【极大篇 | 第一章：宇宙的前世今生】04 如何知道宇宙在膨胀

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1.12 如何测出天体离我们有多远？

首先，我们可以测量出远处的天体远离我们的速度。方法很简单，就是用测量到的天体发出的光的频率，与天体原本发出的频率进行比对，再通过多普勒效应进行计算。

哈勃测量到的结果是天体发出的光线频率都降低了，也就是说它们都发生了红移。因此，哈勃得出结论，这些天体都在远离我们。

但是问题来了，我们怎么知道某颗星球原来的频率是多少呢？答案是借助光谱。 我们可以通过天体的光谱，来反向推算它原有的频率应该是多少。

光谱是发光天体的指纹，只要能分析出天体的光谱，我们就大概知道这颗星球发光的原频率是多少。

但还是那个问题，我们接收到的光谱，是已经经历过红移后的光谱，那要怎么知道它原来的光谱是什么样的呢？

其实在光谱中，除了光线的频率之外，还有一个更重要的信息，那就是不同光线的组合。比如说一种物质的光谱有橙光、绿光和紫光三种，它们的强度比例可能是1:2:3。

即使经历过红移，三种成分的比例也是固定的，我们依然可以成分和比例关系判断出它们对应的应该是哪一种或哪几种物质的光谱。

这样，我们就可以用红移后的频率跟原频率作比对，从而算出天体远离我们的速度。

1.13 如何测出天体远离我们的速度？

除了速度，我们还可以算出天体的距离，具体做法是依靠天体的亮度进行判断。

生活经验告诉我们，一个发光物体距离观察者越远，观者者感受到的亮度就越弱。所以只要能够把探测到的天体的亮度，再与天体原本的亮度进行比较，就能算出天体离我们有多远。

但还是那个问题，我们怎么知道它原本的亮度是多少呢？答案依然是借助光谱。

光谱不但能告诉我们发光的物质是什么，还能告诉我们发光物质的温度是多少。而在天体物理中，只要知道一个天体的温度，就能算出它的质量应该有多大。

算出它的质量后，就能用数学模型推算出它的原本亮度是多少，再与我们接收到的亮度进行比对，就能知道天体离我们有多远了。