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天文探索

天文探索. 這是獵戶座的火鳥星雲！. 你看到這麼漂亮的星雲， 你最想知道什麼？ 距離我們多遠？. 怎麼測距離呢？. 使用激光的發射與回收？ 如同聲納測距一般！ 只是將聲波改成光波而已！ 先在月球表面放一反射鏡， 再發射激光對準反射鏡。 測出光發射與回收時間差！. 月球距我們多遠呢？. 放好反光鏡，從地球發射激光， 來回需時 2.56 秒。 月球距地球算出來了嗎？ 300000×2.56÷2=38400km 。 超精密的喔！ 誤差在 10cm 以內耶！. 這個方法有什麼缺點？. 人類可以登陸的只有月球而己！ 近來利用精神號登陸火星！

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Presentation Transcript

  1. 天文探索

  2. 這是獵戶座的火鳥星雲！ • 你看到這麼漂亮的星雲， • 你最想知道什麼？ • 距離我們多遠？

  3. 怎麼測距離呢？ • 使用激光的發射與回收？ • 如同聲納測距一般！ • 只是將聲波改成光波而已！ • 先在月球表面放一反射鏡， • 再發射激光對準反射鏡。 • 測出光發射與回收時間差！

  4. 月球距我們多遠呢？ • 放好反光鏡，從地球發射激光， • 來回需時2.56秒。 • 月球距地球算出來了嗎？ • 300000×2.56÷2=38400km。 • 超精密的喔！ • 誤差在10cm以內耶！

  5. 這個方法有什麼缺點？ • 人類可以登陸的只有月球而己！ • 近來利用精神號登陸火星！ • 還有那個是人類可以利用器具登陸的呢？ • 無法登陸，無法裝反光鏡 • 激光法不可行！

  6. 想一想有什麼方法吧！ • 跑得很快！→至少不會比光慢！ • 可以穿越真空！ • 你想到什麼了？ • 雷達！就是它！

  7. 火星測距 • 從地球上向火星發射無線電波， • 經過 500 秒後收到反射波， • 此時火星和地球的距離是… • ( 300000 × 500 ) ÷ 2 ＝ • 75000000

  8. 克卜勒行星運動定律 • 第一運動定律： • 行星軌道是橢圓形 • 主星在焦點之一。

  9. 第二運動定律 • 第二定律：行星與太陽的連線在相同的時間內掃過相同的面積 (近日點星球的速度最快)！

  10. 克卜勒行星第三運動定律 • 行星與太陽的平均距離 R 的立方，與行星繞太陽週期 T 的平方之比值對各個行星皆相同。

  11. 火星的距離 • 經過長期的觀測， • 發現火星的公轉週期是 1.88 年， • 請問火星平均距離太陽多遠？ • 1 (年) 2 : 1 (天文單位) 3＝ 1.88 2 : X 3 • X ＝ 1.523天文單位。

  12. 什麼是天文單位？ • 就是以地球到太陽的距離為單位。 • 像火星到太陽的距離就是 • 地球到太陽距離的1.523倍。 • 所以稱這距離為1.523天文單位。

  13. 這種測距法有何問題？ • 僅能測量行星與恆星的距離！ • 地球到其他恆星的距離呢？

  14. 視差法(三角測量法)

  15. 基線的選擇 • 地球直徑可以做為基線， • 相隔12小時對某星體進行觀測， • 並測量兩者的夾角。 • 即可計算我們與該星體的距離。 • 還可以用什麼當基線呢？ • 哦！地球公轉的直徑！

  16. 上圖利用α(角秒) / 3600 x 600 x 600 = 1 AU / 2 π d 式子所求出當 1角秒時的距離 d 稱為 1秒差距。 • 1秒差距約為 3.26 光年 。 • d = 206265 / α AU • 或 d = 1 / α秒差 (parsecs ; pc) • 例如：α = 0.2"則距離 = 5 秒差。

  17. 範例 • 已知南門二的視差是 0.78 角秒， • 其距離地球有多遠？ • 150000000 × cot 0.78”＝3.967 × 1013 • 3.967 × 1013 ÷ ( 9.46 × 1012 ) ＝ 4.19 (光年)

  18. 最遠的測距 • 目前你們人類可以測的角度， • 最小是0.01角秒。 • 所以，最大的測距是3.26×100光年 • 背景就是比鄰星，南門二c星。

  19. 光譜法 • 基本原理是 • 利用視星等與絕對星等的差別 • 再依據光的強度與光源距離成平方反比。

  20. 如何操作？ • 1.拍攝距離我們比較近的恆星光譜 • 然後按恆星表面溫度將光譜分類。 • 2.利用視差法求得實際距離， • 而把視亮度轉換成真正的光度。 • 3.光譜類型和光度繪在一張表( 即赫羅圖) 上 。

  21. 範例 • 若A型光譜的恆星，絕對亮度是 1 等 • 今觀測到一顆恆星其光譜也是 A 型 • 但是其視亮度為 11 等， • 其距離地球多遠？ • 所謂絕對星等，乃是將恆星放到10倍秒差的遠處所觀察到的亮度。 • 約等於32.6光年！

  22. 11 等星的視亮度是 1 等星的 • 1 / 10000 。 • ( 差 5 等亮度差 100 倍 ) • 根據亮度和距離的平方成反比可得其距離是 32.6 光年的 100 倍。 • 所以這顆恆星就距離地球 32.6 × 100 ＝ 3260 (光年)

  23. 這種方法可以無遠弗屆嗎？ • 抱歉！最遠測距是30000光年！ • 你們人類滿足了嗎？

  24. 變星法 • 變星是指視亮度會隨時間變化的恆星。 • 主要分成：規則性和不規則性。 • 不規則性的變星： • 像超新星爆炸就是一種， • 其亮度瞬間提高，而後慢慢黯淡 • 而不會有週期性的回復。

  25. 規則性變星 • 一種是食變星，這是因為這顆恆星實際上是雙星互繞，而當彼此遮掩的時候，光度就會變化，不過這個和恆星的內部結構無關，所以這裡不提。 • 另外一種是脈動變星，脈動的意思是恆星會自行膨脹和收縮，好像脈搏一樣，從而做成光度的循環變化。

  26. 根據週期的光度變化曲線和光譜 • 將變星分類。 • 例如最有名的造父變星， • 另外還有天琴座 RR 變星、 • 室女座 W 型變星。

  27. 分類後，我們先找尋可以用光譜測距的變星，發現同一類的變星它們的光度會和週期形成一個關係，我們稱之為周光關係。分類後，我們先找尋可以用光譜測距的變星，發現同一類的變星它們的光度會和週期形成一個關係，我們稱之為周光關係。 • 測出的週期，推得應有的光度，再利用光度和視星等求出實際的距離。

  28. 範例 • 發現一顆造父變星， • 經測量其光度變化週期為 12 天， • 視亮度為 14.8 等， • 其距離地球多遠？ • 查圖表後週期是12 天的造父變星 • 其亮度為太陽的 10000 倍。

  29. [ 14.8 - ( -5.2 ) ] ÷ 5 ＝ 4 ( 視亮度只有絕對亮度的 1 / 1004 ) • 1004＝ 100002 • 32.6 × 10000 ＝ 326000 (光年)

  30. 其他方法 • 新星與超新星法！ • 紅位移法！ • 時間有限，下次有機會再見了！

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