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通識教育中心　九十五學年度第二學期 科普經典導讀 GENS-352-01-A1 漫遊物理世界 A Physics Odyssey in the New Century

通識教育中心　九十五學年度第二學期 科普經典導讀 GENS-352-01-A1 漫遊物理世界 A Physics Odyssey in the New Century. 授課教師 金升光 上課時間　週二下午 13:10~15:00. 不同電磁波段及其他 探索宇宙的利器. 提　要. 不同波段的天空 可見光 無線電波與次毫米波陣列 X 光與 γ 射線 微中子與重力波 巡天觀測與虛擬天文台. 光是一種電磁波. 圓盤繞射 ( 電腦模擬 ). a = 5 km  = 2.2  m （ 波長） r = 19.2 AU.

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通識教育中心　九十五學年度第二學期 科普經典導讀 GENS-352-01-A1 漫遊物理世界 A Physics Odyssey in the New Century

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  1. 通識教育中心　九十五學年度第二學期科普經典導讀GENS-352-01-A1漫遊物理世界A Physics Odyssey in the New Century 授課教師 金升光 上課時間　週二下午13:10~15:00

  2. 不同電磁波段及其他探索宇宙的利器

  3. 提　要 • 不同波段的天空 • 可見光 • 無線電波與次毫米波陣列 • X光與γ射線 • 微中子與重力波 • 巡天觀測與虛擬天文台

  4. 光是一種電磁波 圓盤繞射(電腦模擬) a = 5 km  = 2.2 m（波長） r = 19.2 AU (Simulation generated by S.K.King) 電磁波頻譜 Chandra: The X-ray Astronomy Field Guide (http://chandra.harvard.edu/field_guide.html)

  5. 電磁波頻率,波長與能量 (Electromagnetic spectrum)

  6. 不同頻率電磁波的應用

  7. 不同頻率電磁波的應用(續)

  8. 銀河系在不同電磁波段的面貌

  9. 銀河坐標系統下顯示的全天星座

  10. 可見光下的銀河面貌

  11. 藍 綠 紅 COBE衛星紅外線(假色影像)

  12. COBE衛星紅外線(假色影像)

  13. COBE衛星紅外線(假色影像)

  14. COBE衛星紅外線(假色影像)

  15. 無線電波(假色影像) 顯示天空中氫原子的分布,這是多座無線電波望遠鏡在波長21公分的觀測結果 Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  16. γ射線 (假色影像) 銀河盤面上的γ射線大多是由宇宙線和星際介質交互作用的結果 Image courtesy of CGRO/NASA

  17. 蟹狀星雲(M1) ­中國超新星(西元1054年)

  18. 可見光望遠鏡:集光能力

  19. 可見光望遠鏡:主動光學

  20. 可見光望遠鏡:主動光學

  21. VLT

  22. 銀河中心附近星球的運動

  23. 銀河中心附近星球的運動

  24. 哈伯深景

  25. 哈伯深景 Credit: Walter Feimer/STScI

  26. Hubble Ultra Deep Field

  27. 無線電波望遠鏡 Karl Jansky 為研究短波信號(20.5 MHz,波長14.5公尺)所建造的天線. 天線可以旋轉而測量出信號發射的方向.Jansky用這個天線測量到銀河系放出來的無線電波,在銀河中心也就是人馬座的方向最強. Jansky現在定義為能通量(flux)的單位 1 Jy = 10-26 W/m2/Hz Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  28. 無線電波干涉儀VLA(Very Large Array) Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  29. 銀河中心的無線電波影像(VLA) 透過波長3.6公分的無線電波觀測到的銀河中心景象.中心亮點就是著名的人馬座A*,很可能就是銀河系中心的黑洞所在.四周游離的氣體則形成了迷你型的螺旋臂繞著銀河中心運動.照片的視野是1.7角分(arcmin),約相當於十幾光年的範圍.這是VLA在1993年的觀測結果. Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  30. 無線電波干涉儀VLBA The Very Long Baseline Array 由十座直徑25公尺的天線所組成 Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  31. 無線電波干涉儀VLA Image courtesy of NRAO / AUI / NSF

  32. 次毫米波陣列(SMA)

  33. SMA 測量火星溫度 2001年9月26日，SMA觀測到火星表面之熱輻射以及其薄薄大氣中之CO氣體。上述之熱影像是用來製作附圖中之假色影像，顯示火星表面上的溫度分布（由藍到紅表示溫度增加）。如同預測，面對太陽的行星西側（右手邊）要較東側（左手邊）來得溫暖，與地球上夜間較白天涼爽的道理相同。白線表示延著不同視線穿過火星大氣所觀測到之CO氣體標記，我們由此可得出大氣溫度為高度的函數。火星因受到從2001年6月下旬一直持續到該年10月的全球性沙塵暴影響，其大氣在這一陣子異常地溫暖。

  34. SMA：次毫米波陣列望遠鏡

  35. SMA望遠鏡座落在夏威夷山頂 2002年十月

  36. 下一代的次毫米波陣列:ALMA

  37. 用紅外線看宇宙 NASA最新的紅外線太空望遠鏡Spitzer(SIRTF) 2003年8月由Delta II火箭載運升空,預計任務壽命三到五年. Credit: NASA/JPL-Caltech

  38. Spitzer 用紅外線探測宇宙Spitzer Credit: NASA/JPL-Caltech

  39. 用紅外線看螺旋星系 M51的紅外線四色假色影像 3.6mm(藍),4.5mm(綠),5.8mm(橙), 8.0mm(紅)可以顯示出氣體,塵埃, 和星球的分布. 下圖是可見光的影像. Credit: NOAO/AURA/NSF Image credit: NASA/JPL-Caltech/R. Kennicutt (Univ. of Arizona)

  40. X-光下的宇宙 ESA的X光太空望遠鏡 XMM-Newton 1999年十二月由亞利安五號火箭發射進入軌道 NASA的X光太空望遠鏡 Chandra 1999年七月由太空梭哥倫比亞號發射進入軌道 Image courtesy of ESA

  41. X-光是如何產生的？ 帶電粒子減速 反康普敦效應 原子能階躍遷 高速帶電粒子在磁場中運動(同步輻射) Chandra: The X-ray Astronomy Field Guide http://chandra.harvard.edu/field_guide.html

  42. ChandraX光望遠鏡

  43. 宇宙深處的X光影像(Chandra) The Chandra Deep Field North 這是累積從1999年11月到2002年2月間,其中23天觀測相當於滿月大小五分之三的某一固定天區得到的結果.影像中有超過五百個X光源,很可能大部分都是星系中心的超重黑洞(supermassive black hole)所放射出來的.和可見光(譬如哈伯太空望遠鏡)或其他波段的觀測結果相比較,可以使我們更瞭解這些超重黑洞的歷史和起源. Credit: NASA/CXC/PSU/D.M.Alexander, F.E.Bauer, W.N.Brandt et al.

  44. Ｘ光下的星系間介質 Abell 2029 星系團 可見光和X光組合影像 可見光 (Credit: Optical: NOAO/Kitt Peak/J.Uson, D.Dale; X-ray: NASA/CXC/IoA/S.Allen et al.)

  45. Ｘ光下的星系間介質 星系團MACSJ1423.8+2404 可見光和X光組合影像 可見光 (Credit: Optical: NAOJ/Subaru/H. Ebeling; X-Ray: NASA/CXC/IoA/S.Allen et al.)

  46. 銀河中心熱氣的X光影像 這是Chandra望遠鏡十多次不同觀測的組合影像.不同的顏色分別代表低(紅色),中(綠色),高能(藍色)的X光.照片涵蓋範圍大約是銀河中心130光年的區域.除了上千個點光源,最明顯的就是瀰散的炙熱氣體,溫度可以高達幾千萬度,甚至更高.提供研究銀河中心超重黑洞與周圍介質交互作用的線索. NASA/CXC/UCLA/MIT/M.Muno et al.

  47. 銀河中心的X光影像(Chandra) (Credit: NASA/CXC/MIT/F.K. Baganoff et al.)

  48. NGC 6240的雙核心(Chandra) Chandra拍攝到的NGC 6240星系核心,顯示出似乎有兩個超重黑洞存在.NGC 6240是一個星遽增星系.星球以極快的速度誕生.這可能是兩個星系相互碰撞的結果.下圖是可見光的影像. Credit: 2.2m Telescope, La Silla, Chile, ESO, MPI, W. Keel (UA) Credit: NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.

  49. 蟹狀星雲中心的波霎(Chandra) Chandra累積幾個月的觀測結果顯現出蟹狀星雲波霎周圍環境的變化和前所未見的細節.下圖是X光和可見光的組合影像. (Credits: X-ray: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.; Optical: NASA/HST/ASU/J. Hester et al.) Credit: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.

  50. 蟹狀星雲(M1) ­中國超新星(西元1054年)

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