恒星距离的计算方法.doc

恒星距离得计算方法摘要光速不变原理就是相对论得基础,但为什么不变？假设光子为了保持速度恒定能够自动衰减它得能量,利用这个假设推导出了红移得计算方法:多普勒红移zD=v/(c-v),引力红移zg=GM/(rc2-GM),距离红移zd=exp(L/4669)-1,并指出了多普勒公式中得错误与根据广义相对论推导出得引力红移公式得瑕疵。利用普森公式、距离与红移得关系及两个Ia型超新星参数,求出了关联系数a及星际消光系数b。用两种方法计算出了155个恒星得距离并比较了它们得差别。证明了光子在星际中传播时能量衰减很小,但它却就是引起红移得主要原因;星际得绝对消光也很小,但忽略它会引起很大得误差。最后,解释了引起计算误差得原因,提出了测量关联系数得方法,说明了哈勃常数就是距离得函数,分析了类星体得发光原因,并估算了类星体得距离与半径。关键词:距离红移,关联系数,消光系数,哈勃常数,史瓦西半径1引言光子在真空中传播时,其速度就是常数,它就是相对论得基石,并已被多次证明就是正确得。为什么光速就是常数？光子就是如何实现得？假设光子为了保持速度得恒定能够自动衰减(或增加)自身得能量。1、1根据假设,如果光源以速度v离开观察者,则它得动量为P=mv,光子为了保证速度得恒定,也必须降低能量克服光子得初始动能(f为发射源得原始发射频率,f’为接收到得频率,h为普朗克常数,c为光速,m为光子运动质量)即:h*f-P*c=h*f’(1)把P=m*v与m=h*f/c2代入上式得:h*f-h*f*v/c=h*f’,f’=(1-v/c)*f。zD=[c/(c-v)]-1=v/(c-v),(2)或:vD=c*z/(1+z)。(3)根据多普勒原理,观察者与发射源彼此远离时得频率关系为(v0为观察者移动速度,vs为发射源移动速度,V为介质速度):f’=[(V-vo)/(V+vs)]*f(4)当v0=0,vs=0、6V时,f’=f*V/1、6V=0、625*f,z=0、6而当v0=0、6V,vs=0时,f’=f*0、4V/V=0、4*fz=1、5彼此靠近时得关系为:f’=[(V+vo)/(V-vs)]*f(5)当v0=0,vs=0、6V时,f’=2、5*fz=-0、6而当v0=0、6V,vs=0时,f’=1、6*fz=-0、375这明显就是个错误,在现有得实验条件下很容易验证,宇宙学红移就就是根据多普勒原理推导出了z=v/c,当z>1时必须用洛伦兹变换,但在同一坐标系下为什么变换呢？多普勒公式应改为:彼此远离时:f’=[(V-vo)/V]*[(V-vs)/V]*f(6)彼此靠近时:f’=[(V+vo)/V]*[(V+vs)/V]*f(7)红移与速度得关系也应改为:z=f/f’-1=[V/(V-v)]-1=v/(V-v)(8)或:v=V*z/(1+z)(9)1、2根据前面得假设,光子在一个引力场中,为了保证速度得恒定,必须衰减能量用于克服引力,则下式成立(g为重力加速度,r为星球得半径,):h*f-m*g*r=h*f’(10)把m=h*f/c2,g=G*M/r2,(G为引力常数,M为星球质量)代入上式得:h*f-h*f*G*M/r*c2=h*f’,f’=(1-G*M/r*c2)*f,z=f/f’-1=G*M/(r*c2-G*M)(11)根据广义相对论推得引力红移公式为[1]:zg=[1-2G*M/(r*c2)]-1/2-1,简化后得公式为[2]:zg=GM/rc2用本文得能量衰减论所得得等式为:zg=GM/(rc2-GM)。为了比较哪个就是合理得,分别把地球(M=5、965*1024kg,r=6、371*106m)、太阳(M=1、9887*1030kg,r=6、955*108m)与当r=2GM/c2时得数据分别代入,计算得到结果如表1所示.表1不同理论计算得引力红移量比较Table1、parisonofgravitationalredshiftindifferenttheoreticalcalculationsGravityredshiftearthsunr=2GM/c2[1-(2G*M/r*c2)]-1/2-16、9526895352*10-102、12339151*10-6∞GM/(rc2-GM)6、9526896728*10-102、12338925*10-61GM/rc26、9526896680*10-102、12338474*10-60、5由表1中可以瞧出:当r=2G*M/c2时,根据广义相对论推导得公式红移为无穷大,也就就是说,在史瓦西半径上光子就是无法逃逸得。如果光子得运动方向就是史瓦西半径球面得切线方向,则光子永远不能逃离这个球面,但如果光子得运动方向就是垂直于球面向外,光子为了保持速度得恒定,就会自动降低能量克服引力。设光子得频率为f,这时光子得能量为:E