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望星空 (觀測 (觀察宇宙的限制 (視野 (須考慮觀測目標位置), 光害 (日/月/人為), 大氣 (大氣吸收某些波段電磁波), 測距…
望星空
觀測
觀察宇宙的限制
視野
須考慮觀測目標位置
光害
日/月/人為
大氣
大氣吸收某些波段電磁波
測距
利用三角視差估計恆星距離 但太遠天體無法
現代天文科技
大型望遠鏡
合成面鏡
自適應光學
利用雷射光反射計算大氣擾動程度 即時調整面鏡下支撐 改變表面曲率
太空望遠鏡
擺脫大氣影響
陣列望遠鏡
用干涉原理將數個望遠鏡組合陳列
非可見光天文學
望遠鏡
可見光
折射式望遠鏡
凸透鏡
主鏡為玻璃 無氧化問題
鏡筒長 透鏡內部表面磨製不易
有色像差
反射式望遠鏡
凹透鏡
鏡身短 鏡片表面磨製易 可由數片小鏡合成大鏡
面鏡表面鍍金屬鍍膜會氧化
球面像差
現代天文台皆採用
無線電波望遠鏡
白天/陰雨皆可用
不傷害影響但受人為電波干擾
凹面鏡
單獨使用解析度差
三大能力
放大能力
放大倍率=主鏡焦距x目鏡焦距
與口徑無關
集光能力
集光能力與主鏡面積成正比
解析度
與物鏡口徑成正比
常用天文單位
天文單位
AU
地球到太陽平均距離
1.5億km
太陽系內測距
光年
LY
光在真空行走一年的距離
10的13次方km
太陽系外測距
秒差距
pc
三角視差測量 若1AU所張的角為p 則距離為1秒差距
3.26光年
太陽系外測距
光譜
天體發出的光在能量上的分布
哈帕利用紅移現象 推斷相對速度
天體可觀測數據
亮度
人類裸視極限6星等
發明望眼鏡前看不見天王星/海王星
位置
望遠鏡發明前 測量在地球上看到天體再天球位置
天球座標固定 恆星/星團/星雲/星系
天球座標不固定 日/月/行星/彗星
星光&星色
金屬豐富度與恆星組成元素
重金屬合H原子比值 推金屬豐富度
主序星
將H核融合成He 紅巨星無法合出比鐵重元素只有超新星爆炸才能產生比鐵重的元素
恆星吸收譜線推之表溫 大氣元素
越晚誕生恆星
星際界質介質多的前代恆星拋出重元素
金屬豐度高
有利固態形星形成
恆星光譜分類&吸收譜線
種類
吸收譜線
恆星內部的光穿過較低溫氣體 某些特定波常被吸收
發射譜線
雲氣受附近天體高能輻射激發
連續光譜
恆星大氣熱運動發出之不同波長不間斷
指標性吸收譜線
O
30000K
藍
氦離子光譜
B
20000K
藍白
A
10000K
白
氫譜線十分強烈
F
7500K
黃白
G
6000K
黃
鈣離子譜線/太陽
K
4500K
橘
金屬譜線強 氫譜線弱
M
3000K
紅
強烈金屬和氧化鈦譜線
恆星光譜與溫度
溫度高
能量高
偏向短波
偏藍色
溫度低
能量低
偏向長波
偏紅色
韋恩定律 波長=0.29/T(絕對溫度)
光度L=I x 4π r平方
亮度B=L/4π d平方
恆星質量與演化
星光星色受制於質量
質量決定壽命
質量決定恆星 r 大小
決定光度
恆星表溫漢光度關係
恆星集中在主序帶 稱主序星
宇宙結構
星系是組成宇宙 大尺度的基本成員
萬有引力是形成宇宙結構基本要素
星系
銀河系
恆星
太陽
星團
M45疏散星團
星系群:數十~數百個星系 星系團:數百個以上
本星系群
超星系團
本超星系團
行星 / 矮行星 / 太陽系小天體
地球 / 冥王星 / 彗星
衛星
月球
星系組成
雙星
星系中一半以上皆是-
星團
由數百萬顆恆星聚集成
疏散星團
鬆散
年輕
恆星少 數十~數千
重元素高
球狀星團
老
恆星多 數十萬~數百萬
緊密
重元素低
星系內有不同質量恆星
太陽燃燒核心內的H位持穩定的主序星 質量愈大 體績表溫也愈大
拖離主序星 可能行成因體積龐大 但表溫低紅白星 或眼變成體積小 密度高 表溫高的白矮星
星雲
星際物質因重力行成疏密不一區域 較密則稱星雲/分子雲
發射星雲
溫度低 發出主要為紅外線
晴星雲
可見光影像上遮蔽背景星光 出現黑暗剪影
反射星雲
反射鄰近恆星的星光 發出可見光
太陽系
八大行星/矮行星/小天體
太陽星雲演化而來
太陽位於銀河系中心2.8萬光年的普通恆星
星系形態分類
橢圓星系
螺旋星系
一般螺旋星系
棒旋星系
不規則星系
銀河系特徵
銀河系
正面俯視:棒旋星系
太陽在獵戶座旋臂上
直徑約10萬光年 約1000億顆恆星以上
構造
銀盤
星系盤
大多恆星/氣體接繞著中心轉
旋臂 為氣體/星記塵埃密集處 是恆星誕生最佳處
銀暈
銀盤上下方
有著銀河系最年老恆星群 外圍主要由暗物質組成
銀心/核
銀河系中心
中心有超大質量約太陽400萬倍的黑洞
中央還有棒狀結構
太陽星雲
星系中心常有一超大質量的黑洞
部分新形成的恆星有部分雲氣
時間與距離
訊息
.
暗能量
一種不明能量 製造出與萬有引力相反的壓力 由大質量恆星死亡前超新行星爆炸而成 占宇宙成分70%以上 會造成宇宙持續膨脹
暗物質
在宇宙目前看不見的物質 從恆星運動發現其存在 有質量能產生萬有引力 減緩宇宙膨脹速度
宇宙膨脹
紅移
頻率變短
譜線移向長波長
波常變長
遠離
藍移
波常變短
頻率變長
接近
譜線移向短的波長
哈柏定律
V=Hd
越遠 遠離越快
1/H=d/V 約是宇宙年齡的數量級
時間
地球距太儀1.5億萬km 看到太陽為500sec前的
最近恆星4.2光年之遠 太陽離銀河系中心2.8萬光年
宇宙電磁波速度為光速 1.3萬km/sec