天象與宇宙
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天象與宇宙 . 朱明中 香港中文大學物理系. 特殊天象 – 金星凌日 – 雙彗星 從天象到宇宙觀. 金星凌日. 金星走過地球太陽之間 : 08/06/2004 上次為 1882 年,下次 2012 年 : 沒有在生的人觀看過 週期為 8, 121.5, 8, 105.5 年. Downloaded from http://sunearth.gsfc.nasa.gov/sunearthday/2004/index_vthome.htm. 金星凌日.

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天象與宇宙

朱明中

香港中文大學物理系


特殊天象 –金星凌日 –雙彗星

從天象到宇宙觀


金星凌日

金星走過地球太陽之間: 08/06/2004

上次為1882年,下次2012年: 沒有在生的人觀看過

週期為8, 121.5, 8, 105.5 年

Downloaded from http://sunearth.gsfc.nasa.gov/sunearthday/2004/index_vthome.htm



開普勒(J. Kepler) 於1629年推算出金星凌日的時間(1631)

哈雷(E. Halley) 於1691年提出利用金星凌日觀測量度地日距離(天文單位AU)→太陽系大小

金星凌日歷史

Horrocks, Crabtree 於1639首次觀測到

Encke 於1824發表頗準確天文單位(153,340,000km)

Downloaded from http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Halley.html


金星凌日歷史

英、法、奧一百二十位天文學家於1761, 1769 組織大型觀測,包括Cook 上尉→

發現澳洲


Pierre J. Janssen

金星凌日歷史

法國天文學家Pierre Janssen 為準確紀錄1874金星凌日時間設計旋轉式照相機,日後發展成電影攝影機


金星凌日歷史

俄國科學家 Mikhail Vasil‘evich Lomonosov 於1761年觀測金星凌日發現金星有大氣層

→地球外的世界?

→地球外的生物?

1874年首次有觀測隊到中國觀測金星凌日


金星凌日: 8/6/2004

在香港可以觀測

第一次:

以H-alpha 濾鏡觀測

以數碼技術觀測


2003/05/07 從中大以H-alpha 濾鏡拍攝之水星凌日


尼特 彗星(2004)

哈爾博普 彗星 (1997)

彗星


Kuiper Belt

柯伊伯帶

(Kuiper 1951): 太陽系原行星盤(proto-planetary disk)遺留物,含上億計彗星漂浮於海王星軌道以外

大小~ 10’s km

距離~ 30-100 AU’s (1 AU ~ 1.5x108 km)

骯雪球‘dirty snowballs’

Animation and figure by NASA


彗星–美麗而危險的殺手!

某一天你上學時‧‧‧


Comet Shoemaker-Levy 9

若木星、土星減磅二十倍:

地球平均每十萬年受滅絕性撞擊!


約一百億公里

宇宙的規律

亞里斯多德: 四元素- 火、土、風、水 運動- 風、火上升,水、土下沉,天體以地球為中心作圓周運動

宇宙有幾大?


銀河系

→超星系團

星系團

一百億公里

其他太陽系

百萬光年

幾十光年

幾十光年

十萬光年

十億光年

宇宙結構

太陽系→

一光年~十萬億公里


牛頓的力學宇宙

伽利略

開普勒

牛頓

力學三定理+萬有引力


慣性

重力

蘋果與月亮運動本質一樣!



牛頓萬有引力

宇宙萬物皆相吸引,引力與距離平方成反比

  • 萬有引力-無形無影之手

  • 萬有引力即時傳播至無限遠 每一物體與宇宙所有物體相連

  • 宇宙必需無限

  • 但推算頗準確(如金星凌日)


愛因斯坦相對論

時間、空間皆相對,時空一體

沒有引力,只有時空彎曲

質能對等 E = mc2


相對論宇宙觀

質能轉換 - 核能→星光

重力塌縮 - 黑洞

宇宙膨脹


1998 Science Magazine Discovery of the Year: 宇宙膨脤加速→真空斥力!

真空斥力

愛因斯坦發現時空本身亦可有引力或斥力→宇宙常數


思想無窮

人生有限


特殊天象 –金星凌日 –雙彗星

從天象到宇宙觀


參考

  • Timothy Ferris, ‘Coming of Age in the Milky Way’ (Morrow, New York, 1988); 銀河系大定位, 張啟陽譯(遠流); ‘The whole shebang : a state-of-the-universe(s) report’, (Simon & Schuster, New York, 1997); 預知宇宙紀事,林淑貞,林宏濤譯(商業周刊出版股份有限公司, 1998).

  • Brian Greene, ‘The Elegant Universe’ (Norton, New York, 1999); http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program_t.html

  • Michael Seeds, ’Foundations of astronomy’ (Thompson, 2004).

  • 天文園 www.phy.cuhk.edu.hk/astroworld

  • 香港太空館 http://www.lcsd.gov.hk/CE/Museum/Space/index.htm

  • 美國太空總署http://science.nasa.gov/


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