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望星空 (5-1望星空 (觀測的限制 (視野的限制 (北半球最佳觀測點：夏威夷, 南半球最佳觀測點：智利), 大氣的限制 (以自適應光學技術克服),…
望星空
5-1望星空
觀測宇宙的方法與工具
無線電波
無線電波望遠鏡
不受光害影響；受人為電波干擾
單獨使用解析力差
凹面鏡
可見光
折射式望遠鏡
鏡筒長且內部需完美，磨製不易
凸透鏡
色像差
邊緣支撐鏡面難
反射式望遠鏡
凹面鏡
鏡身短
只需鏡片表面完美，磨製容易
球面像差
面鏡表面金屬鍍膜氧化後需更新
現代大天文臺合組數片成一大面鏡
光譜
天體發出的光在能量上的分布
可了解表面溫度、組成物質等
藉由光譜線的紅移現象，可判斷相對速度
發現宇宙的膨脹
天體可觀測資訊
位置
利用天球座標
固定：恆星、星雲、星系
不固定：行星、彗星
亮度
肉眼最多看見6星等
望遠鏡的三大能力
集光能力
口徑越大，集光能力越好
影像解析能力
口徑越大，解析力越好
放大能力
放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦距
黑暗中尋找光明
地面望遠鏡可觀測可見光、大部分無線電波
其他電磁波可在宇宙中觀測
觀測的限制
光害的限制
大氣的限制
以自適應光學技術克服
視野的限制
北半球最佳觀測點：夏威夷
南半球最佳觀測點：智利
測距的限制
三角視差法
1、以1AU為基線，太陽與待測天體的距離d為底
2、待測天體與地球&待測天體與太陽間的夾角為p
3、距離公式：d=1/p
記錄方式的演變：
手繪圖
攝影底片
電荷耦合元件(CCD)
光譜儀
近代天文觀測技術
太空望遠鏡
擺脫大氣的干擾及電磁波穿透率的問題
陣列望遠鏡
口徑大小相當於陣列相鄰最遠望遠鏡之間的距離
大型望遠鏡
合成面鏡
自適應光學
即時調整鏡面表面曲率
非可見光天文學
5-4時間與距離
離太陽最近的恆星有4.2光年之遠
哈伯定律
愈遠的星系，遠離速度越快
速率V正比於距離D
我們看到的宇宙是不同時空的疊合結果
暗能量
不明
70%的宇宙成分，且造成宇宙持續加速膨脹
暗物質
看不見的物質，具質量
產生萬有引力吸引物質，減緩宇宙的膨脹
宇宙膨脹
紅移
遠離、波長變長，譜線移向紅光端
藍移
接近、波長變短，譜線移向藍光端
5-2星光與星色
恆星光譜型分類
連續光譜
恆星大氣熱運動所發出
吸收光譜
恆星的光穿過較低溫氣體，部分被吸收
有指標性的吸收譜線將恆星分成7大類
OBAFGKM
太陽為G2
發射光譜
雲氣受高能輻射激發，放出特定波長的光
金屬豐度與恆星的組成元素
吸收譜線可知道組成恆星大氣的元素
主序星將氫原子經核融合成為氦原子
紅巨星
無法融合出比鐵還重的元素
將氫、氦以外的元素稱為種元素或金屬
金屬豐度藉重元素與氫原子的比值判斷
越晚誕生的恆星，組成的星際介質
累積越多前代恆星拋出的重元素
金屬豐度越高
恆星光譜與溫度
表面溫度高，能量高，偏向短波
表面溫度低，能量低，偏向長波
光度正比於表面溫度的4次方及半徑的平方
恆星質量與演化
質量決定半徑大小
也決定光度
星光與星色受制於質量
核融合產生熱壓力而膨脹；
恆星因重力收縮：達平衡
質量決定恆星的壽命
超新星爆炸
殘餘質量大：中子星
殘餘質量小：黑洞
恆星表面溫度與光度的關係
橫軸為表面溫度(光譜型或顏色)
縱軸為光度(絕對星等)
恆星集中在主序帶
稱為主序星
大氣與星際介質的紅化現象
大氣中的粒子會散射掉星光中短波長的光
偏紅的長波長光進入眼中或儀器
5-3宇宙的結構
星系的型態分類（哈柏分的）
螺旋星系
一般
棒旋星系
橢圓星系
不規則星系
星系是組成宇宙的基本成員
星系
是組成宇宙大尺度的基本成員
萬有引力
是形成宇宙結構的基本要素
大小不同而組成星系群及星系團
聚集成為超星系團
銀河系的特徵
太陽星雲
太陽只是普通恆星
中心通常有超大質量的黑洞
銀河系
直徑約10萬光年
正面俯視：棒旋星系
構造
銀盤
大多數恆星與氣體在此
旋臂
是氣體與星際塵埃較密集處
疏散星團位於此
銀暈
在銀盤上下方
有銀河系最年老的恆星群
外圍由暗物質組成
銀心/銀核
於盤面中心球狀結構的恆星較年老
中央有棒狀結構
中心有超大質量的黑洞
星系的組成
雙星
恆星藉彼此引力雙雙成對
星團
疏散星團
恆星數較少
重元素含量較高
球狀星團
恆星數較多
重元素含量很低
不同質量的恆星
如太陽燃燒氫原子的主序星，質量越大，
體積與表面溫度也越大越高
脫離主序星的恆星
體積大、表面溫度低的紅巨星
體積小、密度極高、表面溫度高的白矮星
星雲
暗星雲
反射星雲
發射星雲
太陽系（見B1第2章）