1990年2月14日，旅行者1號(hào)在距離地球64億公里之外給地球拍了張照片。照片的名字叫“暗淡藍(lán)點(diǎn)”，這張照片里的地球如同一粒塵埃。

故宮里有件文物叫金嵌珍珠天球儀，這件國(guó)寶展示了一種上帝視角，不是站在地球看星空，而是透過(guò)宇宙看星空。它的觀測(cè)角度，比旅行者1號(hào)還要遠(yuǎn)很多很多。

我們站在地球上，晚上一抬頭就會(huì)看到美麗的星星。除了太陽(yáng)系內(nèi)部的幾顆行星外，大部分肉眼可見(jiàn)的星星都是其它星系的恒星。就像視頻中所看到的天球儀上鑲嵌的星星一樣，這些恒星距離我們非常遙遠(yuǎn)，就算是跑得最快的光，到達(dá)我們也需要許多許多年的時(shí)間。那么，我們?nèi)绾螠y(cè)量這些星球到地球的距離呢？

1、視差法和秒差距

測(cè)量恒星的距離，最基礎(chǔ)的方法是三角視差法。

我們不妨先從一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)起。假如有一棵樹(shù)非常高，我們?nèi)绾尾拍軠y(cè)量出這個(gè)樹(shù)的高度呢？

首先我們觀察數(shù)根和樹(shù)梢，得出兩個(gè)觀察方向，并且測(cè)量它們的夾角。然后我們?cè)贉y(cè)量出觀察點(diǎn)和樹(shù)之間的水平距離，根據(jù)三角形的知識(shí)，就可以求出樹(shù)的高度。

三角視差法基本原理與之類似。由于地球繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，一年中的不同時(shí)刻，從地球上觀察某個(gè)遙遠(yuǎn)的星球，視線的方向是不同的，我們可以在冬天和夏天記錄觀察星球時(shí)的視線方向，并且測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的夾角。

恒星的視差和秒差距長(zhǎng)

我們知道，一個(gè)圓周角為360度，每度又可以分為60角分，每分又可以分為60角秒，于是一角秒就等于1/1296000圓周，是一個(gè)非常小的角度。假如冬天和夏天觀察同一顆恒星時(shí)，觀測(cè)方向夾角為2角秒，那么恒星與地球的連線和恒星與太陽(yáng)連線的夾角就約等于一角秒，此時(shí)我們就稱恒星距離地球?yàn)橐粋€(gè)秒差距（pc）。

我們?cè)侔讶盏鼐嚯x寫(xiě)作一個(gè)天文單位ua，把太陽(yáng)（S）地球（E）和該天體（D）畫(huà)成一個(gè)三角形，根據(jù)三角形的關(guān)系可以計(jì)算出地球和天體之間的距離SD為一個(gè)秒差距，大約是1pc=206265ua，也就是接近于20萬(wàn)個(gè)天文單位。

根據(jù)這種方法，人們測(cè)量了距離地球最近的恒星——比鄰星，它到地球的距離為1.3秒差距，大約相當(dāng)于27萬(wàn)個(gè)天文單位，銀河系中心到地球大約8000秒差距，大約相當(dāng)于16億個(gè)天文單位。

2、開(kāi)普勒三定律

可是，為了測(cè)量出具體的數(shù)值，我們還必須測(cè)量一個(gè)天文單位，也就是地球到太陽(yáng)的平均距離到底是多少。這個(gè)問(wèn)題又是如何測(cè)量的呢？

也許有同學(xué)說(shuō)：我們可以發(fā)射一束激光到太陽(yáng)上，等它反射回來(lái)，再測(cè)量時(shí)間差。這種方法是不行的，因?yàn)槿盏鼐嚯x太遙遠(yuǎn)了，我們發(fā)射的激光很難到達(dá)太陽(yáng)。就算激光到達(dá)了太陽(yáng)，反射光也會(huì)淹沒(méi)在巨大的太陽(yáng)輻射光中，沒(méi)法分辨。

為了了解日地距離的測(cè)量方法，我們首先從一個(gè)天文學(xué)家——開(kāi)普勒說(shuō)起。

開(kāi)普勒

開(kāi)普勒是十七世紀(jì)德國(guó)的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。當(dāng)時(shí)普魯士皇帝魯?shù)婪蚨赖挠锰煳膶W(xué)家是從丹麥來(lái)的第谷，而開(kāi)普勒是第谷的助手。第谷死后，開(kāi)普勒致力研究第谷留下的海量天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，寫(xiě)成了巨著《新天文學(xué)》。

在《新天文學(xué)》以及相關(guān)著作中，開(kāi)普勒提出了著名的行星運(yùn)動(dòng)三大定律：