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望星空 (望星空 (近代天文觀測科技 (太空望遠鏡, 陣列望遠鏡, 大型望遠鏡的設計, 非可見光望遠鏡), 觀測宇宙的限制 (天文距離單位…
望星空
望星空
近代天文觀測科技
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
大型望遠鏡的設計
非可見光望遠鏡
觀測宇宙的限制
限制
視野、光害、大氣、測距'
三角視差法
天文距離單位
光年LY
1兆公里
秒差距pc
3.26光年
天文單位AU
1億5千萬公里
光譜
了解恆星的表面溫度、組成物質
紅移現象進而發現宇宙的膨脹
天體發出能量上的分布
觀測宇宙的方法
望遠鏡種類
反射式望遠鏡
無線電波望遠鏡
折射式望遠鏡
望遠鏡的能力
放大能力
集光能力
影像解析能力
天體可觀測數據
亮度
古人望遠鏡只能看到水星、金星、火星、木星、土星
客星
彗星、新星、超新星
人類肉眼裸視極限為6星等
位置
恆星的仰角與座標
天求座標
固定
恆星、星團、星雲、星系
不固定
日、月、行星、彗星
黑暗中尋找光明
電磁波
伽瑪射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波
通過地球大氣
可見光、大部分無線電波、少部分紅外線和紫外線
星光與星色
恆星質量與演化
質量決定此恆星的半徑大小和恆星光度
恆星的星光與星色皆受制於質量
恆星核融合發光發熱,產生熱壓力而膨脹;恆星本身的質量的重利,產生向內的拉力兩者剛好保持平衡
恆星的質量決定恆星的壽命
金屬豐度與恆星的組成元素
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,只有超新星爆炸才能產生比鐵還重的元素,進而散布到太空中
構成我們的地球以及其他行星,乃至於我們身體內的重元素都來自太陽誕生其他恆星的核心
用吸收譜線來計算大氣中重元素與氫原子的比值,判斷該恆星金屬豐度的高低
吸收譜線可推知恆星的表面溫度和大氣的元素成分
恆星表面溫度與光度的關係
恆星集中在主序帶這些恆星稱為主序星
質量大的星球之所以溫度高是為了產生足夠的壓力來抵抗大質量產生的強大重力
赫茲史普與家羅素,將恆星標在橫軸與縱軸分別為表面溫度和光度的圖中
恆星光譜型分類與吸收光
光譜型
F
黃白
7500K
G
黃
6000K
A
白
10000K
K
橘
4500K
B
藍白
20000K
M
紅
3000K
O
藍
大於30000K
類別
連續光譜
恆星大氣熱運動發射出各種波長不兼斷肢光譜
吸收光譜
恆星內部的光穿過較低溫的氣體某些特定波長被吸收
發射光譜
雲氣受附近天體高能輻射積發放出特定波長的光
每個光譜下又可分為0~9等級
恆星光譜與溫度
表面溫度
高
能量高
波長短
偏藍色
低
能量低
波長長
偏紅色
宇宙的結構
宇宙大尺度結構成員
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
超星系團
星系的組成
雙星
星系中有一半以上的恆星是藉由彼此的引力雙雙成對
星團
數百至數百萬顆恆星聚集而成的
種類
疏散
球狀
星系內不同質量的恆星
脫離主序星的恆星,可能會形成體積龐大、表面溫度低的紅巨星或演變成體積小,但密度極高、表面溫度高的白矮星
恆星其質量愈大,體積與表面溫度也愈大、愈高
星雲
暗星雲
反射星雲
發射星雲
太陽系
由太陽星雲演化而來
八大行星、矮行星、小天體而形成的行星系統
太陽距銀河系中心約2萬8千光年處
星系的型態分類
螺旋星系
一般的螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
橢圓星系
銀河系的特徵
太陽星雲
太陽是銀河系中的一顆恆星
星系的中心通常有一超大質量的黑洞
新形成的恆星保有部分雲氣,在周邊形成盤狀的結構,並發展出行星系統
銀河系
銀河系直徑10萬光年組成的恆星1000億以上
正面俯視呈棒旋星系
銀河系屬於旋棒星系
太陽在獵戶座懸臂上具銀河中心2.8光年
構造
銀心
銀盤
銀暈
時間與距離
凝結空間中的時間
觀測到數億光年之外的星系,表示我們看的星系影像是數億年的面貌
最近的恆星有4.2光年之遠
宇宙誕生於137億年前,用望遠鏡觀測到37億光年遠的星系這是宇宙在100億歲的樣子;若觀測到130億光年遠的星系,則是宇宙7億歲的樣子
地球距太陽1億5千萬公里,我們看到的落日是500秒前的太陽
利用望遠鏡研究不同宇宙時期的恆星與星系,歸納出宇宙演化的過程。大口徑或高靈敏度的望遠鏡提供我們天體在宇宙不同時期的影像
電磁波傳遞的速度是光速,每秒1.3萬公里
來自星空的訊息
暗物質與暗能量
暗物質
宇宙中目前還看不見的物質,天文學家從恆星的運動發現暗物質的存在。還不清楚是什麼組成,但它們具有質量並產生萬有引力吸引周遭的物質,甚至減緩宇宙的膨脹速度
暗能量
一種不明的能量,會製造出與萬有引力相反的壓力,由大質量恆星死亡前的超新星爆炸,天文學家發現70%以上的宇宙成分為暗能量,它會造成現在的宇宙持續加速膨脹
都卜勒效應
紅移
遠離
波長變長
頻率變短
藍移
接近
波長變短
頻率變長