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望星空 (望星空 (限制 (光害的限制 (太陽、月光、人為光源), 大氣的限制 (以自適應光學技術克服), 視野的限制…
望星空
望星空
限制
光害的限制
太陽、月光、人為光源
大氣的限制
以自適應光學技術克服
視野的限制
智利與夏威夷高山上是南北半球最佳觀測地點
測距的限制
在公轉軌道上相隔半年的兩個點,以三角視差法估計恆星的距離,但無法測量太遠的天體
近代的天文觀測科技
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
目前普遍應用在電波望遠鏡
大型望遠鏡設計
合成面鏡
自適應光學
以雷射光打入大氣反射回來計算大氣擾動程度,即時調整鏡面曲率,抵銷大氣擾動影響,可大幅提升解析度
非可見光天文學
紅外線望遠鏡
X光望遠鏡
電波望遠鏡
望遠鏡能力
集光能力
與主鏡面積成正比
口徑越大,集光能力越好,能看到越暗的星體
影像解析能力
與物鏡口徑成正比
口徑越大,解析能力越好,可分辨星體系部結構
放大能力
放大倍率= 主鏡焦距/ 目鏡焦距
與口徑無關
光譜
分析恆星光譜才逐步了解恆星的表面溫度、'組成物質
哈柏藉遠方星系光譜譜線的紅移發現宇宙的膨脹
光譜便是天體發出光在能量上的分布
常用天文距離單位
光年
LY
63240AU
10^13公里
太陽系外的測距
秒差距
pc
3.26光年
太陽系外的測距
天文單位
AU
1億5千萬公里
太陽系內的測距
望遠鏡
可見光望遠鏡
折射式望遠鏡
凸透鏡
主鏡無氧化問題,保養容易
鏡筒長
透鏡內部和表面皆須完美,磨製不易
邊緣支撐鏡片較困難
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反射式望遠鏡
凹面鏡
表面金屬鍍膜會氧化,須定期更新
鏡身短
只需鏡片表面完美,磨製容易
底部支撐鏡片較容易
1 more item...
無線電波望遠鏡
凹面鏡
白天、陰雨皆可使用
不受光害影響
受人為電波干擾
單獨使用時解析力差,多具同時觀測可提高解析力
記錄
肉眼觀測、手繪圖
攝影底片
電荷耦合元件(CCD)
光譜儀
三角視差法
d=1/p
新天體出現,古中國稱為客星,多為彗星、新星、超新星
人類肉眼裸視只能看到6星等以下的星
地面望遠鏡以觀測可見光和無線電波為主
恆星、星團、星雲、星系,天球座標固定
日、月、行星、慧星,天球座標不固定
星光與星色
恆星光譜與溫度
表面溫度低
能量低
偏向長波
偏紅色
韋恩定理
λ max=0.29/T
表面溫度高
能量高
偏向短波
偏藍色
恆星光度正比於表面溫度的4次方,及半徑平方
L=I*4π r ^2
恆星看起來的亮度,正比於恆星光度,與恆星距離平方成反比
B=L/4π d^2
金屬豐度與恆星組成元素
越晚誕生的恆星
金屬豐度較高
有利固態行星形成和生命誕生
氫、氦以外的元素稱為重元素或金屬
從恆星吸收譜線計算大氣中重元素與氫原子的比值,判斷恆星金屬豐度的高低
恆星吸收譜線可知道組成恆星大氣的元素成分
恆星光譜型分類
吸收譜線
天文學家以恆星光譜中數條有指標性的吸收譜線強弱將恆星分為七大類
F
黃白
G
黃
太陽屬於G型
A
白
K
橘
B
藍白
M
紅
O
藍
若加入更冷的棕矮星
L
T
每一類光譜又可細分為0-9等級
太陽光譜為G2,天狼星光譜為A1
發射譜線
連續光譜
恆星質量與演化
質量決定
恆星半徑大小
恆星光度
星光、星色
恆星壽命
演化過程
原恆星
主序星
紅巨星
行星狀星雲
白矮星
原恆星
主序星
白矮星
原恆星
主序星
超巨星
超新星
中子星
黑洞
核融合產生熱壓力而膨脹
本身質量的重力產生向內拉力
兩者剛好保持平衡
恆星表面溫度與光度的關係
赫羅圖
橫軸為表面溫度遞減(或是光譜型或顏色)
縱軸為光度遞增(或絕對星等)
恆星集中在主序帶,稱為主序星
大氣與星際介質的紅化現象
恆星接近地平面,發出的光穿過較多地球大氣,短波長的光被散射掉,只剩偏紅的長波進入
時間與距離
宇宙膨脹
藍移
藍移
波長變短
頻率變長
紅移
遠離
波長變長
頻率變短
哈柏定律
越遠的星系,遠離速度越快
v=Hd
哈柏常數的倒數(1/H=d/v),大約是宇宙年齡的數量級
暗物質與暗能量
暗物質
宇宙中目前還看不到的物質,天文學家從恆星運動發現暗物質的存在,目前不清楚暗物質是什麼組成,但它們具有質量且產生萬有引力吸引周遭物質,甚至減緩宇宙膨脹速度
暗能量
一種不明的能量,會製造萬有引力相反的壓力,由超新星爆炸,天文學家發現70%以上的宇宙成分為暗能量,僅知它會造成現在的宇宙持續加速膨脹
地球距太陽1億5千萬公里,太陽光傳遞到地球需要500秒(8分多鐘)
宇宙誕生於137億年前
宇宙電磁波傳遞速度是光速,每秒1.3萬公里
宇宙的結構
星系的組成
星團
由數百至數百萬顆恆星聚集而成
疏散星團
鬆散
較年輕
恆星數目較少,數十至數千個
重元素含量較高
球狀星團
緊密成球形
較年老
恆星數目較多,數十萬到數百萬個
重元素含量很低
星雲
由原子與分子組成的星際物質,因重力形成疏密不一的區域,較密處形成分子雲(星雲),將孕育出新的恆星
暗星雲
可見光影像上遮蔽了背景星光,而呈現出黑暗翦影
反射星雲
反射鄰近恆星的星光而發出可見光,或因內部已形成的恆星而發出可見光
發射星雲
分子雲的溫度很低,發出的光主要在紅外線或波長更長的波段
恆星
有一半以上的恆星是藉彼此的引力雙雙成對,稱為雙星
星系型態
螺旋星系
一般螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
橢圓星系
銀河系
構造
銀盤
大多數恆星與氣體都位在盤面上
氣體與星際塵埃較密集處,便是星系的旋臂,也是恆星誕生的最佳環境
疏散星團位於盤面上
也是一般人所稱的銀河或天河
銀暈
銀盤的上下方
分布銀河系中最年老的恆星
球狀星團位於此
較外圍部分主要由暗物質組成
銀心、銀核
盤面中心的球狀結構,由比銀盤上還年老的恆星組成
中央還有一棒狀結構
銀河系中心有一質量約太陽四百萬倍的超大質量黑洞
特色
太陽在獵戶座懸壁上,距銀河中心約2.8萬光年
屬棒旋星系
直徑約10萬光年
恆星約有1000億顆以上
宇宙結構
超星系團
星系團、星系群
星系
星團
恆星
行星、矮行星、太陽系小天體
衛星
本超星系團
本星系群
銀河系
M45疏散星團(昂宿星團)
太陽
地球、冥王星、慧星、小行星
月球