第七章 運動中的天體

1. 第七章 運動中的天體 7-1 我們的宇宙

2. 宇宙的誕生 • 大霹靂學說：又稱「宇宙大爆炸」學說。科學家相信今日的宇宙，是由一個溫度極高 、密度極 大 、體積極 小 的點，經由大爆炸後，再經 一百多億 年的膨脹與演化而形成的。 (1)大霹靂初期，先形成結構最簡單的物質 氫 和 氦 。

3. 宇宙的誕生 (2)在大霹靂10億年後，大致已形成目前的宇宙結構，宇宙中絕大多數的物質仍然是以氫 和 氦 為主，只有極微量的其他元素。 (3)早期形成的恆星，比氦重的元素極少，但恆星內部核融合反應可形成碳、氧、鐵等元素。有些恆星死亡後發生爆炸，將物質散布到太空中，成為富含碳、氧、鐵等元素的氣體塵埃，稱為 星雲 。

4. 宇宙的誕生 (4)星雲未來可能再形成 恆星 ，甚至 行星例如： 太陽 。

6. 宇宙的誕生 • 宇宙膨脹論：西元1929年美國的天文學家哈伯發現所有的星系都有「紅位移」現象，顯示星系之間正在互相遠離，越遠的星系遠離速度越快，整個宇宙正在膨脹擴大中，於是提出了『哈伯定律』，即20世紀偉大理論之一的『宇宙膨脹論』，成為「大霹靂學說」的重要證據之一。著名的「哈伯太空望遠鏡」即為感佩哈伯的貢獻而命名(哈伯事蹟請參閱課本延伸閱讀)。

8. 距離單位 • 光年 ：光行進一年的 距離 (光速30萬公里∕秒×86400秒∕天×365天≒ 9.46×1012公里)，約1013公里。適用於恆星間、星系間的距離單位。 (1)月球與地球相距38萬公里，月光只要1.3秒就可傳到地球。 (2)太陽距地球相距1.5億公里，所以要500秒才能到達地球。

9. 距離單位 (3)離太陽系最近的恆星(人馬星座中的毗鄰星)距離地球4.3 光年。 (4)天狼星距地球約為8.7 光年；織女星約26 光年。 【註：我們看到的太陽是500秒前的太陽、8.7年前的天狼星、26年前的織女星。】

10. 距離單位 • 天文單位：以 地球 和 太陽 的平均距離＝1.5×108公里為1天文單位（Astronomical Unit，簡寫為AU )。 • 國際單位制(SI制)縮寫為ua（源自法文unité astronomique）。 • 宇宙年齡：以目前所能觀測的宇宙最遠 距離 ，來估計宇宙的最低年齡。

11. 宇宙的組織 • 宇宙：由 星系 與星系團所組成。 • 星系群：許多鄰近的 星系 所構成的的巨大集團，又稱為 星系團。如：我們的銀河系與鄰近的仙女座大星系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系等共五十多個大小星系，合稱為本星系群。

13. 宇宙的組織 • 星系：由 星團 、星雲 、 恆星 組成，如： 銀河系 。目前估計約有1000億個星系。 • 星團：由數百~數十萬顆 恆星 構成的星體。

14. 宇宙的組織 • 恆星：由星際空間中的氣體塵埃凝聚而成，以 氫 氣、 氦氣為主。其內部核心不斷以核融合的方式進行核反應產生能量、發光、發熱。如： 太陽 。目前估計約有1000億顆恆星。

15. 宇宙的組織 (1)因為幾千年來星座的形狀幾乎都沒有改變，古代中國人便以為構成星座的星體是恆久不動的，因而稱之「恆星」。事實上恆星皆會移動，只是距地球太遠，需數萬年後才能明顯察覺位置改變，如：右圖北斗七星的形狀變化。

16. 宇宙的組織 (2)夜空中看到的星星，其實都是跟太陽一樣自行發光發熱的 恆星 。 (3)恆星 是宇宙的基本成員，夜晚肉眼能見的恆星約有6000多顆，構成全天空88 個星座。(每顆星其實有近有遠，人們對天空只有平面的感覺，分不出遠近。星座的形狀純粹是人們的想像，多數恆星之間並無關聯。)

18. 宇宙的組織 • 行星：繞著 恆星 運轉，本身 不會 發光，只能接受或反射恆星的光和熱。如：八 大行星。 • 小行星：零散、不完整的石塊。

19. 宇宙的組織 • 衛星：繞著 行星 運轉，本身 不會 發光如： 月亮 。 • 彗星：由 冰雪 、微塵、稀薄氣體組成，本身 不會 發光

20. 銀河系 • 太陽系所在的星系稱為 銀河系 ，屬於螺旋星系。 • 側面看為 扁平 而 中央凸起的圓盤，狀似荷包蛋 。 10萬光年

21. 其他星系

22. 銀河系 • 蛋黃所在是銀河系的核心，稱為銀核，厚度約1.5萬光年，是由眾多、密集、且年齡較 老 的恆星所組成；旋臂上的恆星較核心的 年輕 。 • 俯視銀河系，是由數條 螺旋 狀的旋臂組成盤面，圓盤直徑約為10萬 光年。

24. 銀河系 • 太陽系位於其中一條旋臂上，距核心約有3萬光年。 • 我們所熟知的牛郎星、織女星、北極星、天狼星等，都是屬於銀河系內的恆星。

25. 太陽系的成員 • 太陽系的誕生：大約在46億年前，一團星際雲氣與微塵逐漸凝聚盤旋，形成一個扁平的圓盤系統。在中心的太陽誕生時，圍繞太陽的各類天體也逐漸成形，構成了太陽系。 • 八大行星：依據距離太陽遠近，由近到遠依序為 水 星、 金 星、 地球 、 火 星、木 星、 土 星、 天王 星、海王星。

26. 太陽系的形成

27. 太陽系的成員

28. 太陽系的成員 (1)當位於中心的太陽 核融合 啟動瞬間，強大的 太陽風 將周圍的氣體與微塵往外吹，大部分較輕的物質(例如氫、氦等)被吹至外圍 ，形成類似木星的行星，稱為類木行星　。而較重的物質則保留在內圈，形成類似地球的行星，稱為 類地行星 。(行星的各項詳細數據見課本表7-1)

29. 太陽系的成員 (2)類地行星及類木行星的比較：

30. 太陽系的成員 (3)原九大行星的第九顆　冥王星　，因為體積太小(比月球還小)，運行軌道會與海王星交會，成分與其他行星不太一樣(岩石和冰構成)，因此不屬於類地行星也不屬於類木行星。西元2006年8月24日國際天文學聯合會(簡稱IAU)，為「行星」下了新的定義，另外定義了新的「矮行星」類別，將冥王星歸類為矮行星，太陽系九大行星正式減為八大行星。

31. 太陽系的成員 (4)八大行星之最： • 距離太陽最近的是 水 星。 • 質量、體積最大的是 木 星。 • 密度最小的行星是 土 星。 • 表面溫度最高的是 金 星。 • 衛星數目最多的是 木 星。 • 沒有衛星的是 水 星、 金 星。

32. 太陽系的成員 • 小行星帶：位於 火星 和 木星 之間，存在著幾十萬顆大大小小的小行星，此區被稱為「小行星帶」。這些小行星是太陽系形成後的剩餘物質和碎塊，因木星重力的影響而無法蓄積形成較大的星體。

34. 太陽系的成員 • 彗星：主要是由 冰雪 和 灰塵 所組成的小天體，進入太陽系內部，受太陽照射時，冰雪揮發成氣體，並挾帶 灰塵噴出而形成長長的 尾巴，俗稱 掃帚星。 彗星的尾巴(彗尾)必 背向　太陽，且越靠近 太陽尾巴越 長 (如右圖所示)。

35. 彗星(俗稱掃帚星) 冰雪和 灰塵構成 彗星靠近太陽時，外圍受熱成為氣體，因為太陽風的因素，噴出的氣體以遠離太陽方向噴出

37. 太陽系的成員 (1)週期性彗星：軌道呈狹長偏心率大的橢圓形，如：哈雷彗星週期約76 年。

38. 太陽系的成員 (2)非週期性彗星：軌道呈拋物線形，只靠近太陽一次便一去不回。如：臺灣於西元2007年7月發現的鹿林彗星。

39. 太陽系的成員 • 流星：太空中飄浮的碎石顆粒、彗星經過所殘留的碎屑、小行星等，受地球引力影響而掉入 大氣 層，與空氣摩擦而燃燒，稱為 流星 。未燃燒完而撞擊地面者，稱為隕石　，可能會形成隕石坑、甚至引發災害。 (1)沒有大氣的星球不會產生流星的現象，如：　水星　和　月球　。

41. 比較—彗星與流星的差別

42. 探索生命 • 地球提供生命形成育發展的因素： (1)距離 太陽 的遠近 適中 －溫度適宜。 (2)存在大量液態水。 (3)固體外殼－提供生物不同棲息場所。 (4)擁有 大氣 －保護生命並提供呼吸。

43. 探索生命 • 金星(Venus)：大氣 濃密 ，CO2占96%，溫室效應 強 。 • 火星(Mars)：大氣　稀薄　，CO2占95%，溫室效應 不足

44. 恆星亮度與星等【補充教材】 1.決定恆星亮度的因素： • 發光能力的強弱。 • 與地球的遠近。 2.星等 • 恆 星亮度的單位。 • 亮度越高，數值越 小 。 • 每差1星等，亮度差2.5 倍。 • 人類肉眼可觀察到最微弱亮度為6 星等。

45. 星星亮度 太陽 亮度-26.1 天狼星 亮度-1.6 (夜晚中最亮)