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上Ch.2 太空中的地球 (觀察星空 (天體的星等 (視星等(m) (物理意義 (亮度與光度成正比, 亮度與距離的平方成反比,…
上Ch.2
太空中的地球
地球所處的太空環境
太陽系成員
衛星
月球等
質量通常比行星小
繞行星公轉
行星
類地、類木行星
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足夠重力能保持圓球狀
自身重力能清除軌道附近小天體
質量不足以進行核融合
繞恆星公轉
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恆星
太陽
太陽系小天體
小行星
無足夠重力保持圓球狀
多分布於火星、木星間
質量、體積遠小於行星
不具有穩定繞日軌道
組成為碳質、岩質或金屬
彗星
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結構
彗髮:直徑可達數百萬公里
彗尾:長度可達一億公里
塵尾:較重的不帶電顆粒,因慣性呈彎曲狀,多呈灰白色。
離子尾:帶電離子氣體,筆直朝向太陽的反向,多呈藍色。
彗核:直徑約十公里
軌道形狀
有回歸週期:橢圓形
無回歸週期:拋物線或雙曲線
成因
主體由塵埃、岩粒、冰、固態氨、甲烷組成。運行到太陽附近時,彗星物質受太陽輻射的照射與太陽風的吹襲,形成彗髮與彗尾。
與流星雨關聯
流星雨是由彗星的分解物造成,因為受到太陽與行星引力的拉扯而瓦解,大量沿著彗星軌道散布,在平行的軌道運行時以極高速度投射進入地球大氣層。
來源
短週期彗星:來自科伊伯帶
長週期彗星:來自歐特雲
流星
若燃燒不完全落至地面稱隕石
若成群進入大氣為流星雨
小天體進入地球大氣層後,因摩擦燃燒所發出的光
矮行星
質量介於行星、太陽系小天體兩者之間
足夠重力保持圓球狀
繞恆星公轉
自身重力不能清除軌道附近小天體
地球
地球的適居性
地球與太陽的距離恰當
地球質量與體積適中
太陽為質量適中的恆星
地球有磁場
地球的防護
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大氣層
磁層
觀察星空
天體的星等
視星等(m)
意義
代表地球觀測者直接觀察到的恆星亮暗程度
物理意義
亮度與光度成正比
亮度與距離的平方成反比
視星等相當於恆星的亮度
定義
地球上觀測到的恆星亮度
絕對星等(M)
意義
代表恆星真正發光能力
物理意義
光度與恆星表面積成正比
光度與恆星表面溫度的四次方成正比
絕對星等相當於恆星的光度
定義
將恆星放到離地球10秒差距(32.6光年)處所得到的亮暗程度
表示方式
星等每差五等星,亮度(光度)差100倍
星等每差一等星,亮度(光度)差2.512倍
星等數值越小該恆星越亮
注意事項
秒差距為天文學上的距離單位,1秒差距(pc)=3.26光年(ly)
一般來說,太陽系內的距離單位常用天文單位(A.U.),太陽系外的距離單位才會使用光年、秒差距
人體肉眼的極限視星等約為六等星
天體的顏色及表面溫度
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恆星顏色與視星等無一定關係,高溫天體不一定較亮
恆星表面溫度與顏色關係
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恆星的顏色代表恆星的表面溫度
星座盤的基本原理與應用
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下頁(下盤)
另外一大圓為黃道
兩大圓相交處為春分、秋分點。夏至點在天球赤道內圈,冬至點在天球赤道外圈。
以天球北極為圓心的大圓為天球赤道,該圓內所有天體皆為北天球之天體,外圈則是南天球之天體。
以台灣星座盤為例,由於赤緯-65度~-90度的天球範圍全年不可見,故該區星座不會被標示在星座盤上。
中心(銅扣位置)為天球北極
下盤標示觀測者一年可見的所有遠方天體(除了太陽系內其他行星、衛星),因其相對位置不會改變,故可畫在固定位置。
上頁(上盤)
透明橢圓型視窗外圈即為地平面,與地平面同心的橢圓是等仰角圈,越往中心仰角越高,中心點為天頂點。
地平面上標示東西南北四個方位,由於投影緣故,正東方、正西方會稍微偏向正北方。
將觀測者所見的星空範圍投影至透明橢圓型視窗
原理
將立體天球投影至平面圓盤上
使用
將上盤時刻對準下盤日期
將星座盤的北方對準對準地理北方,舉手抬頭使用。
天球北極對應的上盤仰角度數為此星座盤使用者的緯度。
認識星空
周日運動
恆星的周日運動
影響:不同時間會看到不同星空
北極星因幾乎在天球北極上,故肉眼看來位置都不變。
成因:地球西向東自轉。
天球北極或天球南極的仰角等於觀測者所在的緯度。
現象:恆星視軌跡每天以天球北極或天球南極為圓心東升西落,每小時旋轉15度。
不同緯度的周日運動
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赤道的星空
北極星在北方地平線,星體運動軌跡面與地面垂直。
天球上所有星座都看得見。
北極的星空
天球赤道以北的星空永遠看得見。
北極星在天頂,星體運動軌跡面與地面平行。
天球赤道以南的星空永遠看不見。
北半球一般緯度的星空
在北極星和地平線之間的星星永遠可見。
星體運動軌跡面倒向南方,軌跡面與地面的夾角為緯度的餘角。
周年運動
恆星的周年運動
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成因
地球公轉、自轉
現象
同一顆恆星次日升起的時間會提早四分鐘左右。
說明
一個太陽日地球自轉361度
一個恆星日地球自轉360度;比太陽日少轉1度
地球繞太陽公轉,1天大約公轉1度。
地球自轉1度大約需4分鐘,故恆星每過一天提早4分鐘出現在相同位置。
延伸現象
一年後同一時間會見到相同星座升起
遠方恆星每過一個月,提早2小時升起。
不同季節夜空有不同星座
黃道十二宮
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成因:地球公轉
定義:黃道上的12個背景星座
現象:設今日為3月21日,太陽運行至黃道上的春分點,此時從地球望向太陽,發現太陽背景星座為雙魚座,故3月21日出生者之太陽星座定為雙魚座。
天球與星座
天球模型
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天球赤道面:地球赤道面向外延伸與天球交集的圓弧。
北極星非常靠近天球北極,但不在天球北極上。
黃道:太陽在天球上運動的視軌跡。
地球自轉軸向外延伸為天軸,與天球相交於天球北極、天球南極。
黃道面與天球赤道面夾23.5度
設地球在宇宙中心,不自轉也不公轉。
無法判斷天上繁星之遠近,因此假想一球面,星星皆投影於此,稱之為天球。
星座
恆星關係:星座為恆星在天球上投影的結果,彼此無關聯不一定聚在一起。
統一:國際天文聯合會用精確的邊界
將天球分為88個天區並命名。
定義:天上一群群的恆星組合。
日心說與地心說