发生在1761年的金星凌日作了预报，他明白，自己是无法亲自看到那年的金星凌日了。但哈雷相信，只要通过观测金星凌日得到了金星的视直径，并且知道金星的公转周期，则太阳视差可以很容易地由开普勒第三定律推算出来，从而计算日地距离。
1761年，果然如哈雷所料，出现了金星凌日，但由于金星路径太过接近太阳边缘，无法精确测量，天文学家们只好相约8年后，1769 年的另一次金星凌日时再完成哈雷这桩壮志。
1769 年5月23日，在欧洲天文学家与航行至塔希提岛的库克船长合作观测下，终于得到精确的观测资料。值得一提的是，当时英法两国正在交战，但为了完成这项历史性的科学探测任务，法国政府特别下令海军不但不得攻击库克船长的奋进号（ENDEAVOUR），还必须保护其航行安全。正是在这种国际合作之下，数百年来未解的“天文单位”才得以在这难得的天象机会下见诸于世人。
1771年，法国天文学家拉朗德（Lalande）根据这次珍贵的观测资料，首次算出了地球与太阳间的距离大约为 1.52～1.54亿公里，与今日的测量值1.49597870691亿公里甚为接近。
现代的日地距离是用雷达测地球和金星距离得出。在18世纪以前还不能合理的测量日地距离。

哈雷在18世纪初建议了一个巧妙的方法。这个方法我是从《大中天文学》上了解的，没有图很难理解，但我又搜不到图，所以只能大概的讲讲。
首先，通过简单的测量，能定出各个行星与太阳的距离与日地距离的比值（只需简单的几何计算，从略）。
那么只要定出一个行星到太阳的距离即可。问题是怎么定。
哈雷想，金星凌日时，日，金，地三体一线，但是从不同的地方看金星在日面上的投影是不一样的！这个没图很难解释，可以想，月亮在日全食时在地面的投影也是不同的，只有在一个小点处会有日全食。同样，金星也是这样，只是这个差别比月亮小地多。
在金星凌日时，我们从南半球和北半球分别观测，记录金星在日面的投影，再进行计算，便可得到金星到地球的距离与两个观测点的直线距离之比。（实际上，测量金星凌日的时间更有用，误差更小，详细我没图就解释不了，希望楼主自己能好好想想）。
地球的半径测量时间相对较容易的（具体方法从略），那么通过简单计算，两个观测点的直线距离也不难得出。用这个数据，可以算出地金距离，再计算，便得出地日距离。
而地月距离测量方法大致相同，不过背景就换成恒星背景，所以测量相对容易。基本上地球半径一得出，地月距离就立即得出了。

Answer 3

三角测量法（又称视差法）.地球沿着直径约为3亿公里的轨道,绕太阳运行.天文学家可以在某一天观察一颗恒星,隔半年后再对同一颗恒星进行观察,发现两次观察恒星的视角差异.利用很简单的三角学原理,就可以根据不同的视角,计算出该恒星到地球的距离.这种方法适合于测算距离地球400光年以内的恒星.
对于距离地球 400 光年以外的恒星,目前还没直接的测量方法,因而天文学家们转而使用了亮度测量法,其原理是多普勒效应.
测量地球到太阳的距离就很简单,测量日地距离的方法有好几种,一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上)即从地球上发出一束雷达波,打到金星上面,再从金星上反射回来.；另一种方法是利用小行星测量日地距离.本回答被网友采纳

Answer 4

已知地球速度，通过一定时间内以地球视角测得的太阳移动距离，通过三角函数求出。