天文学基础知识详说

主題1天文觀測短長無線電波微波紅外線可見光紫外線射線射線γX波長可到達地表無線電波微波紅外線可見光紫外線射線射線地表觀測光學望遠鏡僅夜晚可供觀測無線電波望鏡白天夜晚均可觀測無線電波望遠鏡•哈伯太空望遠鏡主要觀測可見光大氣層外可觀測所有波段天文望遠鏡折射式/反射式折射式天文望遠鏡凸透鏡折射鏡筒較長經緯儀(望遠鏡上下左右移動)左右轉動經度上下轉動緯度赤道儀極軸對準北極星同步馬達鏡筒追蹤星星反射式天文望遠鏡凹面鏡反射鏡筒粗短牛頓式/蓋賽格林式望遠鏡的功能1.聚光口徑大2.解析口徑大3.放大短焦距目鏡解析力倍率=物鏡焦距目鏡焦距使用望遠鏡的條件1.視度(天空透明度)2.視相(大氣穩定度)3.無光害高山上1.無雲霧視度愈好2.空氣稀薄視相愈好主題2恆星的表象光度(L)恆星發散出的電磁波總量表面積大,溫度高光度愈大亮度(B視亮度)單位時間內單位面積接收到恆星電磁波總量亮度與光度的關係L4πd2B=亮度與光度成正比亮度與距離平方成反比視星等恆星亮度分六級視星等愈小愈亮視星等愈大愈暗1等星的亮度=6等星亮度的100倍星等間的亮度比2.512倍天狼星-1.46等星織女星0等星太空望遠鏡可觀測到34等星絕對星等恆星置於10秒差距(32.6光年)所見的亮度星等太陽視星等-26.7絕對星等+4.78恆星表面溫度恆星的顏色恆星顏色/溫度藍白色20000K白色10000K黃色6000K橘色4500K紅色3000K恆星的光譜1.恆星的物質組成2.恆星的表面溫度3.恆星的距離光譜推測恆星物質組成吸收光子吸收光譜放出光子放射光譜吸收光譜發射光譜恆星光譜O,B,A,F,G,K,M七型太陽屬於G型光譜每一型再細分0～9數字愈大溫度愈低愛因斯坦廣義相對論在膨脹的宇宙中光波長會被拉長遠方星系出現紅移現象太陽遠方星系主題3赫羅圖赫羅圖恆星光度/表面溫度1.將恆星分類,比較2.了解恆星的生命史主序帶左上至右下標示大多數恆星(主序星)主序帶左上方右下方質量大質量小溫度高溫度低光度高光度低壽命短壽命長紅巨星赫羅圖右上方質量大,光度高溫度低,偏紅色白矮星赫羅圖左下方質量小,光度低溫度高,藍白色核融合反應恆星發光白矮星紅巨星主序星主題4星空的組成超星系團星系團星系群星系星雲星團恆星星系宇宙的基本單位平均含百億顆恆星銀河系含二千億顆恆星星系橢圓星系正型螺旋星系棒狀螺旋星系不規則星系星團(恆星聚集成團)疏散星團(恆星數少)球狀星團(恆星數多)疏散星團球狀星團星雲星際塵埃和氣體組成亮星雲(發射星雲)反射星雲暗星雲亮星雲暗星雲銀河系螺旋星系直徑10萬光年中央球核銀河盤面銀暈中央核球(銀河中心)密集的恆星分布直徑3萬光年銀河盤面4條旋渦臂疏散星團分布,年紀輕銀暈球狀星團年紀較老星系群(星系集結成群)本星系群=銀河系+鄰近星系(直徑300萬光年)星系團=數百,數千個星系超星系團=數十個星系團(直徑可達1億光年)天球天球地球北極天球北極地球赤道天球赤道太陽運行黃道面88星座星等小於6,肉眼可見夏季天蠍座(商宿)冬季獵戶座(參宿)北斗七星大熊座同一星座裡的星星距離地球遠近各不相同主題5星體的移動周日運動星星,月亮,太陽東方升起,西方落下(每小時15度)地球由西向東自轉北極星(位於天球北極)四周星體逆時針旋轉北極星仰角=緯度北極北極星仰角90o臺灣北極星仰角23.5o赤道北極星仰角0o北極的星空北極星天頂星體運行軌跡//地面僅見赤道以北的星空不見赤道以南的星空赤道的星空北極星北方地平線星體運行軌跡⊥地面可見天球上所有星座臺灣的星空北極星仰角23.5o其他星星逆時針旋轉面對北方面對東方面對西方面對北方面對南方臺灣天空中的太陽太陽軌跡/地面夾角=緯度的餘角(66.5o)夏至日出東偏北23.5o日落西偏北23.5o春分,秋分日出正東方日落正西方冬至日出東偏南23.5o日落西偏南23.5o星座變化(週年運動)夏季天蠍座(商宿)冬季獵戶座(參宿)太陽日(24小時)地球自轉361度恆星日地球自轉360度地球公轉星星每天提早4分鐘出現位置偏西主題6星座盤下頁全年可見的全部星群外緣月份,日期上頁透明視窗(橢圓形)星空範圍透明視窗的邊界地平線上頁橢圓中心點天頂(仰角90o)南北方位直線東西方位弧線外緣時間刻度上頁下頁疊合圓心(金屬紐)天球北極逆時針旋轉下頁星座東昇西落找出北方春夏季北斗七星秋冬季仙后座主題7太陽系太陽系的組成太陽,八大行星,矮行星,小行星,衛星,彗星,星際塵埃,氣體太陽系的形成星際雲氣因重力收縮形成恆星恆星周圍雲氣收縮形成行星行星的形成靠近恆星處,溫度高金屬先凝結甲烷類氣體物質溫度低遠處凝結八大行星海王星天王星土星木星火星地球金星水星類地行星類木行星類地行星固態外殼體積小,密度大含金屬元素比例高類木行星氣體構成,無固態外殼體積較大,密度小公轉速度慢自轉速度快行星有固定軌道繞行恆星有足夠重力吸引其他小天體••矮行星(冥王星)有固定軌道繞行恆星無足夠重力無法吸引其他小天體•小行星帶介於火星,木星之間受木星重力影響小行星群無法聚集形成行星彗星組成物質：塵埃,小岩石顆粒,混雜在冰,甲烷,氨彗星物質科伊伯帶海王星軌道外歐特雲帶太陽系邊緣彗星大部分彗星沒有週期少數彗星週期性出現哈雷彗星••主題8太空中的地球地球自轉地球由西向東自轉產生晝夜變化天體東昇西落地球公轉公轉軌道面黃道面地軸/黃道面夾角66.5o地球公轉四季變化地球的磁場南極,北極磁力線匯聚太陽風影響地球磁場不對稱范艾倫帶地球磁場捕捉高能量宇宙射線及太陽風粒子形成很強輻射帶危害太空船主題9月相的變化恆星月月球繞行地球360o朔望月(29.53日)月球繞行地球390o陰曆12個朔望月,354天農曆24節氣,365天朔(初一)06:00-18:00白天看不見月亮日食出現於[朔]•新月(朔之後)清晨,黃昏可見右側微亮的眉月上弦月(初七)右半側明亮12:00-24:00上半夜可見上弦月望(農曆十五)18:00-06:00整晚可見滿月月食出現於[望]•下弦月(廿二)左半側明亮24:00-12:00下半夜可見下弦月殘月(朔之前)清晨,黃昏可見左側微亮的眉月