天文常识简介.doc

天文常識簡介一、天球：1、天球：以地球上觀測者為中心而假設之球體，半徑無窮遠，而天上的星星均投影其上，星體在假想天球上的視位置，即由觀測者所見之點。2、天頂和天底：天頂是垂直於觀測者頭上切於天球的點，天底則在相反的位置。天頂和天底的位置並不固定，隨觀測者在地球表面上的位置不同而異。3、地平：天球的大圈，圈上任何一點與天頂和天底相距均為90度。4、天球座標系統：天球南北極：天上的星星在天球上都可以用座標來表示如同地球上用經緯度表示地點一樣。由地球軸心向外無限延伸而與天球相交的兩點，稱為天極，分為天球南、北極。天球赤道：地球赤道向外延伸至天球所成的假想圓圈，即為天球赤道。天球標準子午線：以天球赤道上的春分點為基準，與天球南北極點相連的假想線。赤經、赤緯：以天球標準子午線為基準，向東所成的夾角稱為赤經；並以時(h)、分(m)、和秒(s)來表示，而不用度數表示，1小時的赤經有15度。又，以天球赤道為基準，向南、北兩極方向所形成的角度稱為赤緯，各分為90度。為了區分起見，北半球用正值、南半球用負值表示)地方恆星時：地球上任一地方某一時刻天頂赤經的數值稱為地方恆星時。5、黃道和白道：地球經太陽公轉的軌道面無限擴大而與天球相交的一大圓，換句話說，也就是太陽每年在天球上自西向東運行一周投影於天球上的軌跡，稱為黃道。在黃道南北各約8度的範圍內，叫做黃道帶；黃道帶內恰有十二個星座分列其中，稱黃道十二宮，西洋稱呼也相同，黃道與天球赤道傾斜成23.5度。相對於黃道而言，月亮在天上運行投影於天球上的軌跡，稱為白道。白道並不固定，與黃道不重合，有兩個相交點，夾角約5度。6、分點和至點：當太陽在黃道上由西向東進行，通過天球赤道時，稱為分點，分別是春分點和秋分點，春分點為昇交點，而秋分點為降交點；當太陽在黃道上離天球南北極最近的點，稱為至點，分別是太陽位天球北側的夏至點和天球南側的冬至點。也就是，太陽垂直照射地球北回歸線時，即是夏至點，而太陽垂直照射地球南回歸線時，即是冬至點。7、歲差：春分點在天球上並非固定不變，而是沿著黃道西行每年約50秒角、約25800年繞行一周，稱為歲差。由於歲差的關係，每年每顆星星的赤經赤緯都會有小差異，國際上協定每50年使用一個新的分點標準。二、星座與星圖：1、星座：天上的恆星，在天球上的相對位置，顯得長久不變，於是古人把排列成群的恆星稱為星座，並流傳了許多神話故事。早期中，西方星座劃分系統不一，此外星座範圍不明顯，目前經國際天文學聯合會IAU決議：每個星座的疆界固定，全天共有88個星座。2、星圖：靠著天球座標系統，可將每顆星按照它的位置點在相應的座標圖上，並以大小表示其亮度，是為星圖。常見的有六等星圖及八等星圖，亦有十等星圖。3、星星的名字：恆星的名字，在一個星座中，較明亮的恆星，依亮度或星等為次序，分別以希臘字母命名，最亮的星定為星，其次、。另外亮星另有專名，如獵戶座星，中文名字為參宿星四，西洋名字為Betelgeuse。又每個星座中，由西向東，按赤經之大小，依次給與阿拉伯數字編號，如獵戶座星即獵戶座第58號星。除星座內各自的命名方式外，亦有以全天空為範圍的命名方式，其中以SAO星表最常用，它是以258997顆9等以上亮星，依序編號而成，如獵戶座星即SAO113271號星。三、恆星：1、恆星之亮度：恆星之亮度以星等表示，每差一個星等，亮度相差2.5倍。1等星比2等星還亮，而比0等星還亮的星等，則在前加一負值表示，如1等星比1等星亮6.25倍每相差5個星等，亮度即相差100倍。在天氣極晴朗之下，肉眼約可見6等星，一支小口徑的望遠鏡可以看到更暗的星星，利用世界上最大的望遠鏡，可拍到二十幾等星！以肉眼觀測星座，可以使用4等的星座盤或6等的星座圖，而一支8公分折射望遠鏡就需要用到8等星圖，目前可買到9.5等星座圖，更暗的星圖則為攝影星圖了。以上所言星等為恆星之視星等，它並不考慮星星距離之遠近，除此之外，另有絕對星等、攝影星等和測熱星等。絕對星等是把星星置於32.6光年處的星星亮度，如將 27.4等的太陽置於此處，它的絕對星等約4.7等，幾乎快看不見了。攝影星等則和視星等相差不大。2、恆星之距離亮度：地月之間以公里計算，平均約38萬公里，太陽系內各天體則以天文單位量測，如木星距離太陽平均為5.2天文單位，一天文單位為地球和太陽的平均距離約15000萬公里。恆星間的距離以光年計算。1光年即光行走一年的長度，如半人馬座，星離太陽約4.3光年。星星之間，以萬光年或百萬秒差距計算，如仙女座大星雲距離我們約220萬光年，1秒差距為3.26光年。3、恆星的光譜：天文學家研究星星，依靠著星星發射出的光線（顏色），我們將光譜依其類型主要分為、及、小分支，每個光譜又以十進位做小分類。和型星的顏色是藍或藍白色，是白色，是黃白色，是黃色，是橙色，、和是紅色，恆星的顏色也表示其表面溫度的高低，藍白色者約1萬以上，紅色則約3-4000。譬如獵戶座紅色星，光譜即為2型。4、恆星之大小和質量：恆星世界中，體積大小差異極大。比太陽體積大約20-30倍的星稱做巨星。超巨星比巨星的體積更大，直徑可為太陽的數百倍，絕對星等介於5到9等之間。許多超巨星若搬到太陽的位置放置，連火星都還在它的腹中呢！相對於巨星、超巨星、白矮星和中子星就顯得相當的小。典型的白矮星約同地球一樣大小，而中子星直徑約十公里左右而已。在質量方面，質量之差異就不如體積的巨大差異了。宇宙中較重的星星約有太陽的數十倍，而較輕的也有太陽的百分之一以上。5、變星：大多數的星星經常保持一定的亮度，而變星係由它們亮度會變化而得名，亮度的變化，有的相當規則，有的沒有一定週期。變星有特殊的命名方法，以一個或二個英文字後附上所屬星座表示。若星座內變星數超過了334個，從第335起則採用字後面加數字表示，並附上星座名。變星的光度可由目視估計或儀器測量而得。變星的光度變化曲線有幾種類型，因此可將變星分類成多種類型，其中造父型變星可用來測量200光年以上的遙遠星體之距離。6、雙星、聚星：許多恆星常有伴星存在，有些肉眼即可分辨出來，有些須藉助望遠鏡。在望遠鏡放大倍率觀測下，有由兩顆，三顆甚至三顆以上的恆星，依力學關係密集結合而成，稱之為雙星、三合星、四合星或聚星。他們各具萬有引力作用，繞著一共同質量中心轉動。由長期的觀測，我們可以計算出它們的質量，運動和軌道特性。有些雙星因為互繞軌道平面關係，會互相遮掩而形成亮度上的變化，我們稱之為食雙星，如英仙座著名的星即是。有些雙星靠的非常近，無法用望遠鏡分解出來，我們則可藉著分光儀器，判定其為雙星，這類雙星稱為分光雙星。據了解，太陽近鄰的恆星至少有一半屬於雙星或聚星。四、星雲星團的編號：星雲星團的編號；最早是由法國彗星搜索家梅西爾編成的。他把103個位置固定不變、模糊不清、小型望遠鏡可見的星體，依次以、依次列表，稱做梅西爾星雲星團目錄，避免在觀測星星時與之混淆。此外德雷雅分別在1887年編成了一份新普表（簡稱）和在1894年又編了索引表（簡稱），兩者的目錄合計超了13000個。和的編號在後附上阿拉伯數字代表某一星雲或星團。今日的業餘天文望遠鏡能觀測到的星雲星團，幾乎不能出以上三者的範圖。五、星團與星雲：1、星團：恆星集結成群，彼此距離相當近並受引力的約束而有相同的運動方向時，即為星團。依其分佈及形狀，可分為疏散和球狀星團兩種。疏散星團：疏散星團幾乎都分布在銀河系盤面內，外貌炯緊，形狀多不規則，通常會有一、兩百顆成員，少有超過三百顆，平均直徑在30光年以下，在距離太陽幾百光年內即可發現，已知疏散星團超過1000個。有許多疏散星團因為距離太陽很近，在天空中散佈範圖很廣，而且具有共同的運動方向，自行集中於星空中的某一點，則又稱此為移動星團；如金牛座昂宿星團即是。球狀星團：球狀星團組織緊密，恆星密度由中心向外遞減，起初遞減率很大，後來漸減為零。此類星團範圖較大，直徑自20光年至400光年不等，恆星數量至少有十萬顆，多方布於銀河盤面上下兩側，目前發現一百多個。球狀星團距離我們很遠，位在星團內的亮星，事實上都是巨星。星團中不含氣體或灰塵，紅巨星甚多。星團自成一體，不受外界影響，有自己的軌道，相對於太陽的速度甚高，研究顯示球狀星團是老年期的天體。天空中最明亮視直徑最大的兩個球狀星團是半人馬座和杜鵑座47號球狀星團，北半球視直徑最大者則為武仙座的，若用望遠鏡觀測，可見密密麻麻的星點。2、星雲：星雲是由星際間大片的氣體和塵埃集而成，星雲霧狀，利用望遠鏡觀測，通常只能看見一片微光。可分為以下幾類：反光星雲：由於星雲附近有恆星存在，星雲反射成散射恆星的光，成為一片明亮的雲氣稱之。發射星雲：星雲附近有極高溫的恆星，將鄰近星雲中的氫原子游離化。故當原子核和電子再結合時，電子降回低能階而放出可見光，這種發光的星雲叫做發射星雲，有時也稱做區。如星雲即是一個著名的發射星雲。暗星雲：星雲的附近沒有亮星照亮，復因本身遮擋了背後明亮的星空，以致中心區比較邊緣來得黑暗，是為暗星雲。如南十字星座內煤袋即是著名的暗星雲，又天鵝座到人馬座、天蠍座的銀河（大裂縫），也是一非常著名的大暗星雲。暗星雲是銀河盤面上的塵埃所造成的。行星狀星雲：行星狀星雲是發射星雲的一種；低質量恆星演化至後期，在恆星周圖形成一層球殼狀的雲氣。已知的行星狀星雲有600多個，視直徑大都很小，大於1分角者甚少。行星狀星雲有強烈朝銀河盤面集中的趨勢，幾個著名的行星狀星雲，雲氣都很明亮。即使以高倍率觀測也能看見些許細部構造。六、銀河系、星系和宇宙：1、銀河系：本銀河系是由恆星、星團、星際間的雲氣灰塵等所成的大集團，明亮的部份即星空中的銀河，天空中的星星也都是銀河的一部份。銀河系的中心位在人馬座方向上，屬旋渦星系，直徑約10萬光年，有多條漩渦臂自銀核分出，中央最後處約16000光年，估計有一千億顆恆星。銀河系有自轉運動，以太陽為例，繞行速度約每秒240公里，公轉一周約25000萬年。銀河系不以同一角速度公轉，而是外部轉得慢，內部轉得快。由太陽公轉可以算出銀河在太陽軌道以內的質量，相當於太陽的1.4x10倍。仔細的分析銀河系恆星，發現在漩渦臂上的恆星比較年輕，稱做第一族，代表年輕的星體；而在銀河系中心以及外圖的球狀星團，多為暗淡的紅星，稱為第二族，代表老年的星。2、星系：在早期，望遠鏡口徑小，倍率太低，不足以將星系的星團和巨星分解出來，統統將系外銀河也以星雲稱之，直至1923年，天文學家赫伯才確認仙女座大星雲是一個星系；目前利用巨大的望遠鏡可以觀測到4個以上的星系。星系的分類：星系可依其外型分為三大類:a、橢圓星系：橢圓星系因其外觀而得名，以英文字來表示，並附注一個0至7之間的阿拉伯數字表示其橢圓的情形，即表示接近圓形、表示最扁的橢圓。橢圓星系有一個恆星分布較密的核心，其內的恆星皆屬年老的第二族星，星系內氣體、塵埃甚少。b、漩渦星系：漩渦星系又可分成二類：b1、正型漩渦星系：此類星系在中心部份相對位置直接伸出多支旋臂，於同一平面上以相同方向繞核旋轉，分類上以S表示。又依其核心大小、旋臂開展情形，分為、和型。b2、棒狀漩渦星系：此類星系由核心伸出一根直棒，旋臂再由直棒兩端直接伸出來，分類上以SB表示；又可依旋臂情形分成、以及三型。c、不規則星系：這是一種形狀不規則的星系，以Irr表示，它們沒有對稱性；本銀河系的衛星星系大麥哲倫星系即是不規則星系。有些星系的核心部分會發出強烈輻射，有人認為其核心有一個巨大的黑洞，物質在掉入黑洞前後，將其重力位能轉換成輻射能量而成。我們目前所能看到的最遠天體是似星體，它只有幾光年的大小，卻放射出比幾萬光年大的星系更多能量。研究顯示，似星體可能是非常活躍的星系核心部份。3、星系群：星系有成群的情形出現，像銀河系和包括仙女座31星系在內的二十多個星系，組成了一個本星系群。在本星系群外同樣有成群的星系，有的星系群由數千個星系組成；而在星系群以上，甚至還有超星系存在。由可觀測的星系分佈來看，星系並不是均勻分佈在宇宙中，而是成堆成塊的。4、都卜勒效應:當恆星離我們遠去時，它傳至地球的星光波長變長，光