2.2 認識星空 2.2.1 星座的由來 2.2.2 星空的變化 2.2.3 星光的秘密
重點四 星座 星座的概念 : 同一個星座的恆星, 只是恰好位在同一個方位, 未必有關聯性 西方 (1) 國際天文聯合會 (IAU) 劃分全天為 88 個星座 (2) 同一個星座的恆星, 通常依亮度, 由亮而暗使用希臘字母命名 ( 例 : 天狼星 : 大犬座 α) 中國古代 : 三垣二十八宿 星官
2.2.1 星座的由來 自古以來不同民族為了辨識天體 找尋星星和記憶上的方便, 發揮想像力將天上群星劃分出許多區域並賦予名稱, 於是 星座 就這麼形成了
國際天文聯合會認定 88 個星座
西方星座由來 往往和美麗的神話故事聯繫在一起 : 包含了美索不達米亞 巴比倫 埃及 希臘的神話與史詩 美索不達米亞 : 金牛座 ( Taurus ) 獅子座 (Leo) 希臘 : 獵戶座 (Orion ) 仙女座 (Andromeda ) 近代才命名, 經常用航海的儀器來命名 ( 大部是在南半球的夜空中 ) 航海的儀器 : 六分儀 (Sextans), 羅盤座 (Pyxis)
中國的星座劃分 中國的星座大致上依照官制或民間器物名稱來命名, 主要劃分為三垣 四象等大天區 ; 四象又細分出廿八個小天區, 稱為廿八宿 四象天球圖 資料資料來源 : 李寶文, 宇宙 天圖, 香港 : 商務印書館,P.105
二十八宿 : 模擬人類社會的組織, 四象給以帝王 百官 人物 土地 三垣 : 天球赤道附近共分為四個天北極附近的天區, 包括天區建築物 器物 動物等名稱紫微垣 太微垣和天市垣, 包括東方蒼龍 西方白虎, 稱南方朱雀 北方玄武 為星官 課本圖 2-9
課本圖 2-10 北斗七星是天帝乘坐的車子
中國的北斗七星與西洋的大熊座有何關聯? 北斗七星在中國屬於紫微垣, 在西方屬於大熊星座的一部分 課本圖 2-11
星座彼此互相關聯嗎? 北斗七星中的恆星有近有遠 本無關聯, 只是由地球看來恰巧投影成一個斗杓的形狀
主要恆星的中西名稱對照 亮度排名 中名 西名 1 天狼星 大犬座 α 2 老人星 船底座 α 3 南門二 半人馬座 α 4 大角星 牧夫座 α 5 織女星 天琴座 α 6 五車二 御夫座 α 7 參宿七 獵戶座 β 8 南河三 小犬座 α 9 參宿四 獵戶座 α 10 水委一 波江座 α 11 馬腹一 半人馬座 β 12 牛郎星 天鷹座 α
星空陳培堃 2.2.2 星空的變化
1. 你能指出地球自轉軸嗎? 2. 天球赤道與地球自轉軸的關係? 3. 請模擬出週日運動 地球自轉軸
4. 太陽如何繞地球? 5. 黃道與天球赤道的關聯? 冬 秋 夏 春 ( 升交點 ) 23.5
觀測者所在的緯度, 就是往北觀測北極星的仰角 課本圖 2-15
天南極 天球 北極的人看星空 天北極 天頂 天球赤道 地平線
地平線 北極的人看星空 站在此地的人會看到星星如何移動?
天南極 赤道的人看星空 天北極 天球 天球赤道 天頂 地平線
地平線 赤道的人看星空 站在此地的人會看到星星如何移動? 北極星
天南極 台灣的人看星空 天北極 天球 天球赤道
地平線 台灣看星空 站在此地的人會看到星星如何移動? 北極星
北極星的仰角 = 當地緯度!
不同地方的日落軌跡 美國阿拉斯加 (60 N) 南韓 (35 N)
挪威的永晝
重點五周日運動 V.S. 周年運動 周日運動 周年運動 成因地球自轉 地球公轉 現象 (1) 以天北極為轉軸, 天球一天幾乎轉一周, 每小時轉 15 (2) 星星東升西落 (3) 星星運動軌跡與地平線夾角 = 90 - 觀測者所在緯度 (1) 每天星星提早 4 分鐘升起 ( 每天地球要多自轉 1 ) (2) 四季星空略有差異
周日運動 : 因地球自轉, 自轉軸朝向北極星, 所以星星看起來似乎繞著北極星轉問題挑戰 : 你能指出照片中的方位嗎? 北極星 ( 二等星 ) 西圖片來源 http://www.tas.idv.tw/photo/cn.htm# 北北天日週運動 1998 年 9 月 20 日, 1 時 40 分, 露出 25 分, F5.6 35mm(F2) Nikon newfm2, Kodak E100VS(4 倍増感 ) 池停車場 Photo: 渡部剛 東 撮影地 / 乗鞍鶴
問題挑戰 : 你能看出星跡長度 弧度有何規律性? 離北極星越遠, 星跡長度越長, 但弧度都一樣 北極星 ( 二等星 )
問題挑戰 : 你能算出星星每小時轉動幾度? 360 度 /24 小時 =15 度 / 小時 北極星 ( 二等星 )
範圍內的星星不會掉入地平線
北極星的星跡 ( 北極星與天北極差了 1 )
課本圖 2-16 地球公轉 ---> 周年運動
圖片來源 : 康熹編輯部
恆星出現在天空中相同位置 ( 例如 : 天頂 ) 的時間, 每隔一天會提早 4 分鐘
2.2.3 星光的秘密 為何星星有不一樣的顏色?
韋恩定律 :λ max 絕對溫度 (K) 重點六恆星的顏色與表面溫度 =0.29/T (cm),t 使用 星球表面溫度越高, 星光的主波長越短 顏色偏藍 口訣 : 青天白日滿地紅 溫度 : 高 低 參宿七織女星太陽大角星心宿二
南河三 ( 黃白色 ) 參宿四 ( 紅色 ) 天狼星 ( 藍白色 ) 問題挑戰 : 冬季大三角, 溫度由高到低依序為何? 天狼星 ( 藍白色 ) 南河三 ( 黃白色 ) 參宿四 ( 紅色 )
重點七星等 一 規定 : 1. 以織女星為標準, 定為 0 等星 2. 越亮的星星, 星等越小 ( 可以是負值 ) 3. 每差 5 個星等, 亮度差 100 倍 每差 1 個星等, 亮度差 2.512 倍 X 5 100 X 5 100 5 100 2.512
星等 公式 :a 等星的亮度約為 b 等星的 (2.5) b-a 倍 例 :1 等星的亮度約為 6 等星的 (2.5) 6-1 倍 -2 等星的亮度約為 4 等星的 倍 (2.5) 4-(-2)
二 例子
亮不亮有關係 發光強度 : 光度 ( 絕對星等 ) 發光強度 + 距離 : 亮度 ( 視星等 )
重點八絕對星等 V.S. 視星等 意義 距離 絕對星等 恆星實際的發光強度 32.6 光年 視星等 從地球上所看到恆星的明暗程度實際距離
歷屆試題 1. 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? 98 學測 (A) 磁場 (B) 增溫層 (C) 臭氧層 (D) 平流層 (E) 對流層
歷屆試題 1. 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? 98 學測 (A) 磁場 (B) 增溫層 (C) 臭氧層 (D) 平流層 (E) 對流層
歷屆試題 2. 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 學測 (A) (B) (C) (D) (E) 星名 天蝎 獵戶 太陽 海王星 火星 視星等 1.09 0.12-26 約 8-2 ~ 2 顏色 紅 藍 黃 藍 紅
歷屆試題 2. 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 學測 (A) (B) (C) (D) (E) 星名 天蝎 獵戶 太陽 海王星 火星 視星等 1.09 0.12-26 約 8-2 ~ 2 顏色 紅 藍 黃 藍 紅
歷屆試題 3. 星等是天文學描述天體亮度的單位, 依據星等與亮度的定義,1 星等的亮度是 6 星等的 100 倍 ; 也就是說, 亮度每差約 2.512 倍, 星等則差 1 星等 目前已知滿月約為 -12 星等, 太陽約為 -26 星等, 則太陽的亮度大約是滿月的幾倍? 96 學測 (A) 超過 4 百萬倍 (B)1 百萬倍 (C)40 萬倍 (D)25 萬倍 (E)14 萬倍
歷屆試題 3. 星等是天文學描述天體亮度的單位, 依據星等與亮度的定義,1 星等的亮度是 6 星等的 100 倍 ; 也就是說, 亮度每差約 2.512 倍, 星等則差 1 星等 目前已知滿月約為 -12 星等, 太陽約為 -26 星等, 則太陽的亮度大約是滿月的幾倍? 96 學測 (A) 超過 4 百萬倍 (B)1 百萬倍 (C)40 萬倍 (D)25 萬倍 (E)14 萬倍
歷屆試題 4. 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? 96 學測 (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
歷屆試題 4. 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? 96 學測 (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
歷屆試題 5. 圖 9 為一幅對北方星空的長時間曝光影像 下列有關此圖的解說, 哪三項正確? 必頇分別在 (A)(B) 中選一項,(C)(D) 中選一項, 與 (E)(F) 中選一項 96 學測 選項 (A) (B) 周日運動方向逆時針旋轉順時針旋轉 選項 (C) (D) 選項 (E) (F) 曝光時間約兩小時多約四小時多圓弧的中心北極星天 ( 球 ) 北極 圖 9
歷屆試題 5. 圖 9 為一幅對北方星空的長時間曝光影像 下列有關此圖的解說, 哪三項正確? 必頇分別在 (A)(B) 中選一項,(C)(D) 中選一項, 與 (E)(F) 中選一項 96 學測 選項 (A) (B) 周日運動方向逆時針旋轉順時針旋轉 選項 (C) (D) 選項 (E) (F) 曝光時間約兩小時多約四小時多圓弧的中心北極星天 ( 球 ) 北極 圖 9
歷屆試題 6. 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? 97 學測 ( 應選二項,(A) (B) (C) 中選一項,(D) (E) (F) (G) 中選一項 ) 地點日期 (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 圖 14
歷屆試題 6. 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? 97 學測 ( 應選二項,(A) (B) (C) 中選一項,(D) (E) (F) (G) 中選一項 ) 地點日期 (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 圖 14
歷屆試題 7. 圖 22-24 分別是昴宿星團 仙女座大星系 M31 天琴星座的影像 下列選項何者正確?( 應選二項 ) 97 學測 圖 22 昴宿星團圖 23 仙女座大星系 M31 圖 24 天琴星座 (A) 仙女座大星系 M31 屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (B) 仙女座大星系 M31 不屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (C) 昴宿星團屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (D) 昴宿星團不屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (E) 天琴星座中, 肉眼可見的恆星都屬於銀河系 (F) 天琴星座中, 肉眼可見的恆星有些不屬於銀河系
歷屆試題 7. 圖 22-24 分別是昴宿星團 仙女座大星系 M31 天琴星座的影像 下列選項何者正確?( 應選二項 ) 97 學測 圖 22 昴宿星團圖 23 仙女座大星系 M31 圖 24 天琴星座 (A) 仙女座大星系 M31 屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (B) 仙女座大星系 M31 不屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (C) 昴宿星團屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (D) 昴宿星團不屬於銀河系, 是三者中最大的系統 (E) 天琴星座中, 肉眼可見的恆星都屬於銀河系 (F) 天琴星座中, 肉眼可見的恆星有些不屬於銀河系