Transcript 2.1~2.2

2
課本P26-47
P.17
宇宙中的地球
2.1
2.2
2.3
2.4
人與宇宙的連結─天文學
仰望穹蒼─解讀天象
認識星空與星空的規律變化
宇宙的本質與宇宙中的地球
課本P26-28
P.17
2.1 人與宇宙的連結─天文學
2.1.1
天文學的誕生
2.1.2 天文學的進展
＊本節內容，請參閱課本及地科學習網
自我學習，並完成講義內容。
＊【加分活動預告】：同學可於第二次段
考前前往「台北市立天文科教館」參觀，
保留票根、浮貼於講義 P.145 活動一，老
師會於批改該次作業時加20分。
Go to 2-2
2.1.1天文學的誕生
課本P26-28
P.17
「宇宙是什麼？」
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。
西方天文學






課本P26-28
P.17
依巴谷將天上恆星依亮度分為六個等級(視星等)。
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。
日心說：16世紀 哥白尼 提出以太陽為中心的模
型。
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。
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。
牛頓
________發現萬有引力。
地心說宇宙模型
圖片來源http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:Cellarius_ptolemaic_system.jpg
2.1.2 天文學的進展
課本P29
P.17
• 18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。
圖 2.3 1970年英國郵政為紀念皇家天文學會成立150 週年所發行的郵票，
其創辦人威廉．赫歇爾手中還拿著顯示天王星及其兩顆衛星的圖示。
19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。
太陽光譜
圖片來源http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%85%89%E8%AD%9C
哈柏（Edwin Powell Hubble，1889∼1953）應用光
譜的分析研究銀河系外的星系，除了將星系依形態分
類，也發現了宇宙的膨脹。
螺旋星系
橢圓星系
圖片來源http://zh.wikipedia.org/zhtw/%E6%98%9F%E7%B3%BB%E5%88%86%E9%A1%9E
棒旋星系
19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。
▲ 全世界口徑最大的無線電望遠鏡, 直徑 300 公尺, 位於波多黎各的阿瑞西伯
圖片來源：google earth
(Arecibo) 山谷
中美合作的「宇宙微波背景輻射陣列（AMiBA）」，
由我國主導研製的活動平台式毫米波望遠鏡，命名為
「李遠哲陣列」。
圖片來源:http://www.phy.bris.ac.uk/groups/astrophysics/gifs/amiba_x3.jpg
20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。 P.17
課本圖 2.5
在大氣層外的哈柏太空望遠鏡
2.2 仰望穹蒼─解讀天象
2.2.1 天文學的第一步：
觀測－可見與看不見的宇宙
2.2.2 隱藏在星光中的奧秘
課本P29
P.17
課本P29
P.17
2.2.1 天文學的第一步：
觀測―可見與看不見的宇宙
人類如何『觀看』宇宙？
Q1：肉眼真的『看見了』宇宙嗎？
Q2：現今天文科學家瞭解宇宙的主要方法是從
分析天體發出的哪種訊息著手？
光(電磁波)
天體發出的訊息-- 電磁波


課本P29
P.17
光
電磁波：物體熱輻射傳播的形式，以__速
傳遞。
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(如圖)。
Q:天體輻射出的電磁波，有哪些波段可以穿透大氣層？
大氣窗
▲電磁波的波段範圍及地球大氣的透明度
•只有可見光、某些波段的無線電波及少許的紅
外線可以穿透大氣。
可見與看不見的宇宙
課本P29
P.17
天體輻射出的電磁波僅有部分波段能夠穿
透大氣抵達地面，稱為「大氣窗」。
 可見光及部分波段的無線電波幾乎可完全
穿透大氣。
 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)。
 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。

【例題】

P.18
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
課本P30
P.18
2.2.2 星光的秘密
參宿四
南河三

星星看起
來相同嗎？
 有亮有暗
 顏色不同
 大小…
天狼星
星光探秘－天體的亮度

課本P30
P.18
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
I = L/(4πd2)
d：恆星與地球的距離
L：恆星的光度
(Luminosity) ＝天
體每秒 由其表面所
輻射出 的總能量
單位－瓦(J / sec)
4πd2=球面積
天體的亮度

課本P30
P.18
天體的視亮度除了與星球本身的發光強度(光度)
成正比、也與距離的平方成反比。
課本圖2-19
星等：亮度的表示方法
星等的劃分：



課本P30
P.19
古人將天上可見最亮與最暗的星星亮度分為1～6
六個等級，星星愈亮，星等的數字愈小。
今以儀器測量， 1 等星比 6 等星亮約 100 倍。
若1~ 6等星的亮度分別為Ι1,Ι2,Ι3,Ι4,Ι5,Ι6
I1 I 2 I 3 I 4 I 5




r
I2 I3 I4 I5 I6
I1 ＝ 100 ＝ r5 →
5
r  100  2.512
I6
星等差一等亮度比為2.512倍
星等差5等亮度比＝ (2.512)5 =100倍
星等與亮度





P.19
2 等星比 3 等星亮 2.512 倍， 3 等星比 4 等星
亮 2.512 倍，
－1 等星的亮度是3 等星的幾倍？
 (2.512)[3-(-1)] = (2.512)4倍 = 約 40 倍
運算技巧：
根據定義， (2.512)5 = 100 ，
所以 (2.512)4 = (2.512)5-1 =100÷2.512 ≒ 40
星等差4等亮度比＝ (2.512)4 = 40 倍
公式：a等星的亮度約為b等星的(2.5)
b-a
倍
【例題】
P.19
已知滿月約為－12星等，太陽約為－26星等，
則太陽的亮度(I日)大約是滿月(I月)的幾倍？
【答】
I日/I月＝ (2.512)-12-(-26)
＝ (2.512)14
＝ (2.512)5×2 × (2.512)4
＝1002 × 40
＝ 40萬倍

星等：亮度的表示方法


課本P30
P.19
視星等：不考慮距離因素，以觀測者在地球
上所見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2.512倍
(星等差5等，亮度比100倍)
 一般肉眼可見極限星等約為6等星
絕對星等：將星星放到32.6光年(10秒差距)
遠時的視星等(仍使用星等分級，星等差一
等，亮度比約為2.512倍)。可代表恆星的發
光能力(光度)
常用的天文距離單位
1.
2.
3.
課本P31
P.29
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，有
時空的意涵
 常用於表示太陽系之外的天體距離
秒差距（ pc ， parsec）： 1 pc≒3.26
光年，為天文學家常用的單位
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
課本P30
P.19
天狼星-1.5等
-12.5等
-26.7等
視星等與絕對星等示意圖
A
視星等 -26.7
B C
0.0
A B
1.3
C
絕對星等 4.8 0.45 -7.15
A
B
C
太陽
織女星
天津四
26.5光年
1600光年
A.太陽
B.織女星
C.天津四
32.6光年
【例題】
【99學測】
P.19
表2 為恆星資料，依據表
視 絕對
中恆星的顏色、視星等、 恆星 顏色 星等 星等
絕對星等，判斷哪一顆星
甲
黃
4
6
與地球的距離大於3 2.6
乙
藍
8
11
光年？(絕對星等為星星
距地球3 2.6 光年的亮度)
丙
紅
7
9
(A) 甲恆星 (B)乙恆星 (C)
白
3
2
丙恆星 (D)丁恆星 【答】D 丁
【解析】同一恆星距地球愈遠看起愈暗、星等數值則
愈大。若恆星實際距離大於 32.6 光年時，從地球看來
的亮度(視星等)較將其置於32.6光年時(絕對星等)暗，即
視星等數值大於絕對星等。
提案






一公司在廁所小便斗上面貼紙條，寫著：
“向前一小步， 文明一大步。”
結果地上仍有許多尿漬。
後來公司認真反思，改成：
“尿不到便斗裡 說明你短,尿到便斗外說明
你軟。 ”
結果地上立即乾淨許多。
這個案例告訴了我們：「提案」一定要具
體，確切，擊中要害！
恆星的顏色與表面溫度
輻
射
強
度
能
量
（
焦
耳
／
平
方
公
分

輻射強度
最大的光
的輻射曲線
太陽的輻射曲線
·
秒
）
天體會發出各種波長的
光(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。
可見光
課本P31
P.20
恆星的溫度與顏色



表面溫度較高的星球
所發出的熱輻射,其
能量分布偏重於波長
較短的電磁波
表面溫度高的星球，
能量分布偏重於較短
波長(紫外線)側，所
藍
以顏色偏____
表面溫度低的星球，
能量分布偏重於較長
波長(紅外線)側，所
紅
以顏色偏____
課本P31
P.20
課本P31
P.20
常見恆星的溫度與顏色
表面溫度(K) 20000
星色
代表星
藍白
天狼星
織女星
參宿七
10000
6000
4500
3000
白
黃
橙
紅
牛郎星
太陽
心宿二
大角星
參宿四
天文常用的溫度單位

K（凱氏溫標、絕對溫標）
 Δ1K ＝ Δ1℃（間隔一樣）
 0(零) K = - 273℃（原點不同）
絕對溫度（ K ）＝攝氏溫度（ ℃ ）＋273

3 K= - 270度C（宇宙背景輻射）
【例題】
【98學測】
P.20
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)
星名 天蝎α
視星等 1.09
顏色
紅

(B)
獵戶β
0.12
藍
(C)
太陽
－26
黃
(D)
(E)
海王星 火星
約8
－2～2
藍
紅
【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。
Take a break

某人吃早餐時，他的妻子走到他後面，給
他後腦一巴掌。
「我在你褲袋裡發現一張紙條，上面寫著
瑪莉露的名字，」
她怒氣沖沖的說，「你最好解釋一下！」
「親愛的，妳冷靜點，」那人回答，
「妳還記得我上星期去馬場嗎？那就是我
投注那匹馬的名字。」
第二天早上，他的妻子又悄然躡步走到他
後面給他一巴掌。
「妳這是幹什麼？」他責難說。
「你那匹馬昨夜打電話來。」
團結力量大