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L5望星空 (7-4時間與距離 (宇宙膨脹 (紅移 (遠離;波長變長;頻率變短→譜線移向長的波長,即移向紅光端), 藍移…
L5望星空
7-4時間與距離
看到的宇宙為不同時空的疊合結果
宇宙中電磁波速率每秒1.3萬公里
所見的落日為500秒前的;若觀測37億光年遠的星系,則會看到100億歲的樣子(宇宙誕生於137億年前)
最近的恆星有4.2光年遠
,太陽距離銀河中心有2萬8千光年遠
在一張天文影像中,較遠的光較早出發,卻同時抵達
暗物質
目前還看不見的物質,從恆星的運動發現,不知由何組成,
具質量和萬有引力吸引周遭物質,減緩宇宙的膨脹速度
暗能量
不明的能量,製造與萬有引力相反的壓力,7
0%以上的宇宙成分為暗能量,會造成宇宙持續加速膨脹
宇宙膨脹
紅移
遠離;波長變長;頻率變短→譜線移向長的波長,即移向紅光端
藍移
接近;波長變短;頻率變長→譜線移向短的波長,即移向藍光端
哈伯定律:越遠的星系,遠離速度越快,v=Hd,H為哈伯常數
哈伯常數的倒數大約便是宇宙年齡的數量級
5-1望星空
限制
光害
太陽、月光、人為光源
大氣
大氣會吸收某些波段的電磁波,大氣擾動也會造成觀測影像模糊→無法達到理論上的解析度→已自適應光學技術克服
視野
智利、夏威夷的高山上為南北半球的最佳觀測點
測距
利用三角視差法,但無法計算太遠的天體
測量的天體距離d=1/p
望遠鏡
種類
反射式望遠鏡 :
可見光;
凹面鏡
;易氧化,需定期更新;可由數小片組合成一大片
鏡身短;只需鏡片完美,磨製容易
;由底部支撐鏡片較容易;球面像差
無線電波望遠鏡
凹面鏡;白天陰雨皆可用
不受光害影響,但
受人為電波干擾
;單獨使用時解析力差,
多具可提高解析力
折射式望遠鏡
可見光;
凸面鏡
;保養容易
鏡筒長;透鏡內部和表面皆需完美,磨製困難
;由邊緣支撐鏡片困難;色像差
能力
放大
放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦距
放大倍率與口徑無關
集光
極光能力與主鏡面積成正比
口徑越大,集光能力越好,可看到較暗的星體
影像解析
與物鏡口徑成正比
口徑越大,解析能力越好,可分辨星體的細部結構
肉眼觀測、手繪圖→攝影底片→店和偶和元件CCD→光譜儀
光譜
分析後才逐步了解恆星的表面溫度、組成物質
哈柏藉紅移現象,判斷相對距離,進而發現宇宙的膨脹
天體發出的光在能量上的分布
人類肉眼裸視極限為6星等
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
非可見光天文學
古人沒發現天王星、海王星
常用的天文距離單位
光年LY
光在真空中走一年的距離;適用於太陽系外的測量
秒差距pc
3.26光年;適用於太陽系外的測量
天文單位AU
地球到太陽的平均距離;適用於太陽系內
5-2星光與星色
吸收譜線可推知恆星表面溫度、恆星大氣元素、金屬豐度
H、He以外的元素稱為重元素或金屬,計算重元素與氫原子的比值
主序星:核融合 H→He 紅巨星 He→C C、O→Mg、Si、Ni、Fe 無法融合出比鐵還重的元素,除了超新星爆炸
地球、其他行星、我們身體的重元素來自於太陽誕生前其他恆星的核心,死去後便散步到星際之間。
在銀河系越晚誕生的恆星,已累積越多的重元素,金屬豐度高,利固態行星形成和生命的誕生
;早期誕生的恆星則反之
核融合發光發熱產生熱壓力而膨脹=本身重力產生向內的拉力
恆星質量決定半徑大小、光度、壽命
星光與星色皆受制於質量
赫茲史普&羅素→赫羅圖
橫軸→表面溫度(光譜型、顏色) 縱軸→光度(絕對星等)
左上角→質量大的星球,溫度高→產生足夠的熱壓力抵抗強大重力
質量小的主序星,壽命長→光度小,消耗燃料較小
恆星光度∝表面溫度四次方和半徑的平方
恆星的亮度∝恆星光度和1/距離平方
表面溫度低;能量低;偏向長波;偏紅色
表面溫度高;能量高;偏向短波;偏藍色
吸收譜線→恆星內部的光穿過較低溫的氣體,某些特定的波長被吸收
發射譜線→雲氣受附近天體高能輻射激發,放出特定波長的光
連續光譜→恆星大氣運動發出各種波長不間斷之光譜
有指標性的
O藍→B藍白→A白→F黃白→G黃(太陽)→K橘→M紅→棕矮星→L→T
太陽G2、天狼星A1
天狼星的星光會穿過較多的地球大氣,粒子會散射掉星光中短波長的光,讓偏紅的長波長的光進入觀測者的眼中→造成偏紅
5-3宇宙的結構
銀河系
銀心(核)→銀河系中心,中心還有一個超大質量的黑洞
銀盤→星系盤,大多數的恆星和氣體都在盤面上;氣體和塵埃較密集處為懸臂→恆星誕生處;疏散星團於盤面上
銀暈→銀盤的上下方,最年老的恆星族群,外圍為暗物質
直徑約為10萬光年;太陽在獵戶座旋臂上,具銀河中心2.8萬光年;屬於棒旋星系
依外型分類
太陽系
恆星
雙星
星團
星雲
暗星雲
反射星雲
發射星雲
球狀星團;外型緊密,較老,恆星數目多,種元素含量較低
疏散星團;外型鬆散,較年輕,恆星數目較少,種元素含量較高
質量越大,體積與表面溫度也越大、越高
脫離主序星的恆星,會形成體積龐大、表面溫度低的紅巨星
;或成為體積小、表面溫度高、密度高的百矮星
超星系團
恆星
行星/矮行星/太陽系小星體
星團
衛星
星系
星系群/星系團