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望星空 (星光與星色 (恆星光譜分類 吸收譜線 (連續光譜 (恆星大氣熱運動發出各種波長不間段的光譜), 吸收光譜 (恆星內部的光穿過較低溫氣體…
望星空
星光與星色
恆星光譜分類 吸收譜線
連續光譜
恆星大氣熱運動發出各種波長不間段的光譜
吸收光譜
恆星內部的光穿過較低溫氣體
特定波長被吸收
發射譜線
雲氣受附近天體高能輻射激發
放出特定波長光
吸收譜線
依數條指標性的吸收譜線強弱
將恆星分7大類
O
藍
氦離子譜線
B
藍白
A
白
天狼星A1
F
黃白
G
黃
鈣離子譜線
太陽G2
K
橘
M
紅
光譜型
O
B
A
F
G
K
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數字型
0
1
2
3
4
5
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赫羅圖
美國天文學家 羅素
將恆星標在圖上
橫軸: 表面溫度 光譜型 顏色
縱軸 :光度 絕對星等
恆星集中在主序帶
主序星
丹麥天文學家 赫茲史普
左上質量大
光譜和溫度
表溫高
能量高
短波
偏藍
表溫低
能量低
長波
偏紅
光度
星球在單位時間內球面發出總能量
恆星光度正比於表面溫度4次方 半徑平方
L=I×(4π)(半徑平方)
亮度
正比光度 反比距離
B=L / (4π)(d平方)
金屬豐度 恆星組成元素
金屬豐度
氫 氦以外的元素稱為重元素或金屬
計算重元素和氫原子的比質
銀河系越晚誕生的恆星
金屬豐度高
利固態行星形成 生命誕生
早期誕生的恆星
金屬豐度低
不利行星形成 生命誕生
恆星演化
核融合 熱壓力膨脹
重力向內拉力
保持平衡
質量
決定恆星半徑
影響星光星色
決定光度
壽命長短
紅化現象
星光穿過較多地球大氣
大氣中粒子射散掉短波長光
偏紅的長波長光進入觀測者眼睛
望星空
觀測宇宙的限制
視野
大型研究望遠鏡多在智利或夏威夷高山上
光害
大氣
大氣會吸收某些波段電磁波
大氣擾動使影像模糊
以自適應光學技術克服
測距
三角視差法
1AU為基線
太陽與待測天體距d
地球 太陽 待測天體呈直角三角形
(地球 待測天體)和(太陽 待測天體)夾角p
d=1 / p
d單位=秒差距
p單位=角秒
近代天文觀科技
大型望遠鏡設計
合成面鏡
自適應光學
計算大氣擾動程度
改變鏡面表面曲率
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
非可見光天文學
距離單位
天文單位AU
地球到太陽平均距離
1AU=1億5千萬公里
適用太陽系內距離測量
光年LY
光在真空中走一年距離
1LY = 63240AU = 9.46兆公里(約10兆)
秒差距pc
三角視差測量時 1AU對某恆星張角p = 一角秒
此星球對地球距 = 一秒差距
1pc = 3.26光年
天體可觀測數據
亮度
肉眼極限6星等
新天體冒出
古中國稱為客星
彗星 新星 超新星
位置
天球座標
座標固定
恆星 星團 星雲 星系
座標不固定
日 月 行星 彗星
光譜
天體發出的光在能量上的分布
哈伯藉遠方星系光譜譜線紅移現象 判斷與我們間的距離
發現宇宙膨脹
觀測工具
望遠鏡
無線電波望遠鏡
凹面鏡
儀器優
白天和陰雨也可用
缺
儀器
不受光害影響 受人為電波干擾
成像
單獨使用解析差
可見光
反射式望遠鏡
凹面鏡
儀器優
鏡身短
只需表面完美
磨製容易
由底部支撐鏡片容易
可由數片小鏡組合
缺
儀器
表面金屬鍍膜會氧化
定期更新
成像
球面像差
折射式望遠鏡
儀器優
玻璃材質 不會氧化
保養容易
缺
儀器
透鏡內和表面需完美 磨製不易
邊緣支撐鏡片較難
鏡筒長
成像
色像差
凸透鏡
三大能力
放大
倍率=主鏡焦距 / 目鏡焦距
倍率和口徑無關
集光
和主鏡面積成正比
影像解析
和目鏡面積成正比
宇宙的結構
星系的組成
太陽系
太陽
八大行星
矮行星
小天體
星系內不同質量恆星
一般恆星(主序星)
燃燒核中氫原子維持穩定
質量越大 體積越大 表面溫度高
脫離主序星的小恆星
體積變大 表溫低
紅巨星
.
體積變小 密度高 表溫高
白矮星
星雲
星際物質
原子和分子組成
因重力形成疏密不一
較密處
分子雲(星雲)
種類
發射星雲
溫低
發出紅外線 更長波長的光
暗星雲
光影像上遮蔽背景星光
黑暗剪影
反射星雲
反射鄰近恆星光
發出可見光
雙星
星系中一半以上恆星藉彼此引力雙雙成對
星團
數百到數百萬顆恆星聚集成
疏散星團
外型鬆散
較年輕
恆星數少
重元素含量高
球狀星團
緊密結合呈球形
較老
恆星數多
重元素含量低
星系分類
橢圓星系
螺旋星系
一般螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
銀河系
構造
銀心 銀核
銀河系中心
有棒狀結構
質量為太陽400萬倍的黑洞
銀盤(銀河 天河)
多數恆星和氣體位於盤面
繞中心旋轉
氣體 塵埃密集處
旋臂
適合恆星誕生
疏散星團位於盤面
銀暈
最老的恆星族群
如球狀星團
外圍由暗物質組成
棒旋星系
直徑10萬光年
太陽位於獵戶座旋臂
距中心2.8萬光年
尺度
超星系團
星系團 星系群
星系
星團
恆星
行星 矮行星 太陽系小天體
衛星
時間和距離
宇宙膨脹
都卜勒效應
藍移
接近
波長變短
頻率變長
紅移
遠離
波長變長
頻率變短
哈伯定律
越遠的星系遠離越快
v=H(哈伯常數)d
1 / H = d / v
哈伯常數倒數=宇宙年齡數量級
暗能量
不明能量
製造和萬有引力相反的力
佔宇宙成分70%
造成宇宙膨脹
暗物質
目前看不見