測量宇宙的距離好像爬樓梯一樣，從近距離到遠距離一層一層的往上爬。而測量的距離的方法也好像接力賽跑者一樣，各扮演著不同先後的角色，合力完成測量宇宙距離的任務。
距離指標需要用前一階指標來校準，自然地，不準確也逐漸累積，所以對愈大距離的天體，距離的不確定愈高。
天文學家用來作為遠距離指標的天體計有：新星、發射星雲、行星狀星雲、球狀星團、I 型超新星、星系…。其中，行星狀星雲與I 型超新星的亮度範圍明確，亮度高，是較成功的遠距離指標。
遠距離指標經常需要利用近距離指標來校準，各種量距離方式的關聯性，可以用一倒立的"距離金字塔圖(the distance pyramid)" 來表示。
精確決定地球與太陽平均距離(一天文單位，1 AU)，是量測宇宙距離的基礎。
由克卜勒定律 ，可以推算出金星與地球的最近距離約是0.28 A.U.。在金星最近地球時，用金星表面的雷達回波 時間，可找出(誤差小於一公里)
測距適用範圍：∼1AU。
以地球和太陽間的平均距離為底線，觀測恆星在六個月間隔，相對於遙遠背景恆星的視差 。恆星的距離d
1 pc 定義為造成一秒視差角的距離，等於3.26 光年。地面觀測受大氣視寧度的限制，有效的觀測距離約為100 pc (∼300 光年)。在地球大氣層外的Hipparcos 衛星與哈伯望遠鏡，能用視差法量測更遠的恆星，範圍可推廣到1000 pc。
測距適用範圍：∼1,000 pc。
如果星體的視星等為mV，絕對星等MV，而以秒差距為單位的星體距離是d。它們間的關係稱為距離模數
如果知道恆星的光譜分類 與光度分類 ，由赫羅圖 可以找出恆星的光度。更進一步，可以算出或由赫羅圖讀出恆星的絕對星等，代入距離模數公式，即可以找出恆星的距離。
因為主序星的分佈較集中在帶狀區域，所以光譜視差法常用主序星為標的。利用鄰近的恆星，校準光譜視差法的量測。另也假設遠處的恆星的組成與各項性質，大致與鄰近恆星類似。誤差常在25% 以上，。(註：本銀河系直徑約30 Kpc)
測距適用範圍：∼7Mpc。
例： 若某恆星的視星等為+15 ，其光譜判定為G2 V 的恆星‘i從赫羅圖讀出該星的絕對星等為+5 ，代入距離模數公式15 - 5 = 5 log d - 5 ，求出該星的距離d= 1000 pc = 3260 光年。
位在不穩定帶的後主序帶恆星，其亮度有週期性的變化(週光曲線)，而綜合許多變星的週光關係，可以發現變星亮度變化週期與恆星的光度成正比(參見週光關係) 。用來做距離指標的變星種類主要有造父變星(I 型與II 型)與天琴座變星。
測定變星的光譜類別後，由週光圖可以直接讀出它的光度(絕對星等)。由變星的視星等和絕對星，利用距離模數公式，
測距適用範圍：∼17 Mpc。
平均每年可以觀測到數十顆外星系的超新星。大部份的超新星(I 型與II 型) 的最大亮度多很相近，天文學家常假設它們一樣，並以它們做為大距離的指標。
以造父變星校準超新星的距離，以找出I 型與II 型星分別的平均最大亮度。由超新星的光度曲線 ，可以決定它的歸類。對新發現的超新星，把最大視亮度(mV) 與理論最大絕對亮度(MV) 帶入距離模數公式，即可找出超新星的距離。
II 型超新星受外層物質的干擾，平均亮度的不確定性較高，I 型超新星較適合做為距離指標。
測距適用範圍：> 1000 Mpc。
漩渦星系的氫21 公分線，因星系自轉而有杜卜勒加寬 。由譜線加寬的程度，可以找出譜線的位移量Δλ，並求出星系的漩渦臂在視線方向的速度Vr，
量漩渦星系的旋轉速率，可以知道漩渦星系的光度，用距離模數公式，就可以找出漩渦星系的距離。Tulley-Fisher 關係找出的距離，大致與I 型超新星同級，可互為對照。
註：現常觀測紅外線區譜線，以避免吸收。
測距適用範圍：> 100 Mpc。
幾乎所有星系相對於本銀河系都是遠離的，其遠離的徑向速度可用都卜勒效應來測量星系的紅位移 ，進而找出星系遠離的速度。
1929年Edwin Hubble得到遠離徑向速度與星系距離的關係
其中
Vr = 星系的徑向遠離速度
H = 哈柏常數=87 km/(sec*Mpc)
d = 星系與地球的距離以Mpc 為單位。
哈柏定律是一個很重要的距離指標，量得星系的遠離速度，透過哈柏定律可以知道星系的距離。
例:
測距適用範圍：宇宙邊緣。
假設各星系最亮的紅超巨星絕對亮度都是MV = -8 ，受解析極限的限制，適用範圍與光譜視差法相同。
測距適用範圍：∼7Mpc。
假設各星系最亮的新星，絕對亮度都是MV = -8 。
測距適用範圍：∼20 Mpc。
假設其他星系最亮的HII區之大小，和本銀河系相當。(定H II區的邊界困難，不準度很高)
假設星系行星狀星雲，光度分佈的峰值在MV = - 4.48。
測距適用範圍：∼30 Mpc。
假設星系週圍的球狀星團，光度分佈的峰值在MV = - 6.5。
測距適用範圍：∼50 Mpc。
Faber-Jackson 關係與Tulley-Fisher 關係類似，適用於橢圓星系。Faber-Jackson 關係：橢圓星系邊緣速率分佈寬度σ的四次方與星系的光度成正比。
D-σ關係：橢圓星系邊緣速率分佈寬度σ與星系的大小D 成正比。
測距適用範圍：> 100 Mpc。
假設其他更遠的星系團，與室女星系團中最亮的星系都具有相同的光度MV = -22.83。
測距適用範圍：∼4,000 Mpc。
本超星系團(Local Supercluster) 含本星系群，大熊座星系群，室女座星系團 和其他星系群。下表為用數種測距方法量得的室女座星系團的距離，測宇宙距離常需要比對不同方法所定出的距離，室女座星系團的距離平均值約為16 Mpc。
| 方法 | 室女座星系團的距離 (Mpc) |
適用範圍(Mpc) |
| 造父變星 | 14.9 ±1.2 | 20 |
| 新星 | 21.1 ±3.9 | 20 |
| 行星狀星雲 | 15.4 ±1.1 | 30 |
| 球狀星團 | 18.8 ±3.8 | 50 |
| Tulley-Fisher關係 | 15.8 ±1.5 | > 100 |
| D-σ關係 | 16.8 ±2.4 | > 100 |
| I 型超新星 | 19.4 ±5.0 | > 1000 |
最近更新日期：一九九六年十二月六日
蘇漢宗(htsu@mail.ncku.edu.tw)
許瑞榮(rrhsu@mail.ncku.edu.tw)
或使用留言板
台南市成功大學 物理系
| 回首頁 | 課程大綱 | 關於本網點 | 天文專欄 | 其他天文學網點 | 建議與通訊 |
| 一､認識夜空 | 二､中國天文學發展簡史 | 三､西洋天文學發展簡史 |
| 四､天文望遠鏡 | 五､星光的祕密 | 六､我們的太陽 |
| 七､恆星的誕生 | 八､恆星的演化與死亡 | 九､本銀河與其他銀河系 |
| 十､浩瀚宇宙的量度 | 十一、宇宙的起源與歸宿 | 十二､尋找E.T. |
| 附錄一､太陽系的起源 | 附錄二、參考書籍與文獻 |