对于像我这样以天文为职业的人来说，光年、宇宙膨胀和宇宙大爆炸都是日常用语的一部分。你或许觉得这些遥远而抽象的概念是拥有价值百万望远镜的天文学家才能了解的。
实际上，你只需要望向夜空或者在自家后院使用小型业余天文望远镜，即可体会宇宙之大。
宇宙空间或许难以想象，但你可以亲身体验并测量它，你甚至还可以测量不断膨胀的宇宙。下面一些关于你该如何做到的提示。
提示1：仰望星空，放飞想象
夜空中的星星很多，但夜空很暗，这便向我们透露了一些非常重要的信息。
想象一个充满恒星的无限大而古老的宇宙。无论你向哪个方向旅行，你总会与某颗恒星的光线相遇，由此可见，在这个假想宇宙中，地球的夜空不可能是黑暗的，它将时刻如同白昼般明亮。
这就是奥伯斯佯谬(Olbers’ paradox)，它有几个合理的解释，红移是一个（查阅维基百科，Olbers’ paradox的两个解释是宇宙年龄有限和红移），还有一个是宇宙年龄有限，因此来自远处物体的光线还不足以到达我们。
看，在我们甚至还没有拿出望远镜时，我们已经完成了一些后院天文学工作，我们从地球看到的黑暗夜空暗示出宇宙的年龄有限。
提示2：追踪恒星
现在拿出你的望远镜，因为赤道仪可以追踪恒星，从而使恒星呈现在相片中的位置是不变的，所以使用连接在赤道仪上的望远镜和相机可以拍摄出美丽的恒星图像。带有赤道仪的望远镜售价一般不超过1000澳元。（尽管天气状况的好坏才真的是天文学的硬条件）。
赤道仪与一般相机三脚架不同，它的一条轴线与地球的自转轴平行，底坐则可以通过绕轴旋转来跟踪恒星——它实际上就是一个旋转的地球力学模型。
与你在目镜后的眼睛相比，连有赤道仪的望远镜和相机可以揭示宇宙的更多细节。用眼睛，只可以看到，但有了相机，你就可以把望远镜变成一台宇宙学机器来对宇宙进行测量。
提示3：观测恒星的位置
恒星有多远？ 即使是小型望远镜也能提供线索。
在地球绕太阳公转时，夜晚恒星的位置会有微小的差别，近的恒星似乎在相对于远的恒星作位移。
这便是视差，它有点类似于我们用双眼来感知距离，除非我们使用分别在地球公转轨道两端（3亿公里）的望远镜进行观测，否则视差无法消除。
如果最近的恒星位于日地距离（1,800亿公里）的12,000倍处，它们在天空中的位置将因视差的存在改变百分之一度。
这听起来很小，但它却与木星的角直径大致相同，即使通过你的后院望远镜也容易观察到。但是，即使是最近的恒星也离我们太远了，对于后院天文学家来说，测量它们的距离是一项不小的挑战。
一些离我们最近的恒星很容易观测，尽管它们仍然遥不可及。半人马座α星是南十字座附近最亮的指引星，它是一颗距离我们270,000倍日地距离的双星。
天狼星是全天最亮的恒星，离我们比日地距离的540,000倍稍微远一点。
利用望远镜和照相机进行长时间曝光，你可以观测到一些更遥远的恒星。
提示4：观测恒星的亮度
1908年，美国天文学家亨丽爱塔·勒维特(Henrietta Swan Leavitt)发现，造父变星的亮度呈周期变化，并且这个周期取决于它们的光度或它们的亮度。光变周期越长，恒星的光度就越大，造父变星也因此成为天文学家测量我们与外星系间距离的工具。
你可以通过望远镜目镜在距离地球约16万光年的大麦哲伦云中看到最亮的造父变星，同时也可以像勒维特在一个世纪前做的一样，拍摄造父变星在不同时期的照片，并观察它随着时间推移的亮度变化。
1923年，埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在仙女座大星云中发现了一颗造父变星，并意识到仙女座大星云是另一个包含数十亿颗恒星的星系，于是他总结说辽阔的宇宙中充满了这样的星系。
使用望远镜和现代数码单反相机（或CCD）在黑暗中进行长时间曝光，你就可以观测到哈勃当年观测过并提出重大发现的变星。这颗变星是如此遥远，它发出的光线需要两百万年才能到达我们。
提示5：测量光线的偏移
不断膨胀的宇宙可能是最神奇的宇宙学发现之一，宇宙中的大多数星系正在离我们远去。
如何越过这广阔的宇宙空间来测量星系的退行速度？答案当然是使用高速摄影机。
在地球上，高速摄影机通过测量汽车反射光的多普勒位移来判定汽车是否超速，虽然我们无法测量从银河系中反射的光线，但我们可以测量特定元素和分子发出的光的多普勒位移。
氢是宇宙中含量最丰富的元素，它有一个独一无二的光谱。如果我们在望远镜系统中添加一个衍射光栅，我们就可以得到这个天体的光谱。
如果我们拍摄类星体这类明亮而遥远的天体的光谱，我们便可以看到氢光谱。但由于宇宙膨胀，氢原子发射线因多普勒效应而更靠近光谱的红端（波长变长）。
类星体3C 273非常明亮，一个15厘米的望远镜在一小时内就可以检测到其光谱中的H-α线。地球上，H-α线的波长为0.66微米，但在类星体3C 273中，H-α线的波长为0.76微米。
那么3C 273的退行速度是多少呢？ 每秒种47,000公里！
你可以用自己的望远镜观测不断膨胀的宇宙。
前沿宇宙学研究可能需要哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)，激光干涉引力波天文台(LIGO)和平方千米阵(Square Kilometre Array)。但如果你有足够的动力与条理性，还有购买几个关键设备的预算，你就可以成为后院天文学家。
（翻译：贾宁）
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