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望星空 (望星空 (觀察宇宙的限制 (測距的限制 (利用三角視差法估計恆星的距離), 視野的限制, 光害的限制, 大氣的限制), 近代的天文觀測科技…
望星空
望星空
觀察宇宙的限制
視野的限制
光害的限制
大氣的限制
測距的限制
利用三角視差法估計恆星的距離
近代的天文觀測科技
大型望遠鏡的設計
合成面鏡
陳列望遠鏡
非可見光天文學
觀測宇宙的方法與工具
反射式望遠鏡
凹透鏡
優點:只需鏡片表面完美,磨製容易,可組合
缺點:表面金屬鍍膜易氧化
成像缺點:球面像差
無限電波望遠鏡
凹面鏡
優點:白天及陰雨皆可使用
缺點:不受光害影響,但受人為電波干擾
成像缺點:單獨使用時解析度差
折射式望遠鏡
凸透鏡
優點:玻璃材質無氧化問題
缺點:透鏡內及表面皆須完美,磨製不易
成像缺點:色像差
天體可觀測數據
亮度
人類肉眼裸視極限為6星等
位置(天球座標)
望遠鏡發明前,天文儀器主要測量在地球上看到天體在天球的位置
天球座標固定天體如恆星、星團、星雲、星系
不固定天體如日、月、行星、彗星
光譜
天體發出的光在能量上的分布
分析恆星可了解表面溫度、組成物質
星光與星色
恆星光譜型分類與吸收光譜
連續光譜:恆星大氣熱運動發出各種波長不兼斷之光譜
吸收譜線:恆星內部的光,穿過較低的氣溫,某些特定波長被吸收
發射譜線:雲氣受附近天體高能輻射激發,放出特定波長的光
天文學家依據恆星光譜中有指標性吸收譜線的強弱,將恆星分成7大類
分別稱為OBAFGKM型
恆星質量與演化
質量決定恆星半徑->決定恆星光度
普通恆星的星光與星色受制於質量
核融合產生熱壓力而膨脹;恆星質量的重力產生向內拉力->兩者保持平衡
質量決定恆星壽命
恆星光譜與溫度
恆星的光度正比於表面溫度的四次方,及半徑平方
恆星看起來的亮度,與恆星光度成正比,與恆星距離平方成反比
恆星表面溫度、光譜及顏色
表面溫度高→能量高→光譜偏向短波→偏藍色
表面溫度低→能量低→光譜偏向長波→偏紅色
金屬豐度與恆星的組成元素
恆星吸收的譜線可推知恆星的表面溫度,也可知組成恆星大氣的元素成分
氫、氦以外的元素稱重元素或金屬,重元素與氫原子的比值可判斷恆星金屬豐度
宇宙的結構
星系的組成
雙星:星系有一半以上的恆星是藉由彼此的引力雙雙成對
星團
疏散星團:鬆散、年輕,恆星數少,重元素含量高
球狀星團:結構緊密、年齡老,恆星數多,重元素含量低
星系內不同質量的恆星
一般恆星靠著燃燒核心中的氫原子維持穩定,期質量愈大,體積與表面溫度也隨之愈大、愈高
脫離主序星的恆星,可能形成體積龐大,但表面溫度低的紅巨星;或進一步演變成體積小,密度極高表面溫度高的白矮星
星雲
暗星雲:可見光影像上遮蔽了背景星光,成黑暗的剪影
反射星雲:反射鄰近恆星的星光而發出可見光
發射星雲:分子雲溫度低,發出的光主要在紅外線波段
星系的型態分類
橢圓星系
螺旋星系
一般螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
銀河系的特徵
太陽星雲
太陽只是銀河系中的一課普通恆星
星系的中心通常有一超大質量黑洞
某些新形成的恆星保有雲氣,可發展出行星系統
銀河系
構造
銀盤:大多數恆星與氣體位於盤面上
銀暈:分佈著銀河系中最年老的恆星族群,外圍主要由暗物質組成
銀心/銀核
銀河系組成直徑約10萬光年
屬於棒旋星系
星系是組成大尺度結構的基礎
尺度大小
超星系團>星系群、星系團>星系>星團>恆星>行星、矮行星、小天體>衛星
時間與距離
來自星空的訊息
暗物質:看不見的物質,具有質量並產生萬有引力,減緩宇宙的膨脹速度
暗能量:不明的能量,會製造出與萬有引力相反的壓力