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1 2.1 人 與 宇 宙 的 連 結 - 天 文 學 17 一 天 文 學 的 誕 生 1. 中 國 的 天 文 學 (1) 西 元 前 三 百 多 年 中 國 哲 人 提 出 上 下 四 方 曰 宇, 往 古 來 今 曰 宙 (2) 天 文 學 研 究 的 宇 宙 不 只 是 時 空, 還 有 存 在 於 時 空 中 的 物 質 與 能 量 (3) 天 文 學 記 錄 天 體 的 位 置 與 運 行 訂 出 時 序 與 節 氣, 並 應 用 在 定 方 位 以 及 導 航 上 2. 西 方 的 天 文 學 (1) 依 巴 谷 將 天 上 恆 星 依 亮 度 分 為 六 個 等 級 ( 視 星 等 ) (2) 地 心 說 : 西 元 2 世 紀 托 勒 密 建 立 以 地 球 為 宇 宙 中 心 的 世 界 模 型, 解 釋 天 體 運 行 的 現 象, 主 導 了 之 後 一 千 多 年 的 宇 宙 觀 (3) 日 心 說 :16 世 紀 哥 白 尼 提 出 以 太 陽 為 中 心 的 模 型 (4) 17 世 紀 初 伽 利 略 利 用 望 遠 鏡 進 行 天 文 觀 測, 發 現 木 星 最 大 的 四 顆 衛 星 ( 伽 利 略 衛 星 ) 透 過 望 遠 鏡, 伽 利 略 也 清 楚 的 看 到 太 陽 上 的 黑 子 (5) 克 卜 勒 推 論 出 太 陽 系 內 主 要 星 體 的 運 動 規 則 - 克 卜 勒 的 行 星 運 動 定 律 (6) 牛 頓 發 現 萬 有 引 力 二 天 文 學 的 進 展 世 紀 威 廉. 赫 歇 爾 ( 天 王 星 的 發 現 者 ) 建 造 出 當 時 世 界 上 最 大 的 望 遠 鏡, 可 觀 測 到 比 肉 眼 所 見 還 要 暗 千 倍 的 天 體, 並 開 始 建 立 銀 河 系 的 模 型 世 紀 末 攝 影 技 術 與 光 譜 分 析 開 始 應 用 於 天 文 觀 測, 哈 柏 藉 此 研 究 銀 河 系 外 的 星 系, 並 發 現 了 宇 宙 的 膨 脹 世 紀 末 無 線 電 波 的 發 現 及 二 次 大 戰 時 雷 達 的 發 明, 帶 動 了 電 波 天 文 學 的 發 展 世 紀 中 葉 人 造 衛 星 升 空 後, 開 始 將 望 遠 鏡 或 觀 測 儀 器 放 到 大 氣 層 外 進 行 觀 測 2.2 仰 望 穹 蒼 - 解 讀 天 象 天 文 學 的 第 一 步 : 觀 測 可 見 與 看 不 見 的 宇 宙 1. 電 磁 波 : 物 體 熱 輻 射 傳 播 的 形 式, 以 光 速 傳 遞 2. 電 磁 波 包 括 各 種 不 同 的 波 長, 從 波 長 最 短 的 伽 瑪 射 線 到 最 長 的 無 線 電 波 波 段, 可 見 光 只 占 整 個 電 磁 波 的 一 小 部 分 ( 如 下 圖 示 ) 3. 天 體 輻 射 出 的 電 磁 波 僅 有 可 見 光 及 部 分 波 段 的 無 線 電 波 幾 乎 能 夠 完 全 穿 透 大 氣 抵 達 地 面, 稱 為 大 氣 窗 4. 波 長 較 短 靠 近 可 見 光 的 紅 外 線 ( 稱 近 紅 外 線 ) 可 抵 達 高 海 拔 地 區 ( 部 分 穿 透 ) 5. 由 於 大 氣 的 影 響, 天 文 學 家 在 地 表 主 要 利 用 可 見 光 及 無 線 電 波 ( 望 遠 鏡 ) 來 觀 測 天 體, 其 餘 波 段 則 要 到 高 海 拔 地 區 ( 近 紅 外 線 波 段 ) 或 外 太 空 才 能 進 行 觀 測

2 18 電 磁 波 的 波 段 範 圍 及 地 球 大 氣 的 透 明 度 ( 各 波 段 電 磁 波 穿 透 大 氣 的 能 力, 透 明 表 示 該 波 段 可 完 全 穿 透 大 氣 不 被 大 氣 所 吸 收 或 阻 擋, 反 之 則 為 不 透 明 ) 例 題 天 文 學 家 使 用 各 種 波 段 的 望 遠 鏡 進 行 天 文 觀 測, 例 如 : 可 見 光 望 遠 鏡 無 線 電 波 望 遠 鏡 紅 外 線 望 遠 鏡 等 有 些 望 遠 鏡 安 置 在 環 繞 地 球 的 軌 道 中, 有 些 望 遠 鏡 則 安 置 在 地 面 上 下 列 哪 一 選 項 中 的 望 遠 鏡, 一 定 要 安 置 在 太 空 中 運 作? (A) 可 見 光 望 遠 鏡 紅 外 線 望 遠 鏡 (B) 無 線 電 波 望 遠 鏡 X 光 望 遠 鏡 (C) 紅 外 線 望 遠 鏡 γ 射 線 望 遠 鏡 (D)X 光 望 遠 鏡 γ 射 線 望 遠 鏡 (E) 無 線 電 波 望 遠 鏡 紫 外 線 望 遠 鏡 96 學 測 答 (D) 星 光 的 祕 密 一 天 體 的 亮 度 1. 亮 度 (I= 照 度 ): 一 定 距 離 外 單 位 時 間 單 位 面 積 所 接 收 到 光 源 的 能 量, 與 發 光 體 的 光 度 成 正 比 距 離 平 方 成 反 比 ( 右 圖 ) 同 發 光 強 度 的 星 球, 距 離 愈 遠, 亮 度 愈 小 公 式 :I = L/(4πd 2 ) L: 恆 星 的 光 度 (Luminosity), 為 天 體 每 秒 由 其 表 面 所 輻 射 出 的 總 能 量, 單 位 為 瓦 (J/sec) d: 恆 星 與 地 球 的 距 離

3 2. 星 等 : 亮 度 的 表 示 方 法 (1) 星 等 劃 分 的 說 明 : 古 人 將 天 上 可 見 最 亮 與 最 暗 的 星 星 亮 度 分 為 六 個 等 級 (1~6 等 ), 星 星 愈 亮, 星 等 的 數 字 愈 小, 今 以 儀 器 測 量, 發 現 1 等 星 比 6 等 星 亮 100 倍 左 右, 若 1~6 等 星 的 亮 度 分 別 表 示 為 Ι 1,Ι 2,Ι 3,Ι 4,Ι 5,Ι 6, 則 : 星 等 差 1 等, 亮 度 比 倍 星 等 差 5 等, 亮 度 比 = (2.512) 5 = 100 倍 星 等 差 4 等, 亮 度 比 = (2.512) 4 = 公 式 :a 等 星 的 亮 度 約 為 b 等 星 的 (2.5) b-a 倍 19 常 見 星 體 的 視 星 等 / 能 力 恆 星 / 望 遠 鏡 視 星 等 太 陽 滿 月 金 星 最 亮 時 -4.0 天 狠 星 -1.5 織 女 星 0.0 北 極 星 2.0 裸 視 極 限 米 口 徑 望 遠 鏡 24.0 哈 伯 太 空 望 遠 鏡 30 (2) 視 星 等 : 不 考 慮 距 離 因 素, 以 觀 測 者 所 看 到 的 星 球 亮 度 強 弱 分 級, 星 等 數 字 愈 小 愈 亮, 視 星 等 差 一 等, 亮 度 比 約 為 倍 一 般 肉 眼 可 見 極 限 星 等 約 為 6 等 星 (3) 絕 對 星 等 : 將 所 有 星 星 放 到 32.6 光 年 處 來 比 較 其 亮 度 ( 仍 使 用 星 等 分 級, 星 等 差 一 等, 亮 度 比 約 為 倍 ) 可 代 表 恆 星 的 發 光 能 力 ( 光 度 ) 例 題 1 已 知 滿 月 約 為 -12 星 等, 太 陽 約 為 -26 星 等, 則 太 陽 的 亮 度 大 約 是 滿 月 的 幾 倍? 答 星 等 差 5 等 亮 度 比 100 倍 ( =100) 太 陽 的 亮 度 / 月 亮 的 亮 度 =(2,512) -12-(-26) = = = = 萬 倍 例 題 2 附 表 為 恆 星 資 料, 依 據 表 中 恆 星 的 顏 色 視 星 等 絕 對 星 等, 判 斷 哪 一 顆 星 與 地 球 的 距 離 大 於 32.6 光 年?( 絕 對 星 等 為 星 星 距 地 球 32.6 光 年 的 亮 度 ) (A) 甲 恆 星 (B) 乙 恆 星 (C) 丙 恆 星 (D) 丁 恆 星 99 學 測 答 (D)

4 20 二 恆 星 的 顏 色 和 表 面 溫 度 1. 天 體 會 發 出 各 種 波 長 的 電 磁 波, 輻 射 能 量 最 強 的 光 波 長 與 天 體 表 面 的 絕 對 溫 度 成 反 比 2. 表 面 溫 度 高 的 星 球, 能 量 分 布 偏 重 於 較 短 波 長 ( 紫 外 線 ) 側, 故 顏 色 偏 藍 3. 表 面 溫 度 低 的 星 球, 能 量 分 布 偏 重 於 較 長 波 長 ( 紅 外 線 ) 側, 故 顏 色 偏 紅 4. 恆 星 的 顏 色 和 表 面 溫 度 : 依 溫 度 低 到 高 顏 色 分 別 為 : 紅 橙 黃 白 藍 5. 常 見 恆 星 的 溫 度 與 顏 色 : 恆 星 的 溫 度 與 顏 色 表 面 溫 度 K 星 色 藍 白 白 黃 橙 紅 代 表 星 天 狼 星 心 宿 二 織 女 星 牛 郎 星 太 陽 大 角 星 參 宿 四 參 宿 七 例 題 下 表 是 一 些 天 體 的 基 本 資 料 選 出 此 表 中 表 面 溫 度 最 高 與 最 低 的 天 體 ( 應 選 二 項 ) 選 項 (A) (B) (C) (D) (E) 星 名 天 蝎 α 獵 戶 β 太 陽 海 王 星 火 星 視 星 等 約 8-2~2 顏 色 紅 藍 黃 藍 紅 98 學 測 答 (B)(D) 解 析 恆 星 會 行 核 反 應 產 生 能 量, 表 面 溫 度 遠 高 於 行 星 恆 星 愈 偏 藍 色 表 面 溫 度 愈 高, 因 此 表 中 最 高 溫 的 天 體 為 獵 戶 β 星 ; 而 行 星 的 溫 度 高 低 主 要 和 距 日 遠 近 有 關 ( 溫 室 效 應 不 明 顯 時 ), 海 王 星 距 日 較 遠 表 面 溫 度 較 低 因 此 表 中 最 最 低 溫 的 天 體 為 海 王 星 2.3 認 識 星 空 與 星 空 的 變 化 天 體 在 夜 幕 上 的 位 置 一 星 座 1. 天 上 恆 星 的 相 對 位 置 恆 久 不 變, 古 人 為 求 認 識 方 便, 將 天 上 一 群 群 較 明 亮 的 星 連 接 起 來, 想 像 成 各 種 動 物 人 物 器 具 的 形 狀, 並 賦 予 適 當 的 名 稱, 即 成 星 座 星 座 中 個 別 星 球 和 地 球 間 的 距 離 並 不 相 同 彼 此 間 亦 無 關 聯 2. 星 座 的 劃 分 : 國 際 天 文 聯 合 會 1930 年 訂 定 全 天 88 個 星 座, 星 座 與 星 座 間, 依 赤 經 赤 緯 來 劃 分

5 21 二 天 球 座 標 1. 天 球 : 一 個 假 想 的 圓 球 形 天 空, 以 觀 測 者 為 中 心, 所 有 遠 近 不 同 的 星 體 均 可 投 影 在 這 大 圓 球 上, 以 赤 經 赤 緯 表 示 其 位 置 2. 天 球 赤 道 : 地 球 赤 道 向 天 球 延 伸, 和 天 球 相 交 的 一 個 想 像 大 圓 3. 天 球 南 北 極 : 地 球 自 轉 軸 向 天 球 南 北 延 伸, 和 天 球 相 交 的 南 北 兩 交 點, 簡 稱 天 南 極 或 天 北 極 4. 赤 經 : 沿 著 天 球 赤 道, 以 春 分 點 為 零 點, 向 東 劃 分 成 24 小 時 的 座 標 單 位, 以 時 分 秒 表 示 之 5. 赤 緯 : 以 天 球 赤 道 為 零 度, 向 天 球 北 極 與 南 極 分 別 劃 分 成 正 負 90 度 的 座 標 單 位 6. 遙 遠 的 恆 星 在 天 球 上 只 有 一 個 座 標, 太 陽 因 距 地 球 太 近 和 地 球 間 有 明 顯 相 對 運 動, 在 天 球 上 的 座 標 每 天 不 同, 而 形 成 所 謂 的 黃 道 7. 黃 道 : 太 陽 在 天 球 上 移 動 的 視 軌 跡 黃 道 面 與 赤 道 面 交 角 為 23.5 度 8. 春 ( 秋 ) 分 點 : 黃 道 與 赤 道 的 升 ( 降 ) 交 點,( 即 太 陽 直 射 赤 道 時 ) 9. 夏 ( 冬 ) 至 點 : 黃 道 緯 度 最 北 ( 南 ) 點,( 即 太 陽 直 射 南 北 緯 23.5 度 時 ) 三 地 平 座 標 1. 地 平 座 標 : 以 觀 測 者 所 在 的 地 平 面 ( 隨 緯 度 而 不 同 ) 為 參 考 面, 來 描 述 天 體 位 置 的 方 法 一 般 以 方 位 和 仰 角 來 描 述 天 體 在 觀 測 者 所 見 天 空 中 的 位 置 2. 仰 角 : 天 體 與 地 平 的 交 角 ( 如 右 圖 ) 3. 天 頂 : 觀 測 者 頭 頂 的 天 空 位 置 ( 仰 角 90 度 ) 4. 天 頂 角 : 星 體 與 天 頂 的 交 角 (=90 度 - 仰 角 ) 5. 子 午 線 : 連 接 天 球 南 北 極 經 觀 測 者 所 在 天 頂 的 經 線, 為 星 球 東 升 西 落 的 最 高 點 地 平 座 標 系 統 說 明 圖 地 平 座 標 系 統 投 影 於 平 面 時 的 表 示 法

6 22 活 動 二 今 晚 有 哪 些 星 座? 一 星 座 盤 簡 介 1. 將 天 球 上 的 天 體 ( 恆 星 星 團 等 ) 以 天 北 ( 南 ) 極 為 圓 心 投 影 在 一 平 面 上 所 繪 製 出 的 星 圖 ( 盤 ), 配 合 不 同 緯 度 及 時 間 季 節 設 計 而 成, 可 協 助 觀 察 者 快 速 找 出 天 體 的 位 置 2. 使 用 法 : 將 星 座 盤 上 的 觀 測 月 份 日 期 對 齊 外 盤 的 時 間 刻 度, 面 朝 北 方, 仰 頭 將 星 座 盤 舉 起 平 置 圖 面 朝 下, 並 將 星 座 盤 上 的 南 北 方 向 與 實 際 的 南 北 方 位 對 齊 所 見 盤 內 橢 圓 即 與 天 空 中 實 際 的 星 座 相 對 應 了 3. 不 同 緯 度 的 觀 測 者 所 使 用 的 星 座 盤 不 同 ( 因 不 同 緯 度 的 觀 測 者 所 看 到 的 星 空 範 圍 星 球 的 仰 角 位 置 及 其 視 運 動 軌 跡 各 不 相 同 詳 見 2.3.2) 4. 北 半 球 的 星 座 盤 以 天 北 極 ( 北 極 星 ) 為 旋 轉 中 心, 南 半 球 則 以 天 南 極 為 旋 轉 中 心 5. 太 陽 在 星 座 盤 ( 或 天 球 ) 上 的 位 置 每 天 不 同, 每 天 的 位 置 連 起 來 即 為 黃 道 將 邊 緣 月 日 與 星 座 盤 中 心 ( 天 北 極 ) 連 線 和 黃 道 的 交 點, 即 為 該 日 太 陽 在 天 上 ( 星 座 盤 上 ) 的 位 置 二 星 座 盤 ( 台 灣 地 區 使 用 ) 的 操 作 練 習 1. 星 座 盤 的 中 心 點 ( 天 北 極 ) 位 於 小 熊 座 的 北 極 星 附 近 所 有 的 星 看 起 來 繞 它 轉 動 2. 星 座 盤 的 外 盤 有 一 橢 圓 窗 口 代 表 觀 測 者 所 見 天 空, 橢 圓 窗 框 ( 邊 線 ) 代 表 地 平 線 3. 國 曆 12 月 1 日 子 夜 零 時, 最 接 近 天 頂 的 一 等 星 是 金 牛 座 的 畢 宿 五 星 ; 最 接 近 東 方 地 平 線 的 一 等 星 是 獅 子 座 的 軒 轅 十 四 星 月 1 日 晚 上 12 點 時, 仙 后 座 出 現 在 何 處 北 方 ( 方 位 ) 仰 角 約 65 度 的 天 空

7 23 5. 獵 戶 座 參 宿 四 星 在 12 月 1 日 大 約 19 時 由 東 方 地 平 線 升 起, 1:15 時 過 中 天 ( 通 過 子 線 ), 7:30 時 落 到 西 方 地 平 線 以 下 6. 織 女 星 在 7 月 1 日 8 月 1 日 9 月 1 日 通 過 子 午 線 的 時 間 分 別 為 晚 上 12(11:55) 晚 上 10(9:55) 時 晚 上 8(7:55) 時 三 問 題 與 討 論 1. 由 操 作 練 習 5. 可 知, 星 座 盤 上 的 恆 星 繞 北 極 星 轉 動 的 方 向 為 何? 平 均 每 小 時 轉 動 多 少 度? 這 樣 的 運 動 現 象 主 要 是 什 麼 原 因 所 造 成? 答 : 每 個 恆 星 繞 著 北 極 星 由 東 向 西 轉 動 平 均 每 小 時 轉 15 度 這 樣 的 運 動 現 象 主 要 是 由 於 地 球 自 轉 所 造 成 2. 由 操 作 6. 可 推 算 出, 同 一 地 點 觀 測 的 人, 每 相 隔 一 天, 同 一 顆 恆 星 出 現 在 同 一 位 置, 會 提 前 或 延 後 約 幾 分 鐘? 這 樣 的 運 動 現 象 主 要 是 什 麼 原 因 所 造 成? 答 : 每 個 月 ( 約 30 天 ) 會 提 前 2 小 時 升 起,2 小 時 x60 分 鐘 30 天 =4 分 鐘, 因 此 恆 星 每 天 提 前 4 分 鐘 出 現 在 同 一 位 置 ; 若 不 同 日 同 一 時 間 ( 刻 ) 觀 測, 星 ( 座 ) 每 天 向 西 移 動 一 度 這 樣 的 運 動 現 象 主 要 是 因 為 地 球 自 轉 的 同 時 也 繞 太 陽 公 轉 所 造 成 3. 找 找 看, 通 過 黃 道 的 星 座 有 哪 些?( 黃 道 12 或 13 宮?) 答 : 白 羊 座 金 牛 座 雙 子 座 巨 蟹 座 獅 子 座 室 女 座 天 枰 座 天 蠍 座 ( 蛇 夫 座 ) 人 馬 座 魔 羯 座 寶 瓶 座 雙 魚 座 天 象 的 模 型 - 星 空 的 週 期 變 化 恆 星 的 視 運 動 : 因 地 球 自 轉 繞 日 公 轉 或 與 星 體 間 相 對 運 動, 使 觀 測 者 所 見 的 星 空 或 星 球 在 天 空 中 的 相 對 位 置, 會 隨 地 點 季 節 或 日 期 時 間 不 同 而 變 動 的 現 象 恆 星 本 身 的 運 動 現 象 稱 自 行 由 於 大 部 分 恆 星 距 地 球 極 遙 遠, 一 般 人 肉 眼 無 法 觀 測 到 它 們 的 自 行 現 象, 但 比 較 數 千 年 前 的 紀 錄, 仍 可 看 出 恆 星 的 相 對 位 置 數 千 年 來 的 變 動 一 周 日 運 動 1. 因 地 球 自 轉, 使 星 星 看 起 來 每 日 東 升 西 落 的 現 象 2. 以 天 球 北 ( 南 ) 極 為 旋 轉 中 心, 恆 星 自 東 向 西 轉 3. 北 極 星 幾 乎 不 動 : 因 位 於 地 球 自 轉 軸 和 天 球 的 交 點 ( 天 球 北 極 ) 附 近, 故 不 隨 周 日 運 動 而 大 幅 移 動 4. 恆 星 繞 天 北 ( 南 ) 極 經 相 同 時 間 轉 相 同 的 角 度 ( 15 度 / 時 ) 5. 拱 極 星 : 星 星 不 隨 周 日 運 動 而 落 入 地 平 面 下 者 ( 如 右 圖 ), 即 恆 星 與 北 極 星 的 視 線 夾 角 小 於 當 地 緯 度 ( 天 北 極 仰 角 ) 度 數 者

8 24 二 不 同 緯 度 觀 測 者 所 見 的 星 空 1. 不 同 緯 度 的 觀 測 者 因 立 足 地 平 方 向 不 同, 所 看 到 星 空 的 範 圍 星 球 在 天 空 中 的 仰 角 位 置 及 其 視 運 動 軌 道 各 有 不 同 2. 天 北 ( 南 ) 極 ( 或 北 < 南 > 極 星 ) 的 仰 角 等 於 觀 測 者 所 在 的 緯 度 ( 如 右 下 圖 ) 3. 緯 度 愈 低 可 見 到 ( 不 同 時 間 累 積 ) 的 星 空 範 圍 愈 大 赤 道 可 見 星 空 範 圍 最 大, 愈 往 兩 極 愈 小 ( 右 上 圖 ) 4. 赤 道 的 人 可 見 全 天 球 星 空, 北 ( 南 ) 極 的 人 僅 可 見 北 ( 南 ) 半 天 的 星 空 5. 台 灣 地 區 可 見 的 星 座 為 84 個 6. 緯 度 愈 高 拱 極 星 愈 多 天 球 - 地 球 側 視 圖 : 說 明 不 同 緯 度 觀 測 者 因 地 平 線 方 向 不 同 致 所 見 星 空 範 圍 不 同 北 極 星 的 仰 角 等 於 觀 測 者 所 在 的 緯 度 說 明 圖 7. 不 同 緯 度 的 觀 測 者 所 看 到 的 星 空 範 圍 星 球 的 仰 角 位 置 及 其 視 運 動 軌 跡 ( 如 下 頁 圖 示 ) (1) 星 球 的 視 運 動 軌 道 面 方 向 = 緯 度 線 方 向 = 垂 直 自 轉 軸 ( 與 自 轉 軸 夾 90 度 ) (2) 星 球 視 運 動 軌 道 面 和 地 平 的 交 角 ( 銳 角 )=90 o - 北 極 星 仰 角 ( 或 觀 測 者 緯 度 ) (3) 赤 道 的 人 所 見 星 球 的 視 運 動 軌 跡 : 垂 直 地 平 面 東 升 西 落 (4) 兩 極 的 人 所 見 星 球 的 視 運 動 軌 跡 : 平 行 地 平 面 由 東 向 西 轉 (5) 在 北 半 球 觀 測, 可 見 天 北 極 ( 地 球 自 轉 軸 北 端 ) 在 地 平 面 以 上, 看 不 到 天 南 極 ( 因 在 地 平

9 25 面 以 下 ); 南 半 球 則 相 反 且 天 北 ( 南 ) 極 的 仰 角 = 觀 測 所 在 緯 度 北 半 球 某 緯 度 觀 測 者 所 見 星 球 的 視 運 動 軌 跡 與 地 平 面 交 角 說 明 圖 角 θ 為 星 球 視 運 動 軌 道 面 和 地 平 面 的 交 角, 星 球 因 地 球 自 轉 而 產 生 視 運 動, 故 星 球 看 起 來 都 是 垂 直 地 球 自 轉 軸 而 運 動 ( 即 星 球 的 視 運 動 軌 道 面 垂 直 自 轉 軸 ) 角 + 角 θ=90 度 角 θ=90 度 - 角 角 ( 天 北 極 的 仰 角 )= 觀 測 者 所 在 緯 度, 故 : 星 球 視 運 動 軌 道 面 和 地 平 面 的 交 角 ( 銳 角 ) =90 度 - 觀 測 者 所 在 的 緯 度 不 同 緯 度 所 見 的 星 空 北 極 赤 道 及 北 緯 40 度 所 見 星 空 範 圍 與 星 球 視 運 動 軌 跡 圖 三 台 灣 地 區 所 見 太 陽 四 季 的 軌 跡 ( 右 圖 ) 1. 同 一 地 所 見 遙 遠 恆 星 的 運 動 軌 跡 不 隨 季 節 改 變, 但 太 陽 因 距 地 球 太 近 每 天 所 見 軌 跡 不 同 ( 因 為 在 天 球 上 的 位 置 每 天 不 同 ) 2. 臺 灣 地 區 ( 以 北 緯 23.5 度 的 位 置 為 例 ) 太 陽 的 升 落 軌 跡 : 如 圖 及 表

10 26 臺 灣 地 區 ( 以 北 緯 23.5 度 的 位 置 為 例 ) 太 陽 的 升 落 季 節 陽 光 直 射 位 置 日 出 方 位 日 落 方 位 正 午 太 陽 仰 角 春 分 秋 分 赤 道 正 東 正 西 66.5 度 夏 至 北 緯 23.5 度 東 偏 北 23.5 度 西 偏 北 23.5 度 90 度 冬 至 南 緯 23.5 度 東 偏 南 23.5 度 西 偏 南 23.5 度 43 度 例 題 一 在 夏 至 春 分 或 秋 分 冬 至 當 天, 太 陽 白 天 在 天 空 中 的 視 運 動 軌 跡 如 上 圖 所 示, 千 禧 年 第 一 天 ( 公 元 2000 年 1 月 1 日 ), 清 晨 的 太 陽 會 從 那 一 方 位 升 起? (A) 東 偏 南 約 20 (B) 東 偏 南 約 30 (C) 東 偏 北 約 20 (D) 東 偏 北 約 30 (E) 正 東 89 學 測 答 (A) 例 題 二 柯 南 固 定 在 某 地 觀 察 日 落 景 象, 每 一 次 他 都 用 相 機 多 次 曝 光 後, 再 將 多 幅 影 像 疊 加 起 來, 形 成 一 幅 日 落 重 複 曝 光 圖 依 上 述 拍 攝 手 法, 他 在 某 天 拍 攝 日 落 景 象 ( 左 側 ), 經 過 一 段 時 間 後 在 原 地 又 拍 攝 一 次, 將 兩 次 的 日 落 景 象 重 疊 如 圖 14 所 示, 如 果 日 落 的 軌 跡 僅 向 右 方 移 動 到 照 片 所 示 的 位 置 ( 右 側 ) 依 據 此 圖, 判 斷 拍 攝 的 地 點 與 日 期 為 何?( 應 選 二 項,(A) (B) (C) 地 點 中 選 一 項,(D) (E) (F) (G) 日 期 中 選 一 項 ) (A) 北 半 球 (B) 南 半 球 (C) 赤 道 (D) 夏 至 之 後 秋 分 之 前 (E) 冬 至 之 後 夏 至 之 前 (F) 秋 分 之 後 冬 至 之 前 (G) 夏 至 之 後 冬 至 之 前 97 學 測 答 (A)(E) 四 周 年 運 動 1. 恆 星 ( 星 座 ) 的 日 變 化 : 由 於 地 球 自 轉 同 時 也 繞 日 公 轉, 故 恆 星 ( 星 座 ) 每 日 約 提 早 四 分 鐘 昇 起 ( 每 天 同 一 時 刻 觀 測 則 較 前 一 日 向 西 移 1 度 ) 2. 恆 星 ( 星 座 ) 的 四 季 ( 每 月 ) 變 化 : 由 於 地 球 繞 日 公 轉, 每 個 晚 上 所 能 看 到 的 恆 星 ( 星 座 ) 緩 緩 移 換, 使 同 一 地 的 觀 測 者, 在 不 同 季 節 ( 月 份 ) 可 看 到 不 同 的 星 座, 一 年 之 後 同 一 星 座 ( 恆 星 ) 又 在 同 一 時 間 升 起 3. 黃 道 十 二 宮 : 在 黃 道 南 北 約 8 度 範 圍 內 有 12 個 星 座 分 列 其 中, 此 12 星 座 稱 黃 道 12 宮 太 陽 每 個 月 會 相 對 投 影 在 黃 道 上 某 一 星 座 ( 該 月 夜 間 看 不 到 此 星 座 ), 一 年 中 看 起 來 太 陽 會 行 經 黃 道 12 宮 例 如 : 春 分 時 ( 約 3 月 22 日 ) 從 地 球 上 看 太 陽 落 在 雙 魚 座, 則 當 日 前 後 夜 間 無 法 看 到 雙 魚 座 地 球 自 轉 同 時 繞 繞 日 公 轉 示 意 圖 1. 地 球 繞 日 公 轉 :360 度 /365 天 1 度 / 天 2. 地 球 自 轉 :24 60 分 /360 度 =4 分 / 度

11 27 不 同 緯 度 面 對 不 同 方 向 所 見 的 星 空 ( 中 緯 度 星 跡 和 地 平 交 角 需 視 緯 度 而 定 ) 面 對 單 一 方 向 所 見 ( 面 星 星 視 運 動 方 向 : 東 向 西 ) 地 區 星 空 ( 立 體 ) 面 東 ( 星 星 東 升 向 上 ) 面 西 ( 星 星 西 落 向 下 ) 面 南 ( 左 東 右 西 ) 面 北 ( 右 東 左 西 ) 北 極 ( 各 方 向 平 視 均 同 ) 北 半 球 中 緯 度 赤 道 南 半 球 中 緯 度 南 極 ( 各 方 向 平 視 均 同 )

12 28 ~~~~~~~ 日 地 月 的 運 動 與 各 種 自 然 現 象 ( 補 充 資 料, 自 行 參 考 )~~~~~~~ 1. 地 球 的 自 轉 由 西 向 東 轉, 由 地 球 看 去, 星 體 相 對 呈 由 東 向 西 運 行 ( 周 日 運 動 ) 造 成 日 月 星 辰 東 升 西 落 晝 夜 交 替 2. 地 球 的 公 轉 自 北 天 向 南 看 呈 逆 時 針 繞 日 轉 動, 公 轉 軌 道 稱 黃 道 地 軸 傾 斜 + 繞 日 公 轉 造 成 : 日 照 時 數 改 變 季 節 氣 候 變 化 太 陽 視 軌 跡 位 置 的 變 化 及 恆 星 的 周 年 運 動 3. 日 照 時 數 長 短 : 由 太 陽 在 地 平 線 上 時 間 ( 軌 跡 ) 的 長 短 決 定 北 極 : 從 春 分 夏 至 到 秋 分 => 永 晝 從 秋 分 冬 至 到 春 分 => 永 夜 北 半 球 中 緯 度 : 夏 至 ( 最 長 )> 春. 秋 分 > 冬 至 ( 最 短 ) 赤 道 : 終 年 日 照 時 數 12 小 時 4. 日 地 月 相 對 運 動 有 關 的 天 文 現 象 月 相 盈 虧 ( 如 下 圖 ) 日 月 食 (1) 成 因 : 日 月 地 約 成 一 直 線 時 (2) 日 食 月 食 的 比 較 : 日 食 當 月 球 經 過 的 地 區 就 會 造 成 日 食 月 食 發 生 原 因 時 間 種 類 特 徵 當 地 球 位 於 日 月 連 線 之 間, 且 月 球 運 行 到 地 球 陰 影 ( 本 影 ) 內 時, 則 面 向 月 球 的 人 們 可 以 同 時 觀 看 到 月 食 現 象 農 曆 初 一 ( 朔 ) 農 曆 十 五 前 後 ( 望 ) 日 全 食 日 偏 食 日 環 食 月 全 食 月 偏 食 太 陽 西 側 先 出 現 食 月 球 東 側 先 出 現 食 (3) 月 球 繞 地 球 公 轉 軌 面 ( 白 道 面 ) 與 地 月 系 統 繞 著 太 陽 公 轉 的 黃 道 面 並 不 重 疊, 其 間 約 有 5 度 的 夾 角, 所 以 並 非 每 逢 朔 望 都 會 發 生 日 月 食 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

13 浩 瀚 的 宇 宙 宇 宙 的 起 源 學 說 時 間 過 程 證 據 大 霹 靂 學 說 現 今 宇 宙 起 源 於 一 次 大 爆 炸 約 於 130~140 億 年 前 宇 宙 中 所 有 物 質 與 能 量 由 一 點 向 外 擴 散 ( 膨 脹 ) 宇 宙 的 溫 度 逐 漸 下 降 宇 宙 中 含 量 最 多 的 元 素 氫 與 氦 形 成 ( 大 霹 靂 發 生 三 分 鐘 後 ) 溫 度 持 續 降 低 電 子 與 氫 原 子 核 結 合 (38 萬 年 後 ) 宇 宙 中 的 輻 射 不 再 與 物 質 發 生 作 用, 能 向 外 傳 遞 溫 度 降 到 3000K 以 下, 宇 宙 進 入 宇 宙 的 黑 暗 時 期 ( 充 滿 紅 外 線 ) 宇 宙 中 的 第 一 批 恆 星 誕 生 ( 約 3 億 年 後 ) 宇 宙 重 見 光 明 ( 可 見 光 ) 物 質 藉 著 重 力 的 吸 引, 陸 續 形 成 現 今 的 各 類 天 體 與 宇 宙 結 構 1. 哈 伯 的 發 現 ( 哈 柏 定 律 ) (1) 距 離 越 遠 的 星 系 以 越 快 的 速 度 遠 離 我 們 宇 宙 正 在 膨 脹 反 推 宇 宙 初 形 成 時 有 很 高 的 密 度 現 今 宇 宙 起 源 於 一 次 大 爆 炸 ( 霹 靂 說 ) (2) 星 系 遠 離 速 度 = 距 離 H,H 為 常 數 (3) 宇 宙 年 齡 ( 大 爆 炸 始 ) = 距 離 星 系 遠 離 速 度 ( 約 130~140 億 年 前 ) 2. 3K 背 景 輻 射 ( 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 ): 威 爾 遜 潘 奇 亞 斯 所 發 現 宇 宙 四 面 八 方 均 存 在 的 微 弱 的 3K( 大 爆 炸 後 冷 卻 至 今 的 溫 度 ) 背 景 輻 射 宇 宙 的 結 構 一 宇 宙 的 結 構 宇 宙 的 結 構 1. 宇 宙 組 織 由 大 到 小 ( 平 均 總 質 量 或 空 間 尺 度 ) : 宇 宙 > 超 星 系 團 > 星 系 團 > 星 系 > 星 團 - 星 雲 > 恆 星 > 行 星 > 衛 星 ( 右 圖 ) 2. 地 球 上 所 見 天 體 的 視 亮 度 視 大 小 或 視 遠 近 均 不 代 表 天 體 實 際 的 明 亮 大 小 或 遠 近 關 係 3. 暗 物 質 : 存 在 於 宇 宙 中 不 會 發 光 ( 或 所 發 出 的 光 是 我 們 目 前 還 測 不 到 的 ) 的 物 質 二 常 用 的 天 文 距 離 單 位 1. 光 年 (ly): 光 走 一 年 的 距 離, 約 10 兆 公 里 (1013 公 里 ), 可 以 反 推 出 星 光 到 達 觀 測 者 的 時 間, 具 時 空 的 意 涵, 常 用 於 表 示 太 陽 系 之 外 的 天 體 距 離 2. 秒 差 距 (pc,parsec):1 pc 3.26 光 年, 為 天 文 學 家 常 用 的 單 位 3. 天 文 單 位 (AU.)= 地 球 與 太 陽 間 的 平 均 距 離, 約 1 億 5 千 萬 公 里 適 用 於 描 述 太 陽 系 內 的 天 體

14 30 三 星 系 1. 由 恆 星 星 團 星 際 雲 氣 塵 埃 等 組 成, 平 均 約 含 百 億 顆 恆 星 2. 依 外 觀 可 以 分 為 橢 圓 星 系 螺 旋 星 系 ( 含 正 型 螺 旋 和 棒 狀 螺 旋 兩 種 ) 及 不 規 則 星 系 3. 星 系 中 的 恆 星 : 恆 星 質 量 越 大, 體 積 與 表 面 溫 度 也 隨 之 越 大 越 高 一 半 以 上 的 恆 星 是 藉 由 彼 此 的 引 力 雙 雙 成 對, 稱 為 雙 星 四 銀 河 系 1. 太 陽 系 所 在 的 星 系, 由 上 千 億 顆 恆 星 組 成, 屬 於 棒 狀 螺 旋 星 系 2. 結 構 : 由 內 而 外 可 分 為 銀 核 銀 盤 及 銀 暈 三 部 分 3. 銀 河 盤 面 直 徑 約 10 萬 光 年, 包 括 四 條 漩 渦 臂, 太 陽 位 於 獵 戶 座 臂, 距 銀 河 中 心 約 2.8 萬 光 年, 由 地 球 看, 銀 河 中 心 位 於 人 馬 座 方 向 4. 地 球 上 可 清 楚 看 到 的 個 別 恆 星 ( 或 星 座 ) 星 團 及 星 雲 均 為 我 們 銀 河 系 內 的 天 體 5. 星 雲 : 星 際 塵 埃 與 氣 體 聚 集 而 成 的 雲 氣 狀 天 體, 為 恆 星 誕 生 及 死 亡 的 所 在 6. 星 團 : 由 數 百 至 數 百 萬 顆 恆 星 所 組 成 的 集 團, 各 成 員 受 到 彼 此 之 間 重 力 的 約 束 (1) 球 狀 星 團 : 由 數 萬 到 數 百 萬 個 恆 星 集 中 成 球 形 的 星 團 恆 星 數 目 較 多 範 圍 大 結 構 緊 密 成 球 形, 恆 星 的 年 齡 較 老 金 屬 含 量 很 低 多 分 布 在 盤 面 上 下 的 球 狀 區 域 ( 銀 暈 ), 有 些 分 布 在 盤 面 上 (2) 疏 散 星 團 : 由 數 十 至 數 千 個 恆 星 所 組 成 形 狀 結 構 較 鬆 散 的 不 規 則 星 團 恆 星 數 目 較 少 範 圍 較 小 恆 星 較 年 輕 重 元 素 含 量 較 高, 主 要 分 布 於 銀 盤 五 星 系 團 ( 群 ) 與 超 星 系 團 ( 群 ) 類 地 行 星 與 類 木 行 星 的 比 較 1. 星 系 團 ( 群 ): 由 數 十 個 至 上 萬 個 以 上 的 星 系 集 結 形 成 的 種 類 類 地 行 星 類 木 行 星 星 系 集 團 距 日 近 遠 本 星 系 團 ( 群 ): 銀 河 系 和 三 十 多 個 鄰 近 星 系 形 成 的 集 行 星 軌 道 間 距 鄰 近 疏 遠 團, 直 徑 約 三 百 萬 光 年 表 面 溫 度 高 低 星 系 團 中 除 了 星 系 外, 在 星 系 之 間 存 有 千 萬 度 以 上 體 積 與 質 量 小 大 的 熱 氣 體, 這 些 熱 氣 體 發 出 的 輻 射, 要 用 X 射 線 望 密 度 大 小 遠 鏡 才 能 觀 測 得 到 主 要 成 分 固 體 氣 體 2. 超 星 系 團 ( 群 ): 星 系 團 彼 此 之 間 互 相 集 結 成 的 更 大 集 自 轉 速 率 慢 快 團, 直 徑 可 達 一 億 光 年 磁 場 強 度 弱 強 六 太 陽 系 光 環 無 有 衛 星 數 少 多 1. 太 陽 系 的 主 要 成 員 : 包 括 行 星 ( 類 地 和 類 木 ) 矮 行 星 與 小 天 體 ( 小 行 星 彗 星 隕 石 等 ) 2. 行 星 : 環 繞 太 陽 公 轉 具 有 足 夠 的 質 量 ( 重 力 ) 能 維 繫 本 體 成 圓 球 狀, 且 能 淨 空 公 轉 軌 道 鄰 近 的 區 域 的 太 陽 系 內 天 體 (1) 類 地 行 星 : 水 星 金 星 地 球 火 星 (2) 類 木 行 星 : 木 星 土 星 天 王 星 海 王 星

15 31 3. 矮 行 星 : 外 形 近 球 狀 亦 繞 日 公 轉, 但 無 法 淨 空 公 轉 軌 道 鄰 近 的 區 域 的 太 陽 系 內 天 體, 冥 王 星 柯 伊 伯 帶 上 的 鬩 神 星 及 小 行 星 帶 內 的 穀 神 星 等 屬 之 4. 小 行 星 : 由 岩 石 和 金 屬 組 成 的 眾 多 小 天 體, 多 集 中 在 火 星 與 木 星 軌 道 中 間 的 小 行 星 帶 上 5. 彗 星 : (1) 主 要 成 分 : 塵 埃 岩 石 冰 凍 物 質 ( 水 甲 烷 氨 ) (2) 主 要 來 源 : 海 王 星 軌 道 外 的 柯 伊 柏 帶 或 冥 王 星 更 外 圍 的 歐 特 雲 帶 (3) 構 造 : 分 彗 核 彗 髮 和 彗 尾 三 部 分 (4) 彗 核 : 冰 雪 乾 冰 與 灰 塵 的 混 合 物 接 近 太 陽 時, 部 分 物 質 昇 華 形 成 彗 髮, 受 太 陽 輻 射 及 太 陽 風 ( 從 太 陽 表 面 發 出 的 高 速 帶 電 粒 子 流 ) 吹 襲, 在 背 離 太 陽 的 方 向 形 成 彗 尾 (5) 彗 尾 : 分 為 塵 埃 尾 與 離 子 尾 兩 部 分 塵 埃 尾 粒 子 較 大, 會 反 射 陽 光 而 呈 現 黃 白 色 ; 離 子 尾 主 要 是 氣 體 分 子, 受 陽 光 輻 射 游 離 而 發 出 藍 色 光 6. 流 星 體 : 太 陽 系 內 的 一 些 細 小 顆 粒, 進 入 地 球 大 氣 時 摩 擦 燃 燒 形 成 流 星, 若 掉 落 至 地 表 則 成 隕 石 (1) 隕 石 : 彗 星 小 行 星 或 是 較 大 的 流 的 部 分 掉 到 地 面, 就 成 為 隕 石 (2) 流 星 雨 : 地 球 接 近 彗 星 的 軌 道 時, 吸 引 彗 星 軌 道 上 散 布 的 殘 餘 物 質 進 入 地 球 大 氣 層 形 成 每 小 時 超 過 數 十 顆 流 星 的 現 象 例 如 每 年 10 月 21 日 左 右 的 獵 戶 座 流 星 雨 起 源 於 地 球 越 過 哈 雷 彗 星 的 軌 道 7. 科 伊 伯 帶 : 在 海 王 星 軌 道 之 外 距 日 約 30~100 天 文 單 位 附 近 呈 圓 盤 ( 近 黃 道 面 ) 狀 分 布 的 星 塵 及 冰 凍 物 質 分 布 帶, 為 短 週 期 彗 星 的 故 鄉 8. 歐 特 雲 帶 : 距 日 約 3 萬 ~10 數 萬 天 文 單 位 呈 球 殼 狀 分 布 的 星 塵 及 冰 凍 物 質 分 布 帶, 為 長 週 期 彗 星 的 故 鄉

16 來 自 地 外 影 響 地 球 環 境 的 因 素 一 地 球 所 屬 的 太 空 環 境 1. 太 陽 的 高 能 輻 射 (γ 射 線 X 光 紫 外 線 ) 2. 太 陽 風 : 太 陽 表 面 隨 磁 場 活 動 向 外 噴 出 的 帶 電 粒 子, 以 電 子 和 質 子 為 主 3. 宇 宙 射 線 : 來 自 宇 宙 四 面 八 方 的 高 能 粒 子 ( 非 電 磁 波 ), 以 游 離 的 氫 原 子 ( 質 子 ) 為 主 其 次 為 氦 原 子 核 4. 彗 星 隕 石 宇 宙 塵 二 太 陽 表 面 的 活 動 1. 太 陽 黑 子 : 太 陽 表 面 低 溫 ( 約 4500K) 磁 場 很 強 的 區 域, 發 生 於 太 陽 活 動 激 烈 區 數 目 變 化 以 11 年 為 週 期 數 量 極 大 期 也 是 太 陽 表 面 活 動 極 盛 期 2. 閃 焰 : 日 表 激 衝 而 出 的 烈 焰, 爆 發 過 程 會 向 外 噴 送 出 強 烈 的 X 射 線 紫 外 線 可 見 光 及 高 能 的 氫 離 子 氦 離 子 質 子 和 電 子 束 等 (1) 太 陽 黑 子 極 大 期 時, 閃 焰 爆 發 次 數 較 多 (2) 閃 焰 會 增 強 地 球 大 氣 電 離 層 的 游 離 化 並 造 成 極 光 (3) 帶 電 粒 子 強 烈 衝 擊 地 球 磁 場 會 引 發 磁 暴 干 擾 電 波 通 訊 3. 太 陽 風 : 太 陽 表 面 噴 出 的 高 能 帶 電 粒 子, 造 成 地 球 高 層 大 氣 的 電 離, 強 烈 的 太 陽 風 會 引 發 極 光 4. 極 光 : 太 陽 風 到 達 地 球 附 近 時, 受 到 地 球 磁 層 阻 擋, 閃 焰 強 烈 時 太 陽 風 中 部 分 高 能 粒 子 沿 著 磁 力 線 進 入 南 極 和 北 極, 與 高 層 大 氣 碰 撞, 釋 出 能 量 而 放 電 的 現 象 5. 曰 冕 : 太 陽 大 氣 的 最 外 層, 密 度 極 低, 溫 度 卻 達 一 兩 百 萬 度, 以 游 離 的 氫 氦 及 電 子 為 主 三 地 球 的 多 重 保 護 屏 障 1. 地 球 利 於 生 命 存 在 的 主 要 原 因 : 適 合 的 氣 溫 液 態 水 的 存 在 大 氣 層 和 地 球 磁 層 的 保 護 2. 大 氣 層 : 阻 隔 過 量 太 陽 輻 射 宇 宙 射 線, 避 免 太 多 的 隕 石 撞 擊, 形 成 大 氣 運 動 並 調 節 地 表 氣 候 (1) 臭 氧 層 : 吸 收 紫 外 線 保 護 地 表 生 命 (2) 電 離 層 : 隔 離 來 自 太 陽 及 宇 宙 的 各 種 有 害 生 命 的 γ 射 線 X 射 線 等 短 波 輻 射 3. 磁 層 : 阻 擋 來 自 太 陽 及 外 太 空 的 高 能 粒 子 ( 宇 宙 射 線 及 太 陽 風 粒 子 ) (1) 地 球 磁 層 : 電 離 層 以 上 主 要 受 地 球 磁 場 影 響 的 範 圍 此 區 域 空 氣 分 子 多 已 游 離, 地 球 磁 場 的 作 用 遠 超 過 地 心 引 力 的 作 用 (2) 磁 場 受 太 陽 風 影 響 形 成 不 對 稱 的 地 球 磁 層 ( 面 對 太 陽 側 被 壓 縮 背 對 太 陽 側 被 拉 長 ) (3) 范 艾 倫 輻 射 帶 : 距 地 心 約 3,200 公 里 及 16,000 公 里 高 附 近, 地 球 磁 場 阻 擋 大 部 分 高 能 宇 宙 射 線 及 太 陽 風 粒 子 所 形 成 的 兩 層 強 輻 射 帶, 大 約 90% 以 上 的 宇 宙 射 線 被 束 縛 在 此 宇 宙 射 線 經 由 碰 撞, 產 生 高 能 的 電 子 高 能 電 子 在 磁 場 中 運 動 時 會 放 出 X 射 線 最 早 由 范 艾 倫 發 現 而 命 名 之

17 33 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 太 陽 的 結 構 ( 補 充 資 料, 自 行 參 考 )~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 內 外 結 構 分 層 特 徵 溫 度 變 化 內 內 日 核 核 融 合 產 生 能 量 高 部 輻 射 層 以 輻 射 方 式 傳 遞 能 量 結 對 流 層 對 流 方 式 傳 遞 能 量 構 氣 體 對 流 造 成 光 球 層 的 米 粒 組 織 大 光 球 層 肉 眼 所 見 太 陽 表 面, 溫 度 約 6000K 低 ( 光 球 ) 氣 色 球 層 亮 度 低 密 度 小 外 層 日 冕 亮 度 最 低 密 度 最 小, 溫 度 約 一 兩 萬 K 高 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

18 34 學 測 考 題 觀 摩 第 二 章 2.1 人 與 宇 宙 的 連 結 - 天 文 學,2.2 仰 望 穹 蒼 - 解 讀 天 象 下 列 根 據 北 斗 七 星 周 日 運 動 相 片 所 做 的 判 讀, 何 者 正 確? (A) 其 中 視 星 等 為 1.8 者, 其 光 度 較 3.3 者 暗 (B) 各 成 員 的 周 日 運 動, 幾 乎 均 以 天 狼 星 為 中 心 來 進 行 (C) 其 中 具 紅 色 星 光 者, 其 星 球 表 面 溫 度 較 具 藍 光 者 低 (D) 其 中 最 接 近 北 極 星 者, 即 保 證 它 是 距 北 極 星 最 近 的 星 答 (C) 2. 星 球 所 發 出 電 磁 波 總 量 稱 為 光 度, 而 在 地 球 上 收 到 星 球 的 能 量 稱 為 亮 度 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) 星 球 的 亮 度 一 樣, 它 們 距 地 球 就 一 樣 遠 (B) 星 球 的 亮 度 一 樣, 它 們 的 顏 色 會 一 樣 (C) 星 球 的 亮 度 不 一 樣, 它 們 的 光 度 就 不 一 樣 (D) 星 球 的 亮 度 不 一 樣, 它 們 的 光 度 有 可 能 會 一 樣 83 答 (D) 3. 當 我 們 看 到 三 顆 恆 星 的 顏 色 分 別 是 紅 色 黃 色 與 藍 色 則 此 三 顆 恆 星 的 表 面 溫 度 由 高 至 低 排 列 順 序 為 何?( 單 選 ) (A) 紅 黃 藍 (B) 紅 藍 黃 (C) 黃 紅 藍 (D) 黃 藍 紅 (E) 藍 紅 黃 (F) 藍 黃 紅 88 答 (F) 4. 已 知 甲 星 與 乙 星 都 是 造 父 變 星, 而 且 甲 星 的 視 星 等 為 9, 乙 星 的 視 星 等 為 14 測 得 兩 星 的 亮 度 變 化 週 期 相 同, 表 示 甲 乙 兩 星 的 光 度 應 該 相 同, 則 乙 星 的 距 離 是 甲 星 的 幾 倍?( 提 示 :M = m log d, 其 中 M 為 絕 對 星 等,m 為 視 星 等,d 為 距 離 ; 絕 對 星 等 與 光 度 密 切 相 關 ) (A) 0.1 倍 (B) 1 倍 (C) 10 倍 (D) 100 倍 (E) 1000 倍 88 答 (C) 5. 天 上 有 些 恆 星 的 亮 度 是 會 變 化 的, 其 中 一 種 稱 為 造 父 ( 型 ) 變 星, 本 身 體 積 會 膨 脹 收 縮 造 成 亮 度 週 期 性 的 變 化, 右 圖 為 某 一 顆 造 父 變 星 的 亮 度 隨 時 間 的 週 期 變 化 圖 依 據 下 圖 判 斷, 此 一 變 星 的 亮 度 變 化 週 期 約 為 多 少 天? (A)2.0 (B)3.5 (C)5.5 (D)7.0 (E)20 89 答 (C) 6. 利 用 距 離 地 球 600 公 里 高 空 環 繞 地 球 軌 道 上 的 赫 伯 望 遠 鏡 進 行 太 空 觀 測, 下 列 那 一 項 敘 述 是 錯 誤 的? (A) 因 不 停 的 環 繞 地 球, 故 可 以 持 續 進 行 觀 測 (B) 在 太 空 中, 可 以 紫 外 線 波 段 進 行 天 文 觀 測 (C) 能 降 低 大 氣 擾 動 影 響 或 散 射 光 所 造 成 的 干 擾 (D) 可 獲 得 遠 比 地 面 上 觀 測 較 清 晰 的 影 像 85 答 (A) 7. 在 臺 灣 北 回 歸 線 附 近 地 區, 夏 至 正 午 的 陽 光 大 約 從 頭 頂 上 照 射 下 來, 冬 至 正 午 陽 光 大 約 以 45 度 天 頂 角 照 射 下 來 則 在 該 地 區 冬 至 正 午 地 面 每 平 方 公 分 在 一 分 鐘 內 所 接 受 到 的 陽 光 輻 射 量, 大 約 是 夏 至 正 午 的 幾 倍?( 夏 至 冬 至 太 陽 與 地 球 距 離 之 差 異 可 忽 略 ) (A) 2 2 倍 (B) 2 倍 (C) 2 倍 (D) 1 倍 (E) 1 2 倍 83 答 (E)

19 35 8. 一 等 星 亮 度 是 六 等 星 亮 度 的 100 倍, 則 每 差 一 個 星 等, 其 亮 度 約 差 多 少 倍? (A) 0.5 (B) 1 (C) 2.5 (D) 6 92 補 考 答 (C) 9. 已 知 甲 星 與 乙 星 都 是 造 父 變 星, 而 且 甲 星 的 視 星 等 為 9, 乙 星 的 視 星 等 為 14 測 得 兩 星 的 亮 度 變 化 週 期 相 同, 表 示 甲 乙 兩 星 的 光 度 應 該 相 同, 則 乙 星 的 距 離 是 甲 星 的 幾 倍?( 提 示 :M = m log d, 其 中 M 為 絕 對 星 等,m 為 視 星 等,d 為 距 離 ; 絕 對 星 等 與 光 度 密 切 相 關 ) (A)0.1 倍 (B)1 倍 (C)10 倍 (D)100 倍 (E)1000 倍 88 答 (C) 10. 星 球 的 顏 色 與 下 列 何 者 密 切 相 關? (A) 星 球 的 大 小 (B) 星 球 的 溫 度 (C) 星 球 的 亮 度 (D) 星 球 的 遠 近 83 答 (B) 11. 飛 馬 座 附 近 的 X 彗 星, 其 視 星 等 是 8.6 飛 馬 座 的 α 星 的 視 星 等 是 2.6, 其 亮 度 約 為 X 彗 星 的 多 少 倍? 其 計 算 方 法 為 何?( 應 選 二 項 ) 91 補 考 答 (D)(H) 選 項 倍 數 選 項 計 算 方 法 (A) 6.0 (E) 8.6 減 2.6 (B) 11.2 (F) 8.6 加 2.6 (C) 90 (G) 6 的 2.51 次 方 (D) 250 (H) 2.51 的 6 次 方 12. 下 列 有 關 星 球 距 地 球 遠 近 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 牛 郎 星 距 天 頂 較 遠, 故 比 織 女 星 遠 (B) 牛 郎 星 距 北 斗 七 星 較 遠, 故 比 織 女 星 遠 (C) 在 農 曆 七 月 七 日 牛 郎 星 與 織 女 星 會 一 樣 遠, 因 它 們 已 相 會 而 互 相 靠 近 (D) 屬 於 同 一 星 座 的 星 星, 不 一 定 都 一 樣 遠 83 答 (D) 13. 下 列 根 據 北 斗 七 星 周 日 運 動 相 片 所 做 的 判 讀, 何 者 正 確? (A) 其 中 視 星 等 為 1.8 者, 其 光 度 較 3.3 者 暗 (B) 各 成 員 的 周 日 運 動, 幾 乎 均 以 天 狼 星 為 中 心 來 進 行 (C) 其 中 具 紅 色 星 光 者, 其 星 球 表 面 溫 度 較 具 藍 光 者 低 (D) 其 中 最 接 近 北 極 星 者, 即 保 證 它 是 距 北 極 星 最 近 的 星 91 答 (C) 14. 在 太 空 中 的 赫 伯 望 遠 鏡, 其 鏡 面 直 徑 只 有 2.4 公 尺, 為 什 麼 能 夠 比 地 面 上 鏡 面 直 徑 較 大 ( 例 如 10 公 尺 ) 的 光 學 望 遠 鏡, 率 先 發 現 這 顆 手 槍 星 呢? (A) 在 太 空 中 觀 測, 可 以 避 免 大 氣 擾 動 與 光 散 射 所 造 成 的 干 擾 (B) 只 有 在 太 空 中, 才 可 以 做 紅 外 線 的 觀 測 (C) 在 地 球 北 半 球 地 面 上 的 望 遠 鏡, 觀 測 不 到 銀 河 中 心 (D) 在 太 空 中 的 望 遠 鏡, 距 離 銀 河 中 心 比 較 近 87 答 (A) 15. 若 設 計 一 個 能 在 嘉 義 的 北 迴 歸 線 紀 念 碑 附 近 觀 星 專 用 的 立 體 星 座 儀, 將 天 空 中 星 星 的 位 置 呈 現 在 立 體 星 座 儀 的 透 明 球 體 上, 觀 測 者 只 要 在 立 體 星 座 儀 內 的 適 當 位 置, 將 星 星 在 透 明 球 體 上 的 位 置 延 伸 到 天 空, 即 可 以 找 到 該 星 星 所 以, 下 列 關 於 立 體 星 座 儀 的 製 作, 哪 些 符 合 天 文 學 的 原 理?( 應 選 4 項 ) (A) 設 計 時 刻 環 時, 將 透 明 球 體 的 180 度 圓 周 區 分 為 24 個 時 區 (B) 假 想 觀 測 者 位 於 透 明 球 體 的 球 心, 觀 測 者 頭 頂 延 伸 出 去 為 天 頂 (C) 透 明 球 體 上 所 標 示 赤 道 和 黃 道 軌 跡 線 的 兩 個 交 會 點 為 冬 至 和 夏 至 (D) 依 各 個 星 星 的 天 球 座 標 資 料, 繪 製 於 透 明 球 體 上 來 代 表 星 星 的 位 置 (E) 代 表 地 軸 的 長 棍 貫 穿 透 明 球 體 的 南 北 極, 地 軸 約 與 地 面 夾 23.5 度 (F) 觀 測 時 先 以 指 北 針 訂 出 觀 測 地 點 的 約 略 方 位, 並 將 代 表 地 軸 的 長 棍 指 向 北 極 星 方 向 99 答 (B)(D)(E)(F)

20 天 蝎 座 的 心 宿 二 與 火 星 都 是 紅 色 有 關 兩 者 呈 現 紅 心 宿 二 火 星 色 的 成 因, 下 列 選 項 何 者 較 符 合 科 學 上 的 觀 點? (A) 表 面 溫 度 表 面 溫 度 100 答 (B) (B) 表 面 溫 度 表 面 化 學 組 成 17. 某 座 口 徑 一 公 尺 的 望 遠 鏡 配 合 電 子 感 光 晶 片, 曝 光 (C) 表 面 化 學 組 成 表 面 溫 度 一 分 鐘 能 拍 攝 到 的 最 暗 恆 星 亮 度 約 20 星 等 若 此 電 (D) 表 面 化 學 組 成 表 面 化 學 組 成 子 感 光 晶 片 對 光 的 接 收 量 與 時 間 呈 線 性 關 係, 如 果 曝 光 時 間 增 長 為 40 分 鐘, 則 該 座 望 遠 鏡 可 以 拍 攝 到 最 暗 的 恆 星 為 幾 星 等? (A) 12 (B) 16 (C) 20 (D)24 (E) 答 (D) 18. 附 圖 為 美 國 太 空 人 實 地 在 月 球 白 天 進 行 表 面 觀 察 與 拍 攝 的 照 片, 證 實 在 月 球 的 白 天, 天 空 是 黑 暗 的 ; 但 是 地 球 的 白 天, 天 空 是 明 亮 的 依 據 同 樣 的 道 理, 可 以 推 論 當 太 空 人 在 水 星 地 球 火 星 等 星 球 表 面 活 動, 在 白 天 時 比 較 其 天 空 的 明 暗 狀 況, 合 理 的 是? (A) 水 星 比 火 星 亮 (B) 水 星 比 地 球 亮 (C) 火 星 比 水 星 亮 (D) 火 星 比 地 球 亮 (E) 水 星 火 星 地 球 會 一 樣 亮 100 答 (C) 19. 當 我 們 在 晴 朗 的 夜 晚 仰 望 天 空, 看 見 滿 天 繁 星, 其 中 幾 乎 都 是 恆 星, 只 有 少 數 幾 顆 是 行 星 古 今 對 恆 星 與 行 星 的 定 義 不 同, 古 人 如 何 判 斷 哪 些 光 點 是 行 星? (A) 由 顏 色 判 斷, 恆 星 的 顏 色 與 行 星 不 同 (B) 恆 星 本 身 發 光, 而 行 星 本 身 不 發 光 (C) 恆 星 本 身 發 光, 而 行 星 是 反 射 陽 光 (D) 由 它 們 在 天 上 移 動 的 軌 跡 來 判 斷 (E) 恆 星 都 比 較 暗, 行 星 都 比 恆 星 亮 101 答 (D) 20. 天 文 學 家 常 用 X 光 望 遠 鏡 觀 測 星 系 碰 撞 現 象, 下 列 地 點 中 何 者 最 適 合 架 設 X 光 望 遠 鏡? (A) 視 野 遼 闊 的 高 原, 如 西 藏 高 原 (B) 沒 有 光 害 的 高 山, 如 夏 威 夷 的 毛 拉 基 亞 山 (C) 大 氣 擾 動 少 的 沙 漠, 如 美 國 新 墨 西 哥 州 (D) 環 繞 地 球 的 軌 道 上, 但 在 范 艾 倫 輻 射 帶 中 (E) 環 繞 地 球 的 軌 道 上, 但 在 范 艾 倫 輻 射 帶 外 101 答 (E) 21. 恆 星 的 光 度 與 其 球 狀 的 表 面 積 成 正 比, 並 且 與 其 表 面 溫 度 四 次 方 成 正 比 已 知 織 女 星 的 絕 對 星 等 為 0.0 表 面 溫 度 為 10,000 K, 太 陽 的 絕 對 星 等 為 5.0 表 面 溫 度 為 6,000 K 織 女 星 的 半 徑 大 約 是 太 陽 的 幾 倍? (A) 1.2 (B) 3.6 (C) 7.7 (D) 10 (E) 答 (B) 22. 下 表 是 一 些 天 體 的 基 本 資 料 選 出 此 表 中 表 面 溫 度 最 高 與 最 低 的 天 體 ( 應 選 二 項 ) 98 (A) (B) (C) (D) (E) 星 名 天 蝎 α 獵 戶 β 太 陽 海 王 星 火 星 視 星 等 約 8-2 ~ 2 顏 色 紅 藍 黃 藍 紅 答 (B)(D)

21 認 識 星 空 與 星 空 的 變 化 2.4 浩 瀚 的 宇 宙 住 臺 灣 嘉 義 北 緯 23.5 的 小 明, 某 天 夜 晚 在 住 家 附 近 進 行 星 象 觀 測 他 看 見 X 星 與 北 極 星 在 天 空 張 開 角 度 ( 即 由 上 述 兩 星 視 線 構 成 的 夾 角 ) 屬 於 下 列 哪 一 種 情 形 時,X 星 的 周 日 運 動 永 遠 都 在 地 平 線 上 進 行? (A) 小 於 23.5 (B) 介 於 23.6 和 50 (C) 介 於 51 和 89 (D) 等 於 答 (A) 2. 承 上 題, 若 小 明 改 天 至 赤 道 進 行 星 象 觀 測, 他 所 見 到 眾 多 星 星 移 動 軌 跡 所 構 成 的 圓 面, 都 與 地 平 面 夾 有 多 少 角 度? (A)0 ( 與 水 平 面 平 行 ) (B)23.5 (C)66.5 (D)90 ( 與 水 平 面 垂 直 ) 92 答 (D) 3. 火 星 約 以 1.88 年 繞 行 太 陽 一 周, 在 2003 年 8 月, 火 星 與 地 球 之 間 的 距 離 成 為 六 萬 年 來 最 接 近 的 一 次, 右 圖 為 其 示 意 圖 ( 未 按 實 際 比 例 描 繪 ), 下 列 哪 一 選 項 是 主 要 的 原 因? (A) 地 球 與 火 星 同 時 位 於 近 日 點 附 近 (B) 火 星 位 於 遠 日 點 附 近, 地 球 位 於 近 日 點 附 近 (C) 火 星 位 於 近 日 點 附 近, 地 球 位 於 遠 日 點 附 近 (D) 火 星 位 於 近 日 點 附 近, 地 球 位 置 沒 有 影 響 (E) 地 球 位 於 遠 日 點 附 近, 火 星 位 置 沒 有 影 響 93 答 (C) 4. 許 多 人 都 看 過 夕 陽 西 沉 的 情 景, 你 可 曾 留 意 太 陽 西 沉 的 方 位? 右 圖 是 臺 灣 地 區 在 春 分 夏 至 秋 分 冬 至 四 天 中, 太 陽 在 天 空 中 的 移 動 軌 跡 圖 臺 灣 冬 天 和 夏 天 的 落 日 方 位, 若 只 考 慮 那 一 個 較 為 偏 南 或 偏 北, 則 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) 兩 者 的 落 日 方 位 均 相 同 (B) 夏 天 的 落 日 方 位 比 冬 天 偏 南 (C) 冬 天 的 落 日 方 位 比 夏 天 偏 南 (D) 因 冬 天 的 落 日 方 位 每 天 都 不 相 同, 故 無 法 與 夏 天 比 較 答 (C) 5. 在 台 灣 12 月 的 某 一 天, 艷 陽 高 照, 建 華 騎 機 車 去 某 單 位, 在 上 午 10 點 左 右 抵 達, 預 計 下 午 2 點 離 開 機 車 停 車 場 如 右 圖 N 丁 所 示, 有 遮 棚, 棚 高 約 2 公 尺, 甲 乙 丙 丁 為 四 個 空 的 停 車 格 為 了 避 免 這 一 段 時 間 陽 光 照 射, 使 機 車 太 熱, 他 應 該 選 乙 擇 哪 一 個 停 車 格 最 適 當? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 97 答 (D) 甲 丙 6. 發 生 於 2009 年 7 月 的 日 食, 讓 居 住 於 台 灣 地 區 的 人 有 機 會 觀 測 到 日 食 發 生 的 經 過 試 問 日 食 發 生 的 當 天 晚 上 最 可 能 觀 測 到 下 列 哪 種 月 相? (A) 眉 月 (B) 弦 月 (C) 滿 月 ( 望 ) (D) 新 月 ( 朔 ) 99 答 (D)

22 38 7. 雅 婷 到 土 耳 其 旅 行, 特 別 到 木 馬 屠 城 記 提 到 的 特 洛 伊 城 戰 爭 遺 址 一 遊, 發 現 遺 址 外 有 座 仿 當 時 戰 爭 所 用 的 木 馬, 且 在 木 馬 一 側 的 地 面 上 有 磁 磚 砌 成 的 馬 影 子 輪 廓 ( 示 意 如 圖 7, 此 圖 未 表 示 出 實 際 方 位 ) 經 查 證, 夏 至 中 午 時 木 馬 的 影 子 會 落 在 磁 磚 砌 成 的 輪 廓 內 已 知 特 洛 伊 城 位 於 北 緯 40.7 度, 下 列 哪 張 示 意 圖 中 的 虛 線 最 能 代 表 當 地 夏 至 的 太 陽 軌 跡? 99 答 (B) 8. 下 列 是 關 於 星 座 盤 的 敘 述 : 甲 : 適 用 於 北 緯 25 度 的 星 座 盤, 也 適 用 於 南 緯 25 度, 只 要 上 下 反 轉 即 可 乙 : 同 一 緯 度 不 同 經 度 的 兩 地, 可 使 用 同 一 星 座 盤 丙 : 臺 灣 所 使 用 的 星 座 盤 正 中 心, 大 致 是 北 極 星 的 位 置 以 下 選 項 何 者 包 含 所 有 正 確 的 敘 述? (A) 甲 乙 丙 (B) 甲 丙 (C) 乙 丙 (D) 乙 (E) 甲 102 答 (C) 9. 在 觀 測 條 件 良 好 的 情 況 下, 當 我 們 仰 望 星 空, 在 仙 女 座 中 可 以 看 到 一 個 稱 為 M31 的 渦 狀 星 系, 在 獵 戶 座 可 以 看 到 一 個 稱 為 M42 的 發 射 星 雲, 而 M42 的 影 像 比 M31 小 下 列 有 關 此 兩 天 體 與 太 陽 的 距 離 之 敘 述, 何 者 正 確? (A) 因 為 M 天 體 編 號 以 距 離 遠 近 排 序, 所 以 M42 的 距 離 比 M31 遠 (B)M42 距 離 比 M31 遠, 所 以 看 起 來 比 較 小 (C) 雖 然 M31 是 星 系 而 M42 是 星 雲, 但 兩 者 距 離 差 不 多 (D) 因 為 M31 是 星 系, 所 以 M31 距 離 遠 比 M42 遠 (E) 因 為 M42 位 於 獵 戶 座, M42 的 距 離 比 M31 遠 101 答 (D) 10. 下 列 關 於 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 它 由 宇 宙 中 極 為 稀 薄 的 低 溫 氣 體 所 發 出 (B) 它 現 今 所 對 應 的 溫 度 比 地 球 南 極 的 年 平 均 溫 度 還 低 (C) 它 現 今 的 強 度 遠 小 於 家 用 微 波 爐 烹 調 食 物 時 內 部 所 產 生 的 微 波 強 度 (D) 它 不 會 對 日 常 生 活 中 的 無 線 電 通 訊 造 成 明 顯 的 干 擾 (E) 它 屬 於 電 磁 波 102 答 (A) 11. 太 陽 表 面 溫 度 約 為 6000K, 氣 體 大 多 呈 游 離 狀 態 有 些 微 粒 可 以 逃 離 太 陽 進 入 太 空, 稱 為 太 陽 風 下 列 有 關 太 陽 風 的 描 述, 何 者 正 確? (A) 太 陽 風 是 現 今 太 陽 能 的 主 要 來 源 (B) 太 陽 風 主 要 為 不 帶 電 的 高 能 粒 子 (C) 地 球 赤 道 直 接 面 對 太 陽, 受 到 太 陽 風 的 影 響 最 大 (D) 地 球 南 北 兩 極 上 空 的 氣 體 可 受 到 太 陽 風 撞 擊 激 發, 產 生 極 光 現 象 102 答 (D)

23 美 國 國 家 航 空 暨 太 空 總 署 發 射 的 好 奇 號 火 星 探 測 車, 於 2012 年 8 月 成 功 降 落 在 火 星 的 隕 石 坑 火 星 一 直 是 人 類 太 空 探 測 的 重 點 目 標, 期 望 好 奇 號 的 火 星 之 旅 能 憑 藉 先 進 科 學 儀 器 的 探 索, 獲 得 解 答 生 命 疑 問 的 線 索 下 列 關 於 探 測 火 星 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 火 星 與 月 球 一 樣 是 地 球 的 衛 星, 是 目 前 看 來 最 適 合 人 類 移 居 的 星 體 (B) 火 星 是 太 陽 系 中 最 鄰 近 地 球 且 較 地 球 靠 近 太 陽 的 行 星, 因 此 較 可 能 存 在 生 命 (C) 火 星 與 地 球 一 樣 具 有 相 同 的 繞 日 週 期, 因 此 有 相 似 的 季 節 變 化 (D) 火 星 與 地 球 一 樣 具 有 衛 星, 因 此 有 相 似 的 晝 夜 變 化 (E) 火 星 繞 日 軌 跡 為 橢 圓, 公 轉 一 圈 的 時 間 大 於 地 球 上 的 一 年 102 答 (E) 13. 對 生 命 來 說, 宇 宙 中 的 環 境 大 都 很 嚴 苛, 許 多 行 星 表 面 的 溫 度 過 高 或 太 低, 都 不 利 於 生 命 的 發 展 ; 而 且 太 空 中 佈 滿 了 對 生 命 有 害 的 高 能 輻 射 粒 子 X 光 紫 外 線 伽 瑪 射 線 地 球 則 擁 有 適 合 生 命 發 展 的 環 境 在 下 列 選 項 中, 何 者 能 將 高 能 輻 射 粒 子 束 縛 在 地 球 大 氣 層 外, 保 護 地 球 上 的 生 命? (A) 磁 場 (B) 增 溫 層 (C) 臭 氧 層 (D) 平 流 層 (E) 對 流 層 98 答 (A) 題 組 請 閱 讀 下 列 短 文 後, 回 答 下 列 問 題 100 人 們 對 宇 宙 的 探 索, 主 要 是 靠 觀 察 星 光 因 為 真 空 中 的 光 速 是 每 秒 30 萬 公 里, 我 們 所 觀 察 到 的 其 實 都 是 在 稍 早 時 間 的 天 體 的 形 象 除 了 光 波 外, 來 自 外 太 空 的 輻 射 線 還 包 括 紫 外 線, 以 及 由 高 速 的 帶 電 粒 子 所 組 成 的 宇 宙 射 線 等 對 於 較 接 近 我 們 的 太 陽 系 中 的 星 體, 科 學 家 們 也 曾 發 射 一 些 偵 測 器, 以 作 更 近 距 離 的 觀 察 例 如, 美 國 航 太 總 署 所 發 射 的 精 神 號 探 測 車, 在 2004 年 初 降 落 於 火 星 的 古 希 柏 (Gusev) 隕 石 坑 這 個 隕 石 坑 直 徑 約 200 公 里 ; 而 地 球 上 常 見 的 隕 石 坑 直 徑 則 約 為 20 公 尺 到 1 公 里 火 星 是 太 陽 系 中 的 行 星, 其 表 面 的 大 氣 壓 力 及 重 力 加 速 度 大 約 分 別 是 地 球 對 應 值 的 和 0.4 倍 精 神 號 的 裝 備 類 似 於 地 質 探 勘 機 器 人, 主 要 是 利 用 立 體 攝 影 機 和 紅 外 線 攝 影 機 拍 攝 火 星 的 地 形 影 像, 再 以 無 線 電 波 傳 回 地 球 14. 上 文 提 及 的 輻 射 線 與 光 波 中, 哪 一 種 不 以 光 速 傳 播? (A) 可 見 光 (B) 宇 宙 射 線 (C) 紫 外 線 (D) 紅 外 線 (E) 無 線 電 波 答 (B) 15. 當 地 球 距 離 火 星 約 為 公 里 時, 精 神 號 探 測 車 將 火 星 表 面 影 像 利 用 無 線 電 波 傳 回 地 球, 則 地 球 上 的 科 學 家 須 等 待 多 久 後 才 能 收 到 訊 號? (A) 2 分 鐘 (B) 20 分 鐘 (C) 2 秒 (D) 20 秒 (E) 200 秒 答 (E) 16. 下 列 何 種 撞 擊 原 因, 最 可 能 造 成 火 星 與 地 球 上 的 隕 石 坑 直 徑 差 別? (A) 地 球 表 面 各 處 均 較 火 星 表 面 堅 硬, 受 撞 擊 形 成 的 坑 洞 較 小 (B) 地 球 的 大 氣 密 度 較 大, 隕 石 通 過 大 氣 層 時, 因 摩 擦 燃 燒 損 失 較 多 質 量 (C) 地 球 的 重 力 場 較 大, 造 成 隕 石 通 過 大 氣 層 的 時 間 較 久, 因 摩 擦 燃 燒 損 失 較 多 質 量 (D) 地 球 有 磁 場, 會 使 隕 石 加 速 落 下, 隕 石 通 過 大 氣 層 時, 因 摩 擦 燃 燒 損 失 較 多 質 量 (E) 地 球 有 電 離 層, 會 使 隕 石 加 速 落 下, 隕 石 通 過 大 氣 層 時, 因 摩 擦 燃 燒 損 失 較 多 質 量 答 (B)

24 40 題 組 傍 晚 天 色 剛 暗 時, 往 西 方 低 空 偶 見 金 星 與 木 星 雙 星 拱 月 的 天 象, 形 成 微 笑 的 模 樣 ( 如 圖, 圖 片 拍 攝 於 臺 北 ) 下 列 相 關 敘 述 哪 些 正 確?( 應 選 3 項 ) 答 (A)(D)(E) (A) 該 圖 的 拍 攝 日 期 可 能 為 農 曆 初 四 (B) 該 圖 的 拍 攝 日 期 可 能 為 農 曆 二 十 六 日 (C) 此 時 三 者 到 地 球 距 離 的 比 較 為 : 金 星 > 木 星 > 月 亮 (D) 此 時 三 者 到 地 球 距 離 的 比 較 為 : 木 星 > 金 星 > 月 亮 (E) 月 亮 在 圖 中 的 移 動 方 向 可 能 是 朝 右 下 方 (F) 月 亮 在 圖 中 的 移 動 方 向 可 能 是 朝 左 下 方 18. 當 時 月 亮 仰 角 約 17 度, 金 星 仰 角 約 19 度, 木 星 仰 角 約 20 度 一 天 後 的 同 一 時 間 在 同 一 地 點 進 行 觀 察, 則 下 列 何 者 為 可 能 發 生 的 現 象? (A) 月 亮 與 金 星 木 星 間 的 夾 角 變 大, 且 之 後 月 亮 落 於 地 平 面 下 的 時 間 比 前 一 天 早 (B) 三 者 間 的 相 對 位 置 不 變, 但 是 之 後 月 亮 落 於 地 平 面 下 的 時 間 比 前 一 天 早 (C) 三 者 間 的 相 對 位 置 不 同, 但 是 之 後 月 亮 落 於 地 平 面 下 的 時 間 與 前 一 天 相 同 (D) 三 者 間 的 相 對 位 置 及 之 後 月 亮 落 於 地 平 面 下 的 時 間 皆 不 會 改 變 (E) 月 亮 的 仰 角 大 於 金 星 和 木 星 的 仰 角 答 (E) 題 組 根 據 下 列 短 文 ( 摘 自 蘇 東 坡 前 赤 壁 賦 ) 敘 述 回 答 下 列 問 題 壬 戌 之 秋, 七 月 既 望, 蘇 子 與 客 泛 舟 遊 於 赤 壁 之 下 清 風 徐 來, 水 波 不 興 舉 酒 屬 客, 誦 明 月 之 詩, 歌 窈 窕 之 章 少 焉, 月 出 於 東 山 之 上, 徘 徊 於 斗 牛 之 間 20. 下 列 何 者 最 接 近 文 中 壬 戌 之 秋, 七 月 既 望 當 晚 之 月 相? (A) (B) (C) (D) (E) 答 (C) 21. 月 出 於 東 山 之 上, 徘 徊 於 斗 牛 之 間 中 之 斗 牛, 是 指 什 麼? (A) 二 十 八 星 宿 中 的 斗 宿 與 牛 宿 (B) 在 東 山 之 上 的 斗 笠 與 水 牛 (C) 名 為 斗 與 牛 的 兩 座 高 山 答 (A) 題 組 右 圖 是 一 幅 使 用 哈 伯 望 遠 鏡 拍 攝 的 影 像, 呈 現 甲 乙 兩 個 星 系 與 散 布 在 圖 面 上 的 恆 星 試 根 據 右 圖 回 答 下 列 問 題 下 列 有 關 影 像 中 的 恆 星 與 甲 乙 兩 星 系 的 敘 述, 哪 一 選 項 是 正 確 的? (A) 恆 星 分 別 屬 於 甲 或 乙 星 系 (B) 恆 星 與 甲 乙 兩 星 系 都 屬 於 銀 河 系 (C) 甲 乙 兩 星 系 不 屬 於 銀 河 系, 而 是 與 銀 河 系 差 不 多 的 系 統 (D) 甲 星 系 屬 於 銀 河 系, 乙 星 系 則 不 是 答 (C) 23. 下 列 有 關 地 球 與 甲 乙 兩 星 系 遠 近 的 敘 述, 哪 一 選 項 是 正 確 的? (A) 甲 星 系 比 較 近, 因 為 所 有 星 系 體 積 大 小 都 差 不 多 (B) 甲 星 系 比 較 近, 因 為 距 離 愈 遠 的 星 系, 我 們 觀 測 到 的 體 積 愈 小 (C) 乙 星 系 比 較 近, 因 為 距 離 愈 遠 的 星 系, 我 們 觀 測 到 的 體 積 愈 小 (D) 無 法 由 圖 得 知, 須 由 其 他 方 法 才 能 判 斷 星 系 的 距 離 答 (D)

25 41 題 組 下 圖 為 以 太 陽 作 光 源, 地 球 和 月 球 在 一 個 月 中 相 對 位 置 關 係 的 示 意 圖 ( 未 按 比 例 繪 製 ), 地 球 和 月 球 上 的 白 色 區 域 代 表 受 光 面, 黑 色 區 域 代 表 背 光 面 甲 乙 丙 丁 四 點 分 別 代 表 在 一 個 月 中 月 球 與 地 球 相 對 的 四 個 位 置 試 依 據 圖 回 答 下 列 問 題 根 據 歷 史 記 載, 唐 朝 人 為 中 秋 節 的 月 亮 取 了 個 名 字 叫 做 端 正 月 試 問 端 正 月 那 一 天, 月 球 應 該 在 圖 中 的 哪 一 個 位 置 上? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 答 (A) 25. 臺 灣 地 區 的 人 在 2005 年 10 月 17 日 晚 間, 可 看 到 難 得 一 見 的 月 偏 食, 當 天 月 球 應 該 在 圖 中 的 哪 一 個 位 置 上? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 答 (A) 題 組 右 圖 為 月 球 地 球 太 陽 的 相 關 位 置 及 形 成 月 相 的 示 意 圖 當 月 球 繞 地 球 公 轉 一 周 從 位 置 甲 轉 到 乙, 它 也 完 成 自 轉 一 周 參 考 右 圖, 回 答 下 列 問 題 已 知 一 圓 周 涵 蓋 360 度, 則 地 球 在 繞 太 陽 公 轉 的 軌 道 上, 每 日 平 均 約 前 進 多 少 度? 當 月 相 從 滿 月 到 下 一 次 滿 月, 地 球 在 繞 太 陽 公 轉 的 軌 道 上, 約 前 進 多 少 度?( 應 選 二 項 ) 選 項 地 球 繞 太 陽 公 轉 每 日 平 均 前 進 度 數 選 項 地 球 繞 太 陽 公 轉 每 月 平 均 前 進 度 數 (A) 約 1 度 (E) 約 1 度 (B) 約 15 度 (F) 約 15 度 (C) 約 30 度 (G) 約 30 度 (D) 約 45 度 (H) 約 45 度 答 (A)(G) 27. 下 列 敘 述, 何 者 錯 誤?( 應 選 二 項 ) (A) 地 球 除 自 轉 外, 也 繞 太 陽 公 轉 (B) 地 球 除 繞 太 陽 公 轉 外, 也 繞 月 球 公 轉 (C) 地 球 繞 太 陽 公 轉 的 方 向 為 自 西 向 東 (D) 月 球 繞 地 球 公 轉 的 方 向 為 自 西 向 東 (E) 月 球 從 圖 中 之 位 置 甲 轉 到 乙, 月 相 從 滿 月 又 再 次 滿 月 答 (B)(E) 28. 下 列 有 關 太 陽 黑 子 的 敘 述, 何 者 錯 誤?( 應 選 二 項 ) 答 (C)(E) (A) 其 數 目 的 增 減 具 有 週 期 性 的 規 律 變 化 (B) 其 數 目 的 多 寡 與 太 陽 表 面 活 動 的 強 弱 有 關 (C) 它 看 起 來 較 暗, 是 因 為 黑 子 溫 度 較 周 圍 高 的 緣 故 (D) 它 看 起 來 像 雀 斑, 但 有 些 黑 子 的 直 徑 比 地 球 直 徑 大 (E) 它 的 溫 度 約 4000K, 故 黑 子 屬 於 太 陽 表 面 溫 度 較 高 的 區 域 太 陽 系 的 成 員 中, 下 列 哪 些 行 星 不 具 有 固 態 外 殼?( 應 選 四 項 ) (A) 水 星 (B) 金 星 (C) 地 球 (D) 火 星 (E) 木 星 (F) 土 星 (G) 天 王 星 (H) 海 王 星 92 補 考 答 (E)(F)(G)(H) 30. 在 地 球 上 觀 察 月 球, 會 發 現 月 球 恆 以 同 一 面 向 著 地 球, 目 前 人 類 已 經 計 畫 在 月 球 上 建 立 可 供 人 生 活 的 基 地, 如 果 月 球 基 地 位 於 面 向 地 球 的 地 方, 在 其 上 進 行 觀 察 與 探 測 則 下 列 敘 述 中 那 二 項 是 正 確 的?( 應 選 二 項 )(A) 地 球 都 以 同 一 面, 面 向 月 球 (B) 地 球 具 有 盈 虧 現 象 (C) 月 海 中 有 大 量 的 水 (D) 月 球 上 找 不 到 玄 武 岩 (E) 月 球 上 無 板 塊 運 動 89 答 (B)(E)

26 42 綜 合 練 習 題 第 二 章 1. 小 英 6 月 27 日 晚 上 10 點 看 到 天 蠍 座 的 心 宿 二 在 子 午 線 上, 則 6 月 28 日 晚 上 10 點 小 英 會 看 到 此 星 出 現 在 : (A) 子 午 線 上 (B) 子 午 線 偏 東 (C) 子 午 線 偏 西 (D) 子 午 線 偏 南 答 (C) 2. 承 上 題,7 月 27 日 晚 上 幾 點, 可 見 此 顆 恆 星 出 現 在 甲 地 的 子 午 線 上? (A) 10 點 (B) 9 點 (C) 8 點 (D) 7 點 答 (C) 恆 星 每 天 提 早 4 分 鐘 升 起, 故 一 個 3. 承 上 題, 何 時 可 見 該 顆 恆 星 正 好 落 下 地 平 線? 月 後 約 提 早 2 小 時 (A) 7 月 27 日, 晚 上 8 點 (B) 7 月 27 日, 晚 上 12 點 (C) 7 月 28 日, 清 晨 2 點 (D) 7 月 28 日, 清 晨 4 點 答 (C) 4. 大 寶 分 別 在 臺 北 苗 栗 嘉 義 高 雄 四 個 地 點 觀 察 北 極 星, 何 處 所 見 的 北 極 星 仰 角 最 高? (A) 臺 北 (B) 苗 栗 (C) 嘉 義 (D) 高 雄 答 (A) 5. 下 列 哪 一 個 星 球 不 會 因 為 地 球 自 轉 而 造 成 東 升 西 落 的 現 象? (A) 天 王 星 (B) 天 狼 星 (C) 北 極 星 (D) 月 球 答 (C) 6. 若 某 恆 星 9 月 21 日 下 午 8 點 恰 好 位 於 甲 地 的 子 午 線 上, 則 下 列 何 時 該 恆 星 也 會 出 現 在 甲 地 的 子 午 線 上? (A)8 月 21 日, 下 午 6 點 (B)10 月 21 日, 下 午 6 點 (C) 11 月 21 日, 下 午 8 點 (D)12 月 21 日, 下 午 8 點 答 (B) 7. 冬 至 點 的 天 球 座 標 為? 答 (D) (A)(6h, ) (B)(6h, 23.5 ) (C)(18h, ) (D)(18h, 23.5 ) 8. 在 臺 灣 看 星 星 移 動 的 軌 跡 應 為? 答 (C) 9. 承 上 題, 在 赤 道 看 星 星 移 動 的 軌 跡 應 為? 答 (A) 10. 承 上 題, 在 北 極 點 看 星 星 移 動 的 軌 跡 應 為? 答 (B) 11. 某 日 報 紙 報 導 太 陽 目 前 的 位 置 在 天 蠍 座, 則 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) 這 時 夜 晚 最 容 易 看 到 天 蠍 座 (B) 天 蠍 座 在 地 球 和 太 陽 中 間 (C) 地 球 在 天 蠍 座 和 太 陽 之 間 (D) 太 陽 在 天 蠍 座 和 地 球 之 間 答 (D) 12. 我 們 居 住 的 地 球 屬 於 哪 一 個 星 系? (A) 太 陽 系 (B) 銀 河 系 (C) 大 小 麥 哲 倫 星 系 (D) 仙 女 座 大 星 系 答 (B) 13. 下 列 何 者 不 屬 於 太 陽 系? (A) 冥 王 星 (B) 彗 星 (C) 北 極 星 (D) 月 球 答 (C) 14. 宇 宙 的 結 構 中, 最 大 的 組 織 為 下 列 何 者? (A) 星 系 團 (B) 星 系 (C) 星 團 (D) 恆 星 答 (A) 15. 下 列 有 關 類 地 與 類 木 行 星 的 性 質 比 較, 何 者 正 確? (A) 密 度 : 類 地 < 類 木 (B) 質 量 : 類 地 > 類 木 (C) 衛 星 數 : 類 地 > 類 木 (D) 體 積 : 類 地 < 類 木 答 (D)

27 太 陽 的 主 要 組 成 物 質 為? (A) 氫 氦 (B) 氮 氧 (C) 鐵 鎳 (D) 岩 漿 答 (A) 17. 太 陽 的 光 和 熱, 其 來 源 是? (A) 核 心 的 氫 燃 燒 產 生 (B) 放 熱 的 化 學 反 應 (C) 核 分 裂 反 應, 釋 出 能 量 (D) 核 融 合 反 應, 釋 出 能 量 答 (D) 18. 有 關 太 陽 黑 子 的 敘 述, 下 列 何 者 正 確? (A) 黑 子 本 身 就 是 黑 色 不 發 光 的 區 域 (B) 黑 子 是 磁 場 擾 動 較 弱 的 區 域 (C) 黑 子 算 是 太 陽 表 面 的 烏 雲 (D) 黑 子 本 身 很 亮, 只 是 在 太 陽 表 面 看 起 來 比 較 暗 答 (D) 19. 有 利 於 地 球 上 生 命 存 在 發 展 的 條 件, 不 包 括 下 列 哪 一 項? 答 (C) (A) 太 陽 的 距 離 適 中 (B) 液 態 水 的 存 在 (C) 太 陽 的 表 面 活 動 (D) 地 球 磁 層 的 保 護 20. 有 關 太 陽 的 表 面 活 動 愈 劇 烈 所 引 發 的 現 象, 下 列 何 者 錯 誤? (A) 黑 子 數 目 愈 少 (B) 太 陽 磁 場 擾 動 愈 強 烈 (C) 閃 焰 愈 強 (D) 太 陽 風 愈 強 解 : 太 陽 表 面 活 動 愈 劇 烈, 黑 子 數 目 愈 多 答 (A) 21. 右 圖 為 臺 灣 地 區 自 製 簡 易 星 座 盤 的 組 件, 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A)Q 點 相 當 接 近 北 極 星 的 位 置 (B)W 點 是 釘 暗 扣 的 小 孔 (C)R 的 位 置 應 標 示 一 東 字 (D) 圖 中 橢 圓 ( 灰 ) 邊 線 代 表 地 平 線 (E)T 點 是 天 頂 的 位 置 答 (D) 22. 下 列 何 地 和 臺 北 使 用 相 同 的 星 座 盤? (A) 西 經 121, 北 緯 25 (B) 西 經 121, 南 緯 25 (C) 東 經 121, 南 緯 25 (D) 東 經 121, 北 緯 65 答 (A) 23. 下 列 哪 一 個 行 星 的 性 質 與 地 球 最 相 似? (A) 土 星 (B) 木 星 (C) 天 王 星 (D) 火 星 答 (D) 題 組 參 考 下 列 恆 星 甲 乙 丙 丁 的 基 本 性 質 表, 回 答 顏 色 視 星 等 絕 對 星 等 下 列 問 題 : 甲 橘 表 面 溫 度 最 高 及 最 低 的 恆 星 依 序 為? 乙 黃 1 +1 (A) 甲 丙 (B) 甲 丁 (C) 乙 丙 (D) 丁 甲 (E) 丙 丙 藍 0 0 甲 答 (E) 丁 白 25. 下 列 哪 一 顆 恆 星 看 起 來 最 亮? 1 2 (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 答 (D) 視 星 等 愈 小 亮 度 愈 亮 26. 下 列 哪 一 顆 恆 星 發 光 強 度 最 大? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 答 (A) 絕 對 星 等 愈 小 發 光 強 度 愈 大 27. 丙 恆 星 的 亮 度 是 丁 的 幾 倍? (A)2.5 (B)1/2.5 (C)6.25 (D)1/6.25 答 (B) 星 等 每 差 1 等, 亮 度 差 2.5 倍

28 44 題 組 右 表 為 冬 季 大 三 角 ( 參 宿 四 天 狼 星 南 河 三 ) 的 顏 色 距 離 視 星 等 的 資 料, 請 回 答 下 列 問 題 28. 關 於 冬 季 大 三 角 的 溫 度 高 低, 何 者 正 確? (A) 甲 > 乙 > 丙 (B) 乙 > 丙 > 甲 (C) 乙 > 甲 = 丙 (D) 甲 > 丙 > 乙 答 (B) 29. 下 列 敘 述 何 者 錯 誤? ( 甲 ) 參 宿 四 ( 乙 ) 天 狼 星 ( 丙 ) 南 河 三 顏 色 紅 色 白 色 黃 白 色 距 離 500 光 年 8.6 光 年 11 光 年 視 星 等 0.4 等 -1.5 等 0.4 等 (A) 甲 丙 看 起 來 一 樣 亮 (B) 乙 看 起 來 最 亮 (C) 甲 的 發 光 強 度 比 丙 大 (D) 甲 的 絕 對 星 等 數 字 會 比 丙 大 答 (D) 30. 已 知 每 個 視 星 等 間 的 亮 度 比 約 為 2.5 倍, 則 參 宿 四 與 天 狼 星 的 亮 度 大 約 差 多 少? (A) 天 狼 星 比 參 宿 四 亮 約 2.5 倍 (B) 參 宿 四 比 天 狼 星 亮 約 5 倍 (C) 天 狼 星 比 參 宿 四 亮 約 6.25 倍 (D) 參 宿 四 比 天 狼 星 亮 約 2 倍 答 (C) 31. 下 列 何 者 為 赤 道 地 區 的 人 所 見 的 恆 星 視 運 動 示 意 圖? 答 (A) 32. 承 上 題, 上 列 何 者 約 為 北 緯 40 度 地 區 的 人, 所 見 的 恆 星 視 運 動 示 意 圖? 答 (C) 33. 何 者 約 為 北 緯 40 度 地 區 的 人, 所 見 北 方 天 空 的 星 跡 示 意 圖? 答 (A) 34. 承 上 題, 上 列 圖 示 何 者 約 為 北 緯 40 度 地 區 的 人, 所 見 西 方 天 空 的 星 跡 示 意 圖? 答 (B) 解 析 :(A) 為 赤 道 人 所 見 星 空,(B) 為 北 極 的 人 所 見,(C) 為 北 半 球 中 緯 度 人 所 見, (D) 圖 的 天 北 極 (N) 指 向 與 星 球 的 視 運 動 軌 道 面 平 行 為 錯 誤 的 圖, 應 與 星 球 的 視 運 動 軌 道 面 垂 直 解 析 :(A) 圖 中 旋 轉 中 心 點 為 北 極 星, 故 為 面 對 北 方 所 見 (B) 為 面 對 西 方 天 空 (C) 為 面 對 南 方,(D) 為 面 對 東 方 所 見