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下ch5望星空 (觀測宇宙 (觀測方法 (肉眼觀測, 攝影底片, 電荷耦合元件, 光譜儀), 限制 (大氣 (造成觀測影像模糊,…
下ch5望星空
觀測宇宙
觀測工具
反射式望遠鏡
凹面鏡
鏡身短
磨製容易
支撐鏡片容易
可由數片小鏡組合
面鏡表面金屬會氧化,需定期更新
成像有球面像差
無線電波望遠鏡
凹面鏡
白天及陰雨也可使用
受人為電波干擾
多具同時觀測可提高解析力
折射式望遠鏡
玻璃材質,容易保養
鏡筒長
透鏡磨製不易
支撐鏡片較困難
凸透鏡
成像有色相差
觀測方法
肉眼觀測
攝影底片
電荷耦合元件
光譜儀
可觀測數據
亮度
裸視極限6星等
位置(天球座標)
望遠鏡發明前
天文觀測儀器主要測量天體再天球的位置
固定天體
恆星、星團、星雲、星系
不固定天體
日、月、行星、彗星
限制
光害
大氣
造成觀測影像模糊
以自適應光學技術克服
視野
測距
利用三角視差估計恆星距離
無法測量太遠的天體
光譜
分析可解恆星表面溫度、組成物質
由譜線的紅移現象發現宇宙的膨脹
天體發出的光在能量上的分布
星光與星色
恆星表面溫度
高溫
偏向短波
能量高
偏藍色
低溫
能量低
偏向長波
偏紅色
恆星光度正比於表面溫度的四次方及半徑的平方
與光度的關係(赫羅圖)
赫茲史普與羅素
橫軸為表面溫度
縱軸為光度
發現恆星集中在主序帶
這些恆星稱主序星
左上角是質量大的星球
溫度高
產生足夠熱壓力抵抗大質量產生的重力
恆星光譜
吸收光譜
恆星的光穿過低溫氣體,特定波長被吸收
發射光譜
雲氣受天體輻射激發,放出特定波長
連續光譜
恆星發出波長不間斷之光譜
恆星光譜分類
A(白色)
F(黃白色)
B(藍白色)
G(黃色)
O(藍色)
K(橘色)
M(紅色)
金屬豐度
由吸收光譜計算大氣中種元素與氫原子的比值
恆星壽命
越晚誕生
累積越多前代恆星的重元素
金屬豐度越高
利於固態行星和生命誕生
早期誕生
重元素含量低
金屬豐度較低
不利行星和生命誕生
恆星質量
決定恆星光度
星光及星色皆受制於質量
決定恆星壽命
紅化現象
古籍紀載天狼星為紅色天體
可能為非常靠近地平線的天狼星
發出的星光穿過較多地球大氣
大氣中的粒子散射星光中短波長的光
只讓偏紅的長波長的光進入眼中
宇宙的結構
星系的組成
星團
由數百至數百萬恆星聚集而成
鬆散星團
較年輕
恆星較少
重元素含量較高
球狀星團
年齡較老
恆星較多
重元素含量低
星雲
由原子與分子組成的星際物質
星際物質較密處形成分子雲
發射星雲
發出的光在紅外線或波長更長的波段
暗星雲
光影像上呈現出黑暗的翦影
反射星雲
反射恆星星光而發出可見光
太陽系
由太陽星雲演化而來
包含八大行星、矮行星及小天體的行星系統
恆星
主序星質量越大,體積與表面溫度也越大
脫離主序星階段
形成體積龐大,表面溫度低的紅巨星
形成體積小,密度極高的白矮星
銀河系
構造
銀盤
氣體與星際塵埃較密集處為旋臂
恆星誕生最佳環境
疏散星團位於盤面上
銀暈(銀盤下方)
分布銀河系最古老的恆星群
外圍由暗物質組成
銀心、銀核
中央有一棒狀結構
中心有質量為太陽四百萬倍的黑洞
屬於棒旋星系
太陽距銀河中心約2.8萬光年
星系分類
螺旋星系
不規則星系
橢圓星系
棒旋星系
宇宙的層級
超星系團
星系群
星系
星雲
星團
暗物質
恆星及行星系統
時間與距離
暗能量
不明的能量
造成宇宙持續加速膨脹
暗物質
看不見的物質
從恆星運動中發現
具有質量,甚至減緩宇宙膨脹速度
宇宙膨脹
都卜勒效應
紅移
波長變長
頻率變短
遠離
譜線移向長的波長
藍移
接近
波長變短
頻率變長
譜線移向短的波長
哈伯定律
越遠的星系遠離速度越快
v=Hd