宇宙中判断方向与坐标
推荐阅读：
恋上你看书网 www.630shu.cc，最快更新星际神化最新章节！
东南西北只是相对地球或其他行星上而言的，众所周知，地球是个巨大的磁体，有南北极（地南北极与磁南北极相反）因此当指南针中磁铁的南极指向某一固定方向时,那个方向就被规定为南。而其他方向也是如此。在宇宙中用不到指南针，所以就没有规定东西南北，只有上下左右之分。宇宙中的所有位置都是相对的，只有找到参照物才能够判别方向。宇航员们拥有丰富的天文知识，靠星座判别方向，并不是只有地球上能看到星座的。
一般在宇宙中判断方向的形式有：
1、在极远处很有可能这三颗中的某一颗恒星被其他天体所遮挡。
2、因为宇宙中大质量天体会引起光线扭曲，经过长途旅行的光线必然会产生扭曲，那么在远处的观测者将无法得到自己真正的位置。
3、银河系也是在旋转的，这三颗恒星的位置也不可避免的在变化，这就象你把坐标轴旋转了一下位置，近处的坐标可能变化很小，但远处坐标的变化就非常大，甚至成为了不可使用的坐标，必须重新测量。
4、假如我们驾驶着可以跳跃的飞船，飞到了1.25亿光年远处的x星球，首先，我们会发现自己所处的位置并没有x星球，可能是空旷的太空，甚至可能＄↗，撞到了其他星球上去了。为什么呢？因为我们得到的信息是1.25亿年前x相对三恒星的位置。还有，在纸上画一个圆（代表银河系），并做一个箭头（代表3恒星的坐标指向），银河系是2.5亿年自转一周，那么我们飞到1.25光年以外时，看到的3颗恒星是1.25亿光年以前的位置，刚好与实际位置掉了个位置！对应的坐标也完全反了，我们会以为自己跳到了反方向的。甚至以为是空间扭曲（实际上只是光的问题）。由上可知，三恒星定位是多么有局限性的方式！只要人类还在用光速去测量位置，就不可避免的会遇到坐标系（比如3恒星）的存在时间问题，就会出现坐标值上限的问题。例如3恒星定位中坐标上限为50亿光年，即3恒星的存在时间。同样也会遇到“提前量”（测量位置与实际位置不符）的问题。若干年后，或许人类可以发现真正的即时传播方式鞘本涂梢越17嬲槐涞淖炅恕?/p>但是在此之前，我们可以尽量使用“大寿命”的参照物作为坐标中心，以尽量扩展这个坐标系适用的范围（时间越久，坐标系适用的范围越大）。例如银河系（据悉为已有136亿年，还有150亿年的寿命）。这个坐标系的寿命远比3恒星要长久的多，而且，银河系与其他星系之间位置变化也相应小了很多。另外，最近推算出的宇宙年龄约130亿~140亿年，即银河系是在宇宙诞生初期形成的，那么以银河系为坐标的话，即使到达宇宙边缘也能看到银河系，前提是我们能知道130亿年前的银河系是什么样子的……不过，这个问题也是可以解决的，我们可以多次跳跃，10亿光年、20亿光年……130亿光年，可以通过这种方式去逐步识别出130亿年前的银河系，即在130亿光年外找到幼年期的银河系并进行定位。
同样可以建立坐标轴的方式，这样就会有坐标的概念。
1、原点——以银河系旋转中心为原点
2、z轴——z轴垂直于银道面，并且从z轴的正方向看银道面为顺时针旋转。
3、x轴——离银河系最近的星系在银道面上的投影为x轴的正方向。
4、y轴——由x轴得到y轴。
ps：这个规则也可以应用到太阳系上。
假设我们以银河系的某一条旋臂作为x轴正方向。当一艘飞船沿着x轴方向跳跃，如果跳跃距离不是银河系自转周期（2.5亿年）的话，这艘飞船上的人会发现自己实际上并不是按照x轴方向跳跃的，而是到了一个莫名其妙的位置。特别是如果跳跃距离刚好是1.25亿光年的话，人会发现自己跳到了银河系的反方向。很简单，因为人观察到的是1.25亿光年前的银河系，人观察到的银河系其实刚好旋转了180度，看起来像是飞船跳错了地方。实际上，只是银河系转了个身而已。以银河系最近的星系作为x轴的正方向的好处是，你在多次跳跃途中不用被飞船的“方向”与目的地不符而担心（起码看起来是不相符的）。而最关键的是，你是站在银河系这个“旋转木马”外看银河系，而不是坐在“旋转木马”上，搞的自己天旋地转。如果是以旋臂为x轴方向的话，你会发现你将要面对十分复杂的计算，而且最基本的概念都会把你的头脑搞晕。当然，通常这些麻烦事会由电脑来解决，但如果不幸你的电脑发生了一点小小的事故……你仍不会“迷失”方向，起码，你可以跳跃到最近的智慧星球，但问题是路途中的多次校正有可能让你在飞到智慧星球前就耗尽了能量，那才是真正的麻烦事。现在看起来一套比较完善的宇宙定位坐标系统已经完成了，但是一些细节还是要注意一下。太阳在银河系这个“旋转木马”上以240公里/秒的速度在运行。太阳系的直径（冥王星轨道为边界）40个天文单位（约60亿公里），太阳系移动相当于自身直径的距离时，大概要花费289天。但是对于高速运动中的物体来说“时间流失”的也比较慢，穿越时空感觉花费了一年，可能实际中已经过了许久……所以当你回来时，会发现太阳系已经“搬家”了。以光速走60亿公里需要5个半小时左右，而如果太阳系“搬家”太远，可能你就不得不多花上十几个小时来“赶路”了。好在这都是以正常速度下计算的时间，而以光速飞行的你，可能感觉只花了十多分钟，所以以后的人应该不用像我们过春节一样在火车上呆上那么久。起码，在感觉上不那么痛苦了……
坐标系的中心,即“原点”是宇宙船本身.
坐标系按宇宙船的正前方、正后方、正左方、正右方、正上方、正下方分为6个区域（sector）,每个区域是以原点为定点的正四棱锥体（即金字塔形）.
宇宙船的前进方向正对着正前方区域正四棱锥体的正方形底面的中心.
各个区域以颜色分辨.
正前方区域－－－－－sectreen(绿)
正后方区域－－－－－sectorblue(蓝)
正上方区域－－－－－sectorindigo(靛蓝)
正下方区域－－－－－sectorred(红)
正左方区域－－－－－sectoryellow(黄)
正右方区域－－－－－sectororange(橙)
6个区域的4分割
将每个区域正四棱锥体的正方形底面划分为4个相同大小的正方形.以这些小正方形为底面,原点为顶点,各作一个小四棱锥体,将正四棱锥体分成4个小四棱锥体状的小区.
分成的4个小区,从左上角的小四棱锥体开始顺时针依次命名为a、b、c、d.
一般情况下,为了方便靠听觉辨认,会以下面的单词代替所说的区.
a－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－alpha
b－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－bravo
c－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－charley
d－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－delta
正四棱锥体正方形中心－－－zerosector
同样，在宇宙中也可以用脉冲星作为客观的定位点。
德国科学家指出，利用宇宙中三颗脉冲星发出的x射线可以进行精确的星际导航。
三位德国空间科学家已经找到了利用“脉冲星”在太阳系内进行导航的方法。正如他们在上传到预印本文库arxiv上的一篇论文中所指出的那样，该方法至少依赖三颗脉冲星才能完成三角位置定位。
目前对宇宙飞船进行导航的方法是，飞船向地球发回无线电信号，然后科学家根据信号到达的时间推算出距离进行定位，但这种方法不能得出飞船的角位移(angularposition)。虽然就目前来讲这还不是一个大问题，但在未来随着空间飞行器的增多，必然会对太空导航精确度的要求增加。德国科学家提出的这种新方法，可以使飞船摆脱对地球的依赖，在宇宙中自主导航。
脉冲星是中子星的一种，自转速度非常快。因为它们在不停旋转，两极发出的电磁辐射像灯塔上的探照灯一样不停扫过地球，这也是脉冲星名称的由来。多年以来，科学家一直想利用它们作为导航的工具，但能够用来读取和解析脉冲星信号的仪器都过于笨重，无法放置在太空飞行器上。另一方面，还需对脉冲星进行更加深入的了解。德国科学家表示，这两个领域的知识都已经取得了重要进展，足以制造能够安放在太空飞行器上的脉冲星导航仪。
脉冲星发出的无线电辐射和x射线辐射都非常有用，两种信号周期的精度都非常高，可以媲美原子钟。科学家表示，如果太空飞行器利用波长为21厘米的脉冲星辐射，那么天线的接受面积就要达到150平方米!对于实际应用来讲还是太大。基于这个原因，他们建议使用脉冲星发出的x－射线信号进行导航。这样，在飞行器上安装一个用于聆听和破译脉冲星信号仪器的重量仅仅25千克，已经到达了非常实用的程度。
名词解释：脉冲星
脉冲星(pulsar)，又称波霎，是中子星的一种，为会周期性发射脉冲信号的星体，直径大多为20千米左右，自转极快。
人们最早认为恒星是永远不变的。而大多数恒星的变化过程是如此的漫长，人们也根本觉察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现，有些恒星也很“调皮”，变化多端。于是，就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字，叫“变星”。脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始，人们对此很困惑，甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系。据说，第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。
经过几位天文学家一年的努力，终于证实，脉冲星就是正在快速自转的中子星。而且，正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。
正如地球有磁场一样，恒星也有磁场;也正如地球在自转一样，恒星也都在自转着;还跟地球一样，恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样，每当恒星自转一周，它的磁场就会在空间划一个圆，而且可能扫过地球一次。
那么岂不是所有恒星都能发脉冲了?其实不然，要发出像脉冲星那样的射电信号，需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星，它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。
另一方面，当恒星体积越大、质量越大，它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要二十四小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.0014秒!要达到这个速度，连白矮星都不行。这同样说明，只有高速旋转的中子星，才可能扮演脉冲星的角色。
脉冲星的研究意义
由于脉冲星是在蹋缩的超新星的残骸中发现的，它们有助于我们了解星体蹋缩时发生了什么情况。还可通过对它们的研究揭示宇宙诞生和演变的奥秘。而且，随着时间的推移，脉冲星的行为方式也会发生多种多样的变化。
每颗脉冲星的周期并非恒定如一。我们能探测到的是中子星的旋转能(电磁辐射的来源)。每当脉冲星发射电磁辐射后，它就会失去一部分旋转能，且转速下降。通过月复一月，年复一年地测量它们的旋转周期，我们可以精确地推断出它们的转速降低了多少、在演变过程中能量损失了多少，甚至还能够推断出在因转速太低而无法发光之前，它们还能生存多长时间。
事实还证明，每颗脉冲星都有与众不同之处。有些亮度极高;有些会发生星震，顷刻间使转速陡增;有些在双星轨道上有伴星;还有数十颗脉冲星转速奇快(高达每秒钟一千次)。每次新发现都会带来一些新的、珍奇的资料，科学家可以利用这些资料帮助我们了解宇宙
东南西北只是相对地球或其他行星上而言的，众所周知，地球是个巨大的磁体，有南北极（地南北极与磁南北极相反）因此当指南针中磁铁的南极指向某一固定方向时,那个方向就被规定为南。而其他方向也是如此。在宇宙中用不到指南针，所以就没有规定东西南北，只有上下左右之分。宇宙中的所有位置都是相对的，只有找到参照物才能够判别方向。宇航员们拥有丰富的天文知识，靠星座判别方向，并不是只有地球上能看到星座的。
一般在宇宙中判断方向的形式有：
1、在极远处很有可能这三颗中的某一颗恒星被其他天体所遮挡。
2、因为宇宙中大质量天体会引起光线扭曲，经过长途旅行的光线必然会产生扭曲，那么在远处的观测者将无法得到自己真正的位置。
3、银河系也是在旋转的，这三颗恒星的位置也不可避免的在变化，这就象你把坐标轴旋转了一下位置，近处的坐标可能变化很小，但远处坐标的变化就非常大，甚至成为了不可使用的坐标，必须重新测量。
4、假如我们驾驶着可以跳跃的飞船，飞到了1.25亿光年远处的x星球，首先，我们会发现自己所处的位置并没有x星球，可能是空旷的太空，甚至可能＄↗，撞到了其他星球上去了。为什么呢？因为我们得到的信息是1.25亿年前x相对三恒星的位置。还有，在纸上画一个圆（代表银河系），并做一个箭头（代表3恒星的坐标指向），银河系是2.5亿年自转一周，那么我们飞到1.25光年以外时，看到的3颗恒星是1.25亿光年以前的位置，刚好与实际位置掉了个位置！对应的坐标也完全反了，我们会以为自己跳到了反方向的。甚至以为是空间扭曲（实际上只是光的问题）。由上可知，三恒星定位是多么有局限性的方式！只要人类还在用光速去测量位置，就不可避免的会遇到坐标系（比如3恒星）的存在时间问题，就会出现坐标值上限的问题。例如3恒星定位中坐标上限为50亿光年，即3恒星的存在时间。同样也会遇到“提前量”（测量位置与实际位置不符）的问题。若干年后，或许人类可以发现真正的即时传播方式鞘本涂梢越17嬲槐涞淖炅恕?/p>但是在此之前，我们可以尽量使用“大寿命”的参照物作为坐标中心，以尽量扩展这个坐标系适用的范围（时间越久，坐标系适用的范围越大）。例如银河系（据悉为已有136亿年，还有150亿年的寿命）。这个坐标系的寿命远比3恒星要长久的多，而且，银河系与其他星系之间位置变化也相应小了很多。另外，最近推算出的宇宙年龄约130亿~140亿年，即银河系是在宇宙诞生初期形成的，那么以银河系为坐标的话，即使到达宇宙边缘也能看到银河系，前提是我们能知道130亿年前的银河系是什么样子的……不过，这个问题也是可以解决的，我们可以多次跳跃，10亿光年、20亿光年……130亿光年，可以通过这种方式去逐步识别出130亿年前的银河系，即在130亿光年外找到幼年期的银河系并进行定位。
同样可以建立坐标轴的方式，这样就会有坐标的概念。
1、原点——以银河系旋转中心为原点
2、z轴——z轴垂直于银道面，并且从z轴的正方向看银道面为顺时针旋转。
3、x轴——离银河系最近的星系在银道面上的投影为x轴的正方向。
4、y轴——由x轴得到y轴。
ps：这个规则也可以应用到太阳系上。
假设我们以银河系的某一条旋臂作为x轴正方向。当一艘飞船沿着x轴方向跳跃，如果跳跃距离不是银河系自转周期（2.5亿年）的话，这艘飞船上的人会发现自己实际上并不是按照x轴方向跳跃的，而是到了一个莫名其妙的位置。特别是如果跳跃距离刚好是1.25亿光年的话，人会发现自己跳到了银河系的反方向。很简单，因为人观察到的是1.25亿光年前的银河系，人观察到的银河系其实刚好旋转了180度，看起来像是飞船跳错了地方。实际上，只是银河系转了个身而已。以银河系最近的星系作为x轴的正方向的好处是，你在多次跳跃途中不用被飞船的“方向”与目的地不符而担心（起码看起来是不相符的）。而最关键的是，你是站在银河系这个“旋转木马”外看银河系，而不是坐在“旋转木马”上，搞的自己天旋地转。如果是以旋臂为x轴方向的话，你会发现你将要面对十分复杂的计算，而且最基本的概念都会把你的头脑搞晕。当然，通常这些麻烦事会由电脑来解决，但如果不幸你的电脑发生了一点小小的事故……你仍不会“迷失”方向，起码，你可以跳跃到最近的智慧星球，但问题是路途中的多次校正有可能让你在飞到智慧星球前就耗尽了能量，那才是真正的麻烦事。现在看起来一套比较完善的宇宙定位坐标系统已经完成了，但是一些细节还是要注意一下。太阳在银河系这个“旋转木马”上以240公里/秒的速度在运行。太阳系的直径（冥王星轨道为边界）40个天文单位（约60亿公里），太阳系移动相当于自身直径的距离时，大概要花费289天。但是对于高速运动中的物体来说“时间流失”的也比较慢，穿越时空感觉花费了一年，可能实际中已经过了许久……所以当你回来时，会发现太阳系已经“搬家”了。以光速走60亿公里需要5个半小时左右，而如果太阳系“搬家”太远，可能你就不得不多花上十几个小时来“赶路”了。好在这都是以正常速度下计算的时间，而以光速飞行的你，可能感觉只花了十多分钟，所以以后的人应该不用像我们过春节一样在火车上呆上那么久。起码，在感觉上不那么痛苦了……
坐标系的中心,即“原点”是宇宙船本身.
坐标系按宇宙船的正前方、正后方、正左方、正右方、正上方、正下方分为6个区域（sector）,每个区域是以原点为定点的正四棱锥体（即金字塔形）.
宇宙船的前进方向正对着正前方区域正四棱锥体的正方形底面的中心.
各个区域以颜色分辨.
正前方区域－－－－－sectreen(绿)
正后方区域－－－－－sectorblue(蓝)
正上方区域－－－－－sectorindigo(靛蓝)
正下方区域－－－－－sectorred(红)
正左方区域－－－－－sectoryellow(黄)
正右方区域－－－－－sectororange(橙)
6个区域的4分割
将每个区域正四棱锥体的正方形底面划分为4个相同大小的正方形.以这些小正方形为底面,原点为顶点,各作一个小四棱锥体,将正四棱锥体分成4个小四棱锥体状的小区.
分成的4个小区,从左上角的小四棱锥体开始顺时针依次命名为a、b、c、d.
一般情况下,为了方便靠听觉辨认,会以下面的单词代替所说的区.
a－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－alpha
b－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－bravo
c－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－charley
d－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－delta
正四棱锥体正方形中心－－－zerosector
同样，在宇宙中也可以用脉冲星作为客观的定位点。
德国科学家指出，利用宇宙中三颗脉冲星发出的x射线可以进行精确的星际导航。
三位德国空间科学家已经找到了利用“脉冲星”在太阳系内进行导航的方法。正如他们在上传到预印本文库arxiv上的一篇论文中所指出的那样，该方法至少依赖三颗脉冲星才能完成三角位置定位。
目前对宇宙飞船进行导航的方法是，飞船向地球发回无线电信号，然后科学家根据信号到达的时间推算出距离进行定位，但这种方法不能得出飞船的角位移(angularposition)。虽然就目前来讲这还不是一个大问题，但在未来随着空间飞行器的增多，必然会对太空导航精确度的要求增加。德国科学家提出的这种新方法，可以使飞船摆脱对地球的依赖，在宇宙中自主导航。
脉冲星是中子星的一种，自转速度非常快。因为它们在不停旋转，两极发出的电磁辐射像灯塔上的探照灯一样不停扫过地球，这也是脉冲星名称的由来。多年以来，科学家一直想利用它们作为导航的工具，但能够用来读取和解析脉冲星信号的仪器都过于笨重，无法放置在太空飞行器上。另一方面，还需对脉冲星进行更加深入的了解。德国科学家表示，这两个领域的知识都已经取得了重要进展，足以制造能够安放在太空飞行器上的脉冲星导航仪。
脉冲星发出的无线电辐射和x射线辐射都非常有用，两种信号周期的精度都非常高，可以媲美原子钟。科学家表示，如果太空飞行器利用波长为21厘米的脉冲星辐射，那么天线的接受面积就要达到150平方米!对于实际应用来讲还是太大。基于这个原因，他们建议使用脉冲星发出的x－射线信号进行导航。这样，在飞行器上安装一个用于聆听和破译脉冲星信号仪器的重量仅仅25千克，已经到达了非常实用的程度。
名词解释：脉冲星
脉冲星(pulsar)，又称波霎，是中子星的一种，为会周期性发射脉冲信号的星体，直径大多为20千米左右，自转极快。
人们最早认为恒星是永远不变的。而大多数恒星的变化过程是如此的漫长，人们也根本觉察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现，有些恒星也很“调皮”，变化多端。于是，就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字，叫“变星”。脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始，人们对此很困惑，甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系。据说，第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。
经过几位天文学家一年的努力，终于证实，脉冲星就是正在快速自转的中子星。而且，正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。
正如地球有磁场一样，恒星也有磁场;也正如地球在自转一样，恒星也都在自转着;还跟地球一样，恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样，每当恒星自转一周，它的磁场就会在空间划一个圆，而且可能扫过地球一次。
那么岂不是所有恒星都能发脉冲了?其实不然，要发出像脉冲星那样的射电信号，需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星，它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。
另一方面，当恒星体积越大、质量越大，它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要二十四小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.0014秒!要达到这个速度，连白矮星都不行。这同样说明，只有高速旋转的中子星，才可能扮演脉冲星的角色。
脉冲星的研究意义
由于脉冲星是在蹋缩的超新星的残骸中发现的，它们有助于我们了解星体蹋缩时发生了什么情况。还可通过对它们的研究揭示宇宙诞生和演变的奥秘。而且，随着时间的推移，脉冲星的行为方式也会发生多种多样的变化。
每颗脉冲星的周期并非恒定如一。我们能探测到的是中子星的旋转能(电磁辐射的来源)。每当脉冲星发射电磁辐射后，它就会失去一部分旋转能，且转速下降。通过月复一月，年复一年地测量它们的旋转周期，我们可以精确地推断出它们的转速降低了多少、在演变过程中能量损失了多少，甚至还能够推断出在因转速太低而无法发光之前，它们还能生存多长时间。
事实还证明，每颗脉冲星都有与众不同之处。有些亮度极高;有些会发生星震，顷刻间使转速陡增;有些在双星轨道上有伴星;还有数十颗脉冲星转速奇快(高达每秒钟一千次)。每次新发现都会带来一些新的、珍奇的资料，科学家可以利用这些资料帮助我们了解宇宙