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望星空 (星光與星色 (恆星質量與演化 (質量決定恆星半徑大小 (決定恆星光度), 恆星核融合產生熱壓力膨脹 (恆心質量的重力產生向內拉力…
望星空
星光與星色
恆星光譜與溫度
恆星光度正比於溫度的4次方,及半徑的平方
恆星看起來的亮度與恆星光度成正比,與恆星距離平方成反比
表面溫度
高
能量高
光譜峰值偏向短波長
偏藍
低
能量低
光譜峰值偏向長波長
偏紅
恆星光譜型分類
吸收譜線
恆星內部的光,穿過較低溫氣體某些特定波長被吸收
天文學家依據數條指標性吸收譜線的強弱,將恆星分成7大類
F
黃白
G
黃
A
白
K
橘
B
藍白
M
紅
最低溫
O
藍
最高溫
暗紋
可推知恆星表面溫度、組成恆星大氣的元素
發射譜線
雲氣受附近天體高能輻射激發,放出特定波長的光
亮紋
連續光譜
恆星大氣熱運動發出
恆星壽命與金屬豐度
越晚誕生的恆星
重元素含量高
有利固態行星形成和生命誕生
金屬豐度高
恆星質量與演化
質量決定恆星半徑大小
決定恆星光度
普通恆星的星光與星色皆受制於質量
恆星核融合產生熱壓力膨脹
恆心質量的重力產生向內拉力
兩者保持平衡
恆星的質量決定恆星壽命
赫茲史普和羅素將恆星標在橫軸為表面溫度縱軸為光度的圖
恆星集中主序帶,被稱為主序星
左上角是質量大的星球
溫度也高是為了產生足夠熱壓力抵抗重力
大氣與星際介質的紅化現象
顏色接近白色的天狼星
在非常靠近地平線時天狼星發出的星光會穿過較多的地球大氣
大氣中粒子會散射掉星光中短波長的光
只讓偏紅的長波長光進入觀測者眼中
天狼星偏紅
同樣原理
偏黃的太陽在黎明跟黃昏偏火紅
月全食時月面的顏色
天空變藍
時間與距離
宇宙中電磁波傳遞速度每秒1.3萬公里
地球距離太陽一億五千萬公里
看到的太陽為500秒之前
離太陽最近的恆星為半人馬座比鄰星
4.2光年
宇宙誕生於137億年前
.
暗能量
會製造與萬有引力相反的壓力
暗物質
從恆星運動發現
具有質量和產生萬有引力
宇宙膨脹
紅移
遠離,波長變長,頻率變短
藍移
接近,波長變短,頻率變長
望星空
望遠鏡
可見光
折射式望遠鏡
凸透鏡
儀器優缺點
優:主鏡為玻璃,保養容易
缺:鏡筒長;透鏡磨製不易
成像缺點:色相差
反射式望遠鏡
凹透鏡
儀器優缺點
優:鏡身短;磨製容易;可由數片小鏡合成一大面鏡
缺:面鏡表面金屬鍍膜會氧化
成像缺點:球面像差
無線電波望遠鏡
凹面鏡
儀器優缺點
優:白天及陰雨也可使用
缺:受人為電波干擾
成像缺點:單獨使用時解析力較差
3大能力
集光能力
口徑越大集光能力越好
影像解析能力
口徑越大解析能力越好
放大能力
記錄方式
肉眼觀察+手繪圖
攝影底片
電荷耦合元件CCD
光譜儀
人類肉眼裸視極限6星等
光譜
天體發出的光在能量上分布
能逐步了解恆星表面溫度、組成物質
哈柏由光譜中譜線的紅移現象
發現宇宙再膨脹
觀測宇宙的限制
光害
大氣
目前以自適應光學技術克服
視野
測距
利用三角視差法來估計恆星距離,但無法測量太遠的天體
天文距離單位
光年LY
光在真空中走一年的距離
適用於太陽系外的測距
秒差距pc
三角視差測量時,以1AU對某恆星所張的腳為一角秒,則此恆星跟地球距離為1秒差距
適用於太陽系外的測距
天文單位AU
地球到太陽平均距離
適用於太陽系內的測距
宇宙的結構
星系的組成
由眾多的星雲、恆星和星團集結而成
太陽系
太陽系內的八大行星、矮行星及小天體
由太陽星雲演化而來
太陽是靠著燃燒核心中的氫原子維持的主序星
質量越大,體積跟表面溫度也越大
脫離主序星的恆星
可能形成體積大表面溫度低的紅巨星
可能形成體積小表面溫度極高的白矮星
雙星
星系中一半以上的恆星彼此引力雙雙成對
星團
數百到數百萬顆的恆星聚集而成
疏散星團
較年輕
恆星數目較少
氫、氧以外重元素含量高
球狀星團
重元素含量低
較老
恆星數目多
星雲
恆星存在由原子與分子組成的星際物質
星際物質因重力形成密度不一的區域,較密處稱為星雲(分子雲)
暗星雲
可見光影像遮蔽了背景星光,呈現黑暗的翦影
反射星雲
反射鄰近恆星的星光,或受到內部已形成的恆星影響而發射可見光譜線
發射星雲
主要為紅外線或波長更長的波段
銀河系特徵
太陽星雲
有些恆星保有部分雲氣,周邊形成盤狀結構,發展出行星系統
如太陽系
星系中心通常有一超大質量黑洞
銀河系
結構
銀盤
星系盤
氣體與星際塵埃密集處為銀河系的旋臂,也是恆心誕生最佳環境
疏散星團位於此
多數恆星跟氣體都在盤面上繞中心旋轉
又稱為銀河或天河
銀暈
銀盤上下方
分布著銀河系中最年老恆星(如球狀星團)外圍部分主要為暗物質
銀心(銀核)
銀河系中心
球狀,由比銀盤上恆星還年老的恆星族群組成
銀河系中央有一棒狀結構
有一質量超大的黑洞
直徑為10萬光年,肉眼能見的星星皆為銀河系內恆星
屬於棒旋星系
哈柏用星系外型分類
一般螺旋星系
棒旋星系
橢圓星系
不規則星系
星團
恆星
星系
行星/矮行星/太陽系小天體
星系群/星系團
衛星
尺度最小
超星系群
尺度最大