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Ch5望星空 (5-1望星空 (觀測宇宙的限制 (常用的天文單位 (天文單位(AU) (=1億5000萬km (太陽系內測距)), 光年(LY)…
Ch5望星空
5-1望星空
天體可觀測數據
亮度
肉眼裸視極限6星等
位置(天球座標)
觀測宇宙方法與種類
望遠鏡的三大能力
放大能力
放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦距
與口徑無關
集光能力
能力與主鏡面積成正比
口徑越大能力越好
影像解析能力
能力與物竟口徑成正比
紀錄方式
肉眼觀測、手繪圖
攝影底片
CCD
光譜儀
望遠鏡種類
無線電波望遠鏡
凹面鏡
不受光害但受人為電波影響
白天或下雨也可使用
單具解析力差,多具同時觀測能提高解析力
可見光
折射式望遠鏡
凸透鏡
鏡筒長:磨製不易,由邊緣支撐鏡片較難
主鏡為玻璃材質,無氧化問題,保養容易
色像差
反射式望遠鏡
凹面鏡
鏡身短:磨製容易,由底部支撐鏡片較易,可由數片小鏡合組成一大面鏡
面鏡表面金屬鍍膜會氧化,需定期更新
球面像差
光譜
紅移現象
宇宙的膨脹
觀測宇宙的限制
光害
太陽、月光,人為光源都算
大氣
自適應光學技術
視野
智利或夏威夷的高山上是南北半球最佳的觀測地點
測距
三角視差法
常用的天文單位
天文單位(AU)
=1億5000萬km
太陽系內測距
光年(LY)
=63240AU=10^13km
太陽系外測距
秒差距(pc)
=3.26LY
近代天文觀測科技
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
大型望遠鏡設計
合成鏡面
自適應光學
非可見光天文學
5-2星光與星色
金屬豐度與恆星的組成元素
Stars have died that we might live.(恆星之死,而後萬物誕生)
恆星表面溫度和恆星的大氣元素成分可由吸收譜線推知
主序星
紅巨星
無法融合比Fe還重的元素(只有超新星爆炸才可)
金屬豐度
重元素和氫原子的比值
把H,He以外的元素稱為金屬或重元素
恆星壽命與金屬豐度
誕生晚
重元素多
金屬豐度高
有利生命誕生和行星形成
誕生早
重元素少
金屬豐度低
不利生命誕生和行星形成
恆星光譜型分類及吸收譜線
吸收譜線
OBAFGKM型
Oh! Be A Fine Girl Kiss Me.(口訣)
棕矮星
OBAFGKMLT型
發射譜線
連續光譜
恆星光譜與溫度
恆星表面溫度和顏色
表面溫度高
能量高
偏向短波
偏藍色
表面溫度低
能量低
偏向長波
偏紅色
恆星光度正比於表面溫度的4次方及半徑的平方
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
恆星表面溫度與光度關係
恆星質量與演化
質量決定半徑大小
決定恆星亮度、壽命和星色
熱壓力與重力兩力平衡
5-3宇宙的結構
星系的型態分類
哈伯
鄰近星系
外型
螺旋星系
一般螺旋星系
棒狀螺旋星系
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
星系
宇宙大尺度結構的基本成員
星系群+星系團=超星系團
萬有引力
宇宙構成基本要素
超星系團
星系群/星系團
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(銀河系與仙女座星系為此星系群中最大的兩個星系)
銀河系
M45疏散星團(昴宿星團)
太陽
地球/冥王星/彗星、不成球狀的小行星
月球
其他
室女座星系團/大雄座星系團
大、小麥哲倫星系級M31仙女座大星系
M15球狀星團
天狼座、織女星
木星/榖神星、鬩神星/哈雷彗星
銀河系的特徵
太陽星雲
中心通常有個超大質量的黑洞
保有部分雲氣
銀河系
構造
銀星/銀核
中央還有一棒狀結構
有質量為太陽四百萬倍的超大質量黑洞
銀盤
大多數恆星和氣體
密集處
銀河系這類螺旋星系的旋臂
恆星誕生最佳處
銀暈
最年老的恆星族群ex:球狀星團
較外圍為暗物質
直徑為十萬光年
棒狀星系
太陽位於獵戶座旋臂上
距銀河中心約2.8萬光年
暗物質
存在於宇宙中不會發光的物質
星系的組成
雙星
藉由彼此的引力成雙成對
星團
數百顆至數百萬顆恆星聚集而成
種類
疏散星團
鬆散
較年輕
氫、氧以外重元素含量高
球狀星團
結構緊密
較年老
重元素含量很低
星系內不同質量的恆星
不是靠燃燒核心中的氫原子來維持穩定的恆星
質量越大
體積、表面溫度也越大
脫離主序星
體積龐大、表面溫度低的紅巨星
體積小、密度極高、表面溫度高的白矮星
星雲
原子與分子組成的星際物質
較密處
分子雲
種類
暗星雲
可見光影像遮蔽了背景星光
反射星雲
反射鄰近恆星而發出可見光
內部已形成恆星影響而發出可見光波段
發射星雲
溫度很低
太陽系
由太陽星雲演化而來
5-4時間與距離
凝結在空間中的時間
我們所看到的落日是500秒前的太陽
最近的恆星(半人馬座比鄰星)有4.2光年遠、太陽距離銀恆系有2萬8千光年遠
宇宙中電磁波傳遞的速度是光速
一張天文圖中
距離遠的光子較早出發卻和距離近的光較晚出發同時抵達地球
我們所見的星系影像是數億年前這星系的模樣
現在狀態則不可獲知
歸納出宇宙演化的過程
來自星空的訊息
暗物質與暗能量
暗物質
看不見的物質
藉由恆星運動發現
具有質量並產生萬有引力
減緩宇宙的膨脹速度
暗能量
一種不明的能量
製造與萬有引力相反的壓力
70%以上的宇宙成分
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
移向紅光端
藍移
接近
波長變短
頻率變長
移向藍光端
哈伯定律
越遠的星系,遠離速度越快
哈伯常數倒數
1/H=d/v
宇宙年齡的數量級
很久以前、遙遠的地方
宇宙
不同時間疊合的結果