CH.5 望星空
5-1浩瀚的宇宙
5-2星空觀測
5-3太空望遠鏡與太空任務
5-4來自星光訊息
5-5交疊的時空
5-1.1宇宙的結構
5-1.2星系的類型
5-2.1天文觀測的限制
5-2.2望遠鏡的三大功能
5-2.3光學望遠鏡
5-2.4大型望遠鏡
5-2.5電波望遠鏡
5-3.1太空望遠鏡架設的優缺點
5-3.2太空望遠鏡
5-3.3太空任務
5-4.1天體的距離與亮度
5-4.2天體的表面溫度
5-4.3利用光譜研究天體
5-5.1交疊的時空
5-5.2恆星的運動
5-5.3太陽的演化
星系
由恆星、星團、星際雲氣、塵埃組成
約含百億顆恆星
為構成宇宙的基本單位
現知的星系有數以百萬計
銀河系
外型呈現棒旋狀
盤面直徑約10萬光年
大多數恆星聚集於盤面上
太陽距離中心約3萬光年
星團
由超過10個以上且聚集的恆星組成
疏散星團
球狀星團
分布於銀河盤面附近
分布於銀暈
約數百到上千顆恆星聚集
成千上萬的恆星密集形成
星雲
發射星雲
暗星雲
反射星雲
行星狀星雲
星際物質比周圍密度高的部分稱之
原始星雲吸收附近恆星所放出的光與熱，被加熱游離而發光
獵戶座大星雲
高密度不透光的氣體或塵埃位在觀測者與恆星之間
擋住星光而形成
高密度不透光的氣體與塵埃反射附近恆星的星光
由紅巨星分離出外層
比發射星雲或暗星雲小
望遠鏡觀察如同行星
分類
橢圓星系
螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
小型且含較多星際氣體
星體形成較活躍
星際氣體較少
年老的星居多
銀河系
仙女座星系
大、小麥哲倫星系
星系團與超星系團
距離我們約230萬光年
也有螺旋結構
銀河系的衛星星系
見於南半球星空
屬於不規則星系
距離銀河系只有10幾萬光年
星系集結成群稱星系團
本星系群
超星系團
數十個成員
大、小麥哲倫星系
仙女座星系
銀河系
星系團群聚稱之
光害
氣候
大氣穩定度
夏威夷高山
智利北部沙漠
雲雨天無法使用光學望遠鏡
遠離光害
聚光力
物鏡直徑愈大，聚光力愈好
利用凸透鏡與凹透鏡匯聚光線
聚光力=物鏡直徑平方/眼睛瞳孔直徑平方
放大率
放大率=物鏡焦距/目鏡焦距
解析力
能分辨位置非常接近的兩顆星的能力
能分辨的角度愈小，解析力愈高
口徑愈大的望遠鏡放大倍數高、聚光力強且解析力好
折射式望遠鏡
反射式望遠鏡
原理:入射光線折射成像
缺點
費用較高
色差
科學家:漢斯、伽利略
原理:面鏡反射成像
科學家:牛頓、蓋賽格林
缺點
鏡面需要定時更新
組合式鏡片
夏威夷凱克望遠鏡
智利超大望遠鏡
36片六角形鏡片拼合而成
口徑相當於10公尺
世界最大的光學望遠鏡
4座8公尺口徑的望遠鏡組成
共聚光力相當於一座16公尺口徑的望遠鏡
數台大型望遠鏡同時接收可見光波
運用光學干涉原理
原理
和反射式望遠鏡相似
利用蝶形天線反射無線電波，聚焦在接收器上，再轉成電子訊號
優點
不受氣候影響
無線電波長，製作容易
阿雷西波電波望遠鏡
口徑305公尺
世界上最大的單一碟型天線
裝置在山谷中，無法隨著觀測天體移動
陣列式架設
可以大幅提高解析力
極大陣列(VLA)
解析力相當於直徑36公里的電波望遠鏡
優點
缺點
可避免大氣的擾動，取得清晰的影像
不受天候的影響
偵測到地表無法觀測到的波段
益壽流星撞擊而損壞
日夜溫差太大
維修不易
花費太高
壽命不長
哈伯太空望遠鏡
NASA+ESA合作
可觀測可見光、近紅外線、遠紫外線
解析力達到地面望遠鏡的10倍以上
極限星等達28星等
其他太空望遠鏡
錢卓X射線太空望遠鏡
史畢哲紅外線太空望遠鏡
費米嘎瑪射線太空望遠鏡
可以觀測不同溫度的天體，也可以針對同類天體進行觀測
1960年阿波羅登月計畫
1970年航海家一號、二號
2004年精神號、機會號
2005年卡西尼-惠更斯號
2012年好奇號
數次成功登陸月球
帶回月球岩石標本
為了探測木星
目前為止距離地球最遠，仍能傳回訊息的人造物體
降落火星表面
拍攝土星、土星環及土星的衛星
成功登陸火星表面
證實火星表面曾有流動水存在
視差現象
視差測距
亮度
可以用來測量遠處物體的距離
遠近不同的恆星也有視差現象
距離愈近的天體形成的視差現象愈明顯
d=1/p (pc)
秒差距與角秒
視差角為1角秒的距離定義為一個秒差距
隨著距離的平方變暗，也就是視星等變大
利用視差法估計距離，再比對其各
自的視星等，可以推算出絕對星等
M=m+5-5 log d 或M=m+5+5 log p
光度:單位時間從恆星輻射出電磁波的總能量
輻射體溫度越高，所發出的輻射越
強，且集中在短波長(高頻率)波段
維恩位移定律
輻射最強之處的波長與輻射體的溫度成反比
公式:最大波長xT=0.29 (cm.K)
表面溫度6000K集中在可見光
表面溫度3000K中在紅外波段
表面溫度12000K集中在紫外波段
輻射能量正比於表面溫度的四次方
太陽的表面溫度約為5800K，呈黃色
原理
電子吸收光線從低能階躍遷到高能階
電子從高能階跳至低能階放出光線
光譜的種類
連續光譜
吸收光譜
發射光譜
光譜的用途
不同成分或處在不同狀態的氣體會產生不同的吸收譜線
可分析研究星體的組成
太陽光譜
光球外層氣體的吸收
地球大氣所造成的吸收
光譜型
OBAFGKMLT
太陽屬於G型
夏季大三角
牛郎星
織女星
天津四
天體距離愈遠，經過的時間愈長，看到的是愈早期的宇宙環境
距離16光年
距離25光年
距離1500光年
距離近的天體，察覺得到它的運動
遙遠的恆星，利用機密儀器察覺其位置微小的移動
自行運動:天體實際在三度空間中運行，投影到天球上的視運動
質量愈大的恆星，光度愈大，反而壽命必較短
太陽半徑約1/3以內的核心正進行核融合反應
隨著演化，核心的氫氣逐漸減少，估計目前已消耗一半
太陽>>紅巨星>>行星狀星雲>>白矮星
赫羅圖