Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
望星空 (望星空 (觀測宇宙的限制 (常用天文距離單位 (光年LY:光在真空行走一年的距離,1LY大約等於63240AU,測太陽系外的距離,…
望星空
望星空
觀測宇宙的限制
光害的限制:大陽、月光及人為光源都是光害的來源
大氣的限制:大氣擾動也會造成觀測影像模糊,目前以自適光學技術來克服
視野的限制:大型的研究望遠鏡多集中在智利或夏威夷的高山上,為南北半球的最佳觀測地點
測距的限制:利用三角視差法來估計恆星的距離,但此方法無法測量太遠的天體
三角視差法:d=1/p
常用天文距離單位
光年LY:光在真空行走一年的距離,1LY大約等於63240AU,測太陽系外的距離
秒差距pc:1pc=3.26光年,測太陽系外的距離
天文單位AU:地球到太陽的平均距離,1AU大約等於1億5千萬公里,測太陽系內的距離
近代的天文觀測科技
太空望遠鏡:擺脫地球大氣擾動的問題
陣列望遠鏡
大型望遠鏡的設計:合成面鏡、自適應光學的出現
非可見光天文學
光譜:天體發出的光在能量上的分部
分析恆星的光譜才逐漸了解恆星的表面溫度,組成物質等性質
哈伯藉由遠方星系光譜中的譜線的紅移現象,才能判斷他們與我們的相對速度,進而發現宇宙的膨脹
觀測宇宙的方法與工具
望遠鏡的種類
無線電波望遠鏡:主鏡類形凹面鏡,白天陰雨都可使用,不受光害影響,但受人為電波干擾,單獨使用解析力較差,多具同時使用可提高解析力
可見光
折射式望遠鏡:主鏡類形凸透鏡,無氧化問題保養容易,鏡筒長,成像缺點色像差
反射式望遠鏡:主鏡類形凹面鏡,鏡身短,可由數片小鏡合成組成一大面鏡,現代大天文臺皆採用,鏡表面會氧化需定期更新,成像缺點球面像差
望遠鏡的三大功能
集光能力:集光能力與主鏡的面積成正比,口鏡越大集光能力越好,可看見越暗的星體
影像解析能力:影像解析能力與物鏡口徑成正比,口徑越大解析能力越好,可辨識星體的細部結構
放大功能:放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦聚,與口鏡無關
天體可觀測數據
亮度
人類肉眼裸視極限為6星等
新天體在夜空中冒出,古中國稱之客星,現知其多為彗星、新星、超新星
星光與星色
恆星光譜類型分類與吸收譜線
吸收譜線: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:恆星大氣熱運動發出各種波長不間斷之光譜
天文學家依恆星光譜中數條有指標性吸收譜線的強弱,將恆星分成7大類,分別為OBAFGKM
高溫到低溫依序為O藍色-B藍白-A白-F黃白-G黃-K橘-M紅,每一類光譜又可細分為數個等級,以0至9加註於類型的字母後,太陽光譜為G2,天狼星光譜為A1
恆星質量與演化
質量決定恆星的半徑大小,決定恆星光度
一顆普通恆星的星光與星色皆受制於質量
恆星核融合發光發熱,產生熱壓力而膨脹與恆星本身的質量的重力產生向內的拉力剛好平衡
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,紅巨星分兩階段,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
恆星壽命與金屬豐度:在銀河系愈晚誕生的恆星,累積更多前代所拋出的重元素,金屬豐度越高,有利固態行星形成和生命的誕生
把氫、氦以外的元素稱作為重金屬或金屬,並從恆星光譜中的吸收譜線來計算大氣中某些重元素與氫原子的比值,作為判斷該恆星的金屬豐度高低
恆星吸收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
恆星表面溫度與光度的關係:丹麥天文學家赫茲史普與美國天文學家羅素,將恆星標在橫軸與縱軸分別為表面溫度(也可為光譜行或顏色)與光度(或絕對星等)的圖中
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因為要產生足夠的熱壓力來抵抗大質量的重力
質量小的主序星,壽命比較長
恆星光譜與溫度
恆星的光度正比於表面溫度的4次方,及半鏡的平方
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、光譜與顏色:表面溫度高,能量高,光譜峰值偏向短波,偏藍色
宇宙的結構
銀河系的特徵
銀河系屬於棒旋星系
銀心/銀核:銀河系中心,中央有一棒狀結構,中心質量超大
太陽在獵戶座旋臂上,距銀河系中心約2.8萬光年
銀盤:星系盤:大多數的恆星、氣體都在這,疏散星團位於盤面上,一般人的銀河
正面俯視:屬於棒旋星系
銀暈:銀盤的上下方,分布著銀河系中最老的恆星族群,較外為的部分由暗物質組成
直徑約10萬光年
星系的組成:由眾多的星雲、恆星和星團等集結而成
雙星:星系中一半以上的恆星是藉由彼此的引力雙雙成對
星團:由數百至數萬顆恆星聚集而成的
疏散星團:外型鬆散,較年輕,恆星較少,氫、氧以外的重元素含量較高
球狀星團:外型緊密,較老,恆星較多,氫、氧以外的重元素含量較低
星系內不同質量的恆星
如果像太陽一樣靠著燃燒核心中的氫原子來維持穩定的一般恆星,其質量越大,體積與表面溫度隨之越高越大
脫離主序星這個階段的恆星,則有可能形成體積龐大,但表面溫度低的紅巨星,或進一步演變成體積小但密度高表面溫度高的白矮星
星雲:由原子與分子組成的星際物質
暗星雲
反射星雲
發射星雲
太陽系:由太陽星雲演化而來的
星系的分類
螺旋星系
一般的螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
橢圓星系
星系是組成宇宙大尺度結構的基本成員
萬有引力是形成宇宙結構的基本要素,而星系是組成宇宙大尺度的基本單位
時間與距離
凝結在空間中的時間
地球距太陽1億5千萬公里,我們看到的日落是500秒前的太陽
最近的恆星有4.2光年之遠,而太陽距銀河系中心有2萬8千光年之遠
宇宙中電磁波傳遞的速度是光速,每秒1.3萬公里
宇宙膨脹
都卜勒效應:紅移,移動方向越遠,波長變長,頻率變短,光譜的譜線移向紅光端
哈伯定律:越遠的星球遠離的速度越快
哈伯常數的倒數大約便是宇宙年齡的數量級
暗物質
暗物質:宇宙中目前還看不見的物質,天文學家從恆星運動發現,距有質量,並產生萬有引力,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,天文學家發現70%以上的成分為暗能量,會加速宇宙的膨脹速度