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10-3 天文觀測

10-3 天文觀測. 序幕：使用天文望遠鏡. 恒星 ： 1609 伽利略 太陽 黑子 、木星 衛星 銀河系 ： 1784 赫歇爾 William Herschel 　發表銀河系模型 星系 ： 1923 哈伯 Mt. Wilson 天文台 , 仙女座大星系 M31 宇宙膨脹 ： 1929 哈伯 距太陽系愈遠的星系 , 愈快速度離開. 近代天文觀測. 1957 ： USSR Sputnik 首顆人造衛星 1958 ： USA 探險家一號 發現地球有范愛倫輻射帶。 1960 ～： Apollo 登月計畫

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10-3 天文觀測

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Presentation Transcript

  1. 10-3 天文觀測

  2. 序幕：使用天文望遠鏡 • 恒星：1609 伽利略 太陽黑子、木星衛星 • 銀河系：1784 赫歇爾William Herschel　發表銀河系模型 • 星系：1923哈伯Mt. Wilson天文台,仙女座大星系M31 • 宇宙膨脹：1929 哈伯 距太陽系愈遠的星系,愈快速度離開

  3. 近代天文觀測 • 1957：USSR Sputnik首顆人造衛星 • 1958：USA 探險家一號 發現地球有范愛倫輻射帶。 • 1960～：Apollo登月計畫 • 1970、80：行星探測計畫 • 1994：哈伯太空望遠鏡升空 • 2000：International Space Station

  4. 哈伯太空望遠鏡HST • 1994年，鏡片矯正 • 傳回許多清晰的影像， • 觀測到許多天文現象， 資料來源：美國國家太空總署（NASA），太空望遠鏡科學研究所（STScI，Space TelescopeScience Institute）。

  5. 台灣的天文觀測計畫 • SMA：次毫米波陣列計畫(Hawaii) • TON：日震觀測網 • TAOS：中美掩星計畫(Kuiper Belt) • TOT：台灣一米光學望遠鏡 • BATC：多色測光巡天計畫

  6. 10-4 地面觀測環境和觀測儀器 a電磁波 b光學望遠鏡 c電波望遠鏡成像原理

  7. 10-4 A電磁波 • 電磁波：天體輻射出來 • 依照波長來排序，分成 　伽瑪（γ）射線、X射線、紫外線、　　　　可見光、紅外線、無線電波。

  8. Gamma-ray X-ray Ultra-violent Violent Red Infra-red 波長變長 Microwave Radio 全波段電磁波圖

  9. 不透明 大氣Window 地球表面

  10. 受到大氣層吸收的影響 在地面，光學望遠鏡接收可見光、電波望遠鏡接收無線電波； 其他則是安置在地球軌道上衛星觀測（γ射線、紫外線、X射線及紅外線）

  11. SST (Infra Red) Hubble (Visible, IR) Chandra (X-ray) Compton (Gamma-Ray)

  12. 地面上研究宇宙的工具 • 可見光波段：光學望遠鏡 • 無線電望遠鏡 • 接收氫原子、CO等分子所發射的電波， • 用於研究星雲 • 白天晚上均可使用 • 組成陣列Array使用，威力驚人。

  13. 天文台的選定 • 視相(大氣寧靜度) • 視度(天空透明度) • 睛天數 • 交通及＄＄ p. 166

  14. 光學望遠鏡所受到的限制 • 時間的限制：白天無法觀測 • 光害的限制：都市無法觀測 • 大氣擾動的限制 • 大氣消光限制（灰塵愈多， 消光愈嚴重） 大型天文台都蓋在高山上

  15. Taiwan in Hawaii • SMA 次毫米波陣列電波望遠鏡2 x 6m (中2美6合作) The best in the World • HawaiiMauna Kea(夏威夷 毛納基 山高 4200m)

  16. 天文望遠鏡 telescope • 地面光學望遠鏡 • 鹿林山 (Taiwan) • 日本 Subaru • 美國 Hawaii 電波望遠鏡 -波多黎各 -VLA新墨西哥 • 軌道衛星 • 哈伯 • 錢德拉

  17. 10-4 B光學望遠鏡 • 依據成像原理，可分成反射式和折射式兩種。

  18. 同口徑的反、折射式相比 • 反射鏡具有鏡面研磨較容易、鏡片容易支撐和鏡筒較短等優點 • 目前大型望遠鏡都採用反射式。

  19. 目鏡 聚光力,解析力 物鏡 b1折射式望遠鏡及成像原理 解析力:鑑別兩顆星的能力　口徑大，解析力大

  20. 折射式望遠鏡的缺點 色差

  21. 物鏡 目鏡 b2反射式望遠鏡及成像原理 牛頓Type (凹面鏡聚光) 蓋賽格林Type

  22. 像差 反射式望遠鏡的缺點 (球面鏡) (抛物面鏡)

  23. 物鏡焦距 Fo 倍率＝ 目鏡焦距fe 望遠鏡三大能力 聚光力、解析力、放大力 • 口徑D愈大聚光力愈強、解析力愈高。 • 倍率藉由目鏡焦距改變來調整。

  24. 效大倍率 • 放大率(Magnification)：　MX = Fo／Fe〔物鏡焦距與目鏡焦距比值〕 • 倍數迷思進入鏡筒的光為定值，放大影像，影像變暗 • 不同焦距的目鏡，不同的放大率。 • * 買望遠鏡：口徑愈大愈好。 • 雙筒望遠鏡　7 x 50 (7倍，50mm)

  25. 選擇望遠鏡的考量 • 聚光力與口徑D平方成正比口徑愈大，聚光能力愈強。例：人眼瞳孔D=0.8cm，望遠鏡D=24cm聚光力＝ (24/0.8)2＝900ｘ　(倍) • 解析力與口徑D成正比口徑愈大， 解析力愈強(可解析角度愈小)解析角 (秒角)：α= 1.22 λ/D。

  26. 望遠鏡的解析度 解析力強 Poor

  27. 望遠鏡架台：赤道儀和經緯儀

  28. c3電波望遠鏡成像原理 接收 碟型天線(反射器) 放大器 電腦記錄器 資料來源：Michael A. Seeds，1994，Foundations of Astronomy，Wadsworth Publishing Company，P.128。 見圖示

  29. 美國 　波多黎各300m Arecibo電波望遠鏡 接收器 固定式 多面調整式 資料來源：Michael A. Seeds，1994，Foundations of Astronomy，Wadsworth Publishing Company，P.129。

  30. 美國新墨西哥州電波望遠鏡 VLA非常大陣列 數據處理中心 移動式天線 資料來源：Michael A. Seeds，1994，Foundations of Astronomy，Wadsworth Publishing Company，P.129。

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