Kui pealkirjale vastata lühidalt, siis redeliga. Kui pikemalt, siis astronoomias mõõdetaksegi kaugusi kosmilise redeli abil. Redel on siin meetodite süsteem, kus lähemate kauguste abil määrame üha suuremaid. Igal meetodil on oma piirkond.

Redeli allotsas on otsemõõtmine. Saadame Maalt laseri valgusimpulsi Kuul asuvale reflektorile, kust see tagasi peegeldub. (Vandenõufännidelt, kes ei usu, et astronaudid Kuul on käinud, tuleks küsida, kas reflektorid on sinna pannud rohemehikesed.)

Mõõdame impulsi edasi-tagasi kulgemise aja, korrutame selle valguse kiirusega, jagame kahega ning Kuu kaugus Maast on käes – keskmiselt 385 000 km.

Kolmnurk ja tähed

Järgmise redelipulga jaoks tuleb värskendada tutvust mõistega “parallaks”. Ja hullemgi veel – veidi ka trigonomeetriaga.

Parallaksi kui nähtusega puutume õieti kokku iga jumala päev. Siruta käsi ette, tõsta sõrm üles ja vaata seda kordamööda ühe ja teise silmaga. Näed, kuidas parema silmaga vaadates sõrm otsekui nihkuks tausta suhtes vasakule ja vasaku silmaga vaadates paremale. Muutub vaatenurk.

Nii et parallaks on vaatlusobjekti näiv nihe tausta suhtes vaatleja asendi muutumise tõttu. Seda nähtust saab kasutada kauguste määramiseks.

Oletame, et on vaja mõõta, kui kaugel asub puu B, mis kasvab teisel pool jõge. Tähistame maapinnal sirglõigu (baasi) AC ja mõõdame selle pikkuse. Baasi otsadest mõõdame nurgad, mille moodustavad baas ja suund puule: vastavalt CAB ja ACB.

Käes mis käes! Kui meil on kolmnurgast teada külg ja selle kaks lähisnurka, on kolmnurk lahendatav. Ja lähebki õige natuke õige lihtsat trigonomeetriat vaja. Saame arvutada ka kolmnurga kõrguse, mis ongi puu B kaugus.

Samamoodi saab mõõta lähemate tähtede kaugust. Need on siiski kole kaugel, mistõttu nurk ABC on hirmväike. Seega tuleb baas võtta nii suur kui vähegi võimalik. Selleks sobib hästi Maa orbiit. Mõõdame nurga täheni nt juulis ja jaanuaris ja lahendame taas kolmnurga.

Nii saab mõõta kuni paarsada valgusaastat meist eemal asuvate tähtede kaugust. Ent kuidas mõõta, kui kaugel on galaktika? Näiteks meie Linnutee naaber Andromeeda galaktika, milleni on 2,5 miljonit valgusaastat?

Võtame küünla ja mõõdame, kui hele ta paistab nt 10 m kauguselt. Siis viime ta 20 m kaugusele ja mõõdame uuesti jne. Kui valgusallikas viia kaks korda kaugemale, muutub ta näiv heledus neli korda väiksemaks. Ehk teisipidi – tuntud valgusallika näiva heleduse järgi saame arvutada tema kauguse.

Oleks galaktikates selliseid standardküünlaid, saaksime nende näiva heleduse kaudu arvutada galaktikate kaugusi.

On neid! Heledad hiidtähed tsefeiidid, mille heledus muutub kindlas rütmis. Nende pulseerimise sagedus ja tegelik heledus on otseses seoses. Mida pikem periood, seda heledam täht.

Andromeeda galaktika on õieti üsna lähedal. Maailmamulli servani on meilt 46,5 miljardit valgusaastat. Ülikaugete objektide jaoks tuleb appi võtta Austria füüsik Christian Doppler ja USA astronoom Edwin Hubble.

Spekter ja galaktikad

Doppleri efekt ütleb, et nii nagu vedurivile kostab lähenedes kõrgem ja eemaldudes madalam, muutub ka läheneva valgusallika valgus sinisemaks ja eemalduval punasemaks. Teisisõnu: eemale kihutava galaktika spektrist on näha punanihe.

Hubble aga avastas seose: mida kaugemal meist on galaktika, seda kiiremini ta meist eemaldub. Seega saame punanihke suuruse järgi arvutada, kui kaugel galaktika asub.