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望星空 (星光與星色 (金屬豐度與恆星組成元素 (氫氦以外的元素為重元素或金屬,利用譜線計算大氣中否些種元素與氫原子比值,作為判斷其金屬豐度高低,…
望星空
星光與星色
金屬豐度與恆星組成元素
氫氦以外的元素為重元素或金屬,利用譜線計算大氣中否些種元素與氫原子比值,作為判斷其金屬豐度高低
主序星:將氫原子經核融合為氦原子,紅巨星分兩階段,He至C,第二階段無法融合出比鐵還重元素,只有超新星爆炸才能
恆星吸收的譜線可推知其表面溫度即組成其大氣的元素成分
恆心之死,而後萬物誕生
銀河系禦侮誕生恆心,星際介質累積愈多前代恆星所拋出重元素,金屬豐度愈高,有利固態行星形成和生命誕生
恆星質量與演化
普通恆星星光與星色受制於質量,壽命亦是
質量決定恆星半徑,決定光度
恆星核融合發光發熱產生熱壓力而膨脹,恆星本身質量種力產生像內拉力,兩者剛好保持平衡
恆星光譜型分類與吸收譜線
吸收譜線:恆星內部的光,穿過較低溫氣體,某些波長被吸收
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
OBAFGKMLT
太陽為G2,天狼星為A1
恆星表面溫度與光度關係
赫茲史普與羅素將恆星標於縱軸與橫軸上,分別為表面溫度與光度
恆星集中在主序帶
恆星光譜與溫度
恆星光度正比於表面溫度的4次方,及半徑的平方
恆星亮度與光度成正比,與恆星距離平方成反比
恆星表面溫度高,能量高,光譜峰值偏向短波,顏色偏藍。恆星表面溫度低,反之,顏色偏紅
大氣與星際介質紅化
接近地平線的天狼星,發出的星光會穿過較多的地球大氣,大氣粒子會散射調星光中短波長的光,只讓偏紅的長波長光進入觀測者眼中
望星空
光譜
分析恆星光譜逐步了解恆星表面溫度、組成物質等性質
哈伯藉遠方星系光普普線的紅移現象斷定他們與我們的相對速度,進而發現宇宙膨脹
光譜是天體發出地光在能量上的分布
限制
光害
大氣:大氣吸收某些波段的電磁波,此外,大氣擾動也會造成影像模糊,目前以自適應光學技術克服
視野:智利或夏威夷是南半球最佳觀望處
測距:公轉軌道上相隔半年的兩個點,利用三角視差法估計恆星距離
方法與工具
種類
折射式望遠鏡:凸透鏡
優點:主鏡為玻璃材質,保養易
缺點:鏡筒長,透鏡內部和表面皆須完美,磨製不易,色像差
反射式望遠鏡:凹面鏡
優點:鏡身短,磨製易
缺點:面鏡表面金屬鍍膜氧化,需定期更新,球面像差
無線電波望遠鏡:凹面鏡
優點:白天及陰雨都可使用
缺點:不受光害影響但受人為電波干擾,單獨使用時解析力較差
能力
集光:與主鏡的面積成正比
影像解析:影像解析能力與物鏡口徑成正比
放大:放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦距,與口徑無關
天體可觀測數據
亮度
肉眼裸視極限為6星等
新天體在夜空中,古人稱為客星,線之奇多為彗星,新星、超新星
位置(天球座標)
固定天體:恆星、星團、星雲、星系。不固定天體:日、月、行星、彗星
近帶天文觀測科技
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
大型望遠鏡的設計
合成面鏡
自適應光學
非可見光天文學
宇宙結構
銀河系特徵
銀盤(星系盤)
多數氣體與恆星位於此,繞銀河系中心轉
氣體與星際塵埃較密集處,為銀河系這類螺旋星系的旋臂,也是恆星誕生最佳環境
疏散星團位於此,銀盤也就是銀河或天河
銀暈(銀盤上下方):分布銀河系中年老恆星族群,較外圍的部分由暗物質組成
銀心/銀核(銀河系中心)
中央有棒狀結構,中心有質量較太陽大400萬倍的黑洞
盤面中心的球狀結構,比銀盤上的恆星年老的恆星族群組成
星系型態分類
螺旋星系
螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
橢圓星系
星系組成
雙星:星系中一半以上恆星,藉由彼此引力雙雙成對
不同質量的恆星
燃燒核心中的氫原子來維持穩定的一般恆星(主序星)
脫離主序星階段的恆星,形成體積龐大,溫度低的紅巨星,或近一步成為體積小、密度高、表面溫度高的白矮星
星團
由數百至數百萬顆恆星聚集而成
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:結構緊密,年齡較老,恆星數目多,種元素含量低
太陽系
距銀河系2萬8千光年,包含八大行星、矮行星、及小天體
太陽星雲演化而來
星雲
暗星雲:可見光影像上遮蔽了背景星光
反射星雲:反射鄰近恆星的星光而發出可見光,或受內部已形成恆星影響而發射可見光波段的譜線
發射星雲:分子雲的溫度低,發出的光為紅外線或波長更長的波段
星系是組成宇宙大尺度的基本成員
時間與距離
凝結空間中的時間
宇宙中電磁波傳遞速度為光速,每秒1.3萬公里
地球離太陽1億5000萬公里,我們看到的落日是500前的太陽
距離遠的光早出發,距離近的光晚出發,同時抵達地球
星空的訊息
暗物質與暗能量
暗物質:看不見的物質,從恆星運動上發現,距質量並產生萬有引力吸引周遭物質,減緩宇宙膨脹速度
暗能量:不明能量,製造與萬有引力相反的壓力,天文學家發現70%以上與皺成分為暗能量,造成宇宙加速膨脹
宇宙膨脹
紅移:遠離,使波長變長,頻率變短,光譜中譜線移像長波長
藍移:接近,波長變短,頻率變長,光譜中譜線移向短波長
哈伯定律:愈遠星系,遠離速度愈快,V=HD
夜空中我們看到的宇宙,是不同時空疊合的結果