2009年12月27日 星期日

單元16 各地天文台

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1214

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1215


單元16 各地天文台(以毛納基山天文台為例)


天文台是指研究和觀測天文現象的機構。天文台觀測天文現象時,為了能更加精確地作出觀測結果,天文台的觀測站都會建於山上,因為地面上的城市燈光過亮,會影響天文望遠鏡觀測的準確性。

一、天文台的歷史:
公元前2600年,古埃及為了觀測天狼星,建立了迄今為止已知世界上最早的天文台;前2000年,巴比倫也建立了天文台。中國在大約2500年前,也開始有天文台,當時稱為清台、靈台、觀象台---。古代許多國家的天文台常常不但是天文觀測的場所,也是運用占星學的場所,也因此天文台一般都為統治者所控制。 15-16世紀,歐洲的一些天文學家開始建立自己的天文台,其中很著名的就是丹麥天文學家第谷1576年在哥本哈根建立的天文台,它配備了當時最先進的天文儀器。天文望遠鏡發明後,天文台得到了發展。1667年法國建立了巴黎天文台;1675年英國建立了格林尼治天文台。20世紀,天體物理學的發展進一步促進了天文台的發展,許多天文台裝備了大口徑的反射望遠鏡。目前世界上大約有400個大型的天文台。現代天文台可分為:

光學天文台:主要裝備各光學天文儀器,如光學天文望遠鏡、太陽鏡等,從事方位天文學或天體物理學方面的研究
• 無線電天文台:一般主要由巨型甚至超巨型的無線接受設備和基站等構成,裝備無線電望遠鏡,觀察的範圍更大,受干擾小,從事無線電天文學的研究
• 太空天文台,主要有一些用於太空觀測的人造衛星組成,配備非常先進的光學觀測系統。

另外還有一些教學天文台以及大眾天文台,教學天文台一般設置在一些大學學院,用於教學研究,而大眾型天文台主要起到普及天文的作用,對大眾開放。

二、毛納基山天文台(Mauna Kea Observatories):

天文台坐落在美國夏威夷群島大島上的毛納基山頂峰上,是世界著名的天文學研究場所。所有的設施都在毛納基的科學保留區,佔地500英畝,被特別稱為「天文園區」的土地內。天文園區在1967年設立,由夏威夷大學的管理處承租該區的土地,並且由許多國家合作在科學與技術上投資了美金20億。天文園區位於對夏威夷文化有歷史意義的土地上,成為歷史保存行動要保護的土地,因為夏威夷的歌謠歷史故事稱毛納基山是夏威夷人祖先的發源地。他的高度和孤立在太平洋的中央,使毛納基山成為在地球上進行天文觀測很重要的陸上基地,對次微米、紅外線和光學,都是理想的觀測地點。在視象度上的統計,顯示在光學和紅外線上都有很好的影像品質,例如,加法夏望遠鏡一般都有0.43秒角的解析度。

為讓研究人員能適應環境,在海拔2,835米(9,300英尺)處建立了天文學家中心,並為訪客在2,775米(9,200英尺)建立了遊客中心。毛納基山的高度使得科學家或訪客都必須在此處停留至少30分鐘,才能在抵達山頂前能先適應高山的環境。在毛納基山的頂峰可以看見共有12座天文台在山頂或鄰近的地區上。以下就具特色的5座天文台介紹起:

1. 次毫米波陣列望遠鏡(Sub-Millimeter Array,簡稱SMA)
位於美國夏威夷毛納基山天文台,是由美國夏威夷大島上的史密松天文台與中華民國(台灣)的中央研究院天文所合作興建。首先由史密松天文台所建造的六座次毫米波陣列望遠鏡先行測試運轉,其後由台灣負責製造的兩座次毫米波陣列望遠鏡(Sub-Millimeter ARray of Taiwan, SMART)也設置完成,並於2003年11月22日共同舉行這八座次毫米波陣列望遠鏡及操控中心的啟用典禮。

次毫米波是指波長略小於毫米的電磁波。比起大家較熟悉的無線電波段和光學波段,次毫米波段無疑稱得上是天文學中相對發展較晚的領域。次毫米波段介於紅外線與微波之間,頻率為300~900秭赫,波長則介於1~0.3毫米,是研究恆星形成的最佳頻段,但因其透明度較低,只能在海拔4000公尺以上,氣候乾燥且氣流穩定的高地才能觀測到。 設置在毛納基山的這八座次毫米波陣列望遠鏡,個別直徑均為6公尺,能夠共同構成一個天線陣列,用以模擬出一座直徑508公尺、面積大約九座足球場大小的單一碟型望遠鏡。

2. 雙子星天文台(Gemini Observatory, 有譯雙子座望遠鏡)
是由美國、英國、加拿大、智利、巴西、阿根廷和澳洲等國共同建造的兩台位於不同地點、完全相同的望遠鏡,口徑為8.1米。其中一台位於北半球的夏威夷,稱為北雙子望遠鏡,另一台位於智利海拔2950米的帕穹山,稱為南雙子望遠鏡。

北雙子望遠鏡也稱為Frederick C. Gillett望遠鏡,位於美國夏威夷的毛納基山山頂,海拔4200米,於1999年6月建造完成,2000年投入使用,控制中心位於夏威夷大學在希羅(Hilo)的校園內。南雙子望遠鏡位於智利的帕穹山,海拔2950米,於2000年開始使用,控制中心位於智利拉希雷納(La Serena)的托洛洛山美洲際天文台內。兩架望遠鏡分別位於南北兩個半球,可以完全覆蓋整個天區。雙子望遠鏡主鏡的厚度為20厘米,表面鍍了在紅外波段具有良好反射能力的銀,觀測室的內表面塗了鋁反射層,目的是獲得穩定的熱環境。望遠鏡還安裝了主動光學、自調光學、雷射導星系統,整個計劃耗資為1.84億美元,其中美國投資50%,英國25%,加拿大15%,智利5%,阿根廷和巴西各佔2.5%,並根據所佔份額向各國分配望遠鏡的觀測時間。具體管理工作由大學天文研究協會(AURA)負責實施。

3. 昴星團望遠鏡(Subaru Telescope)
是日本國家天文台在美國夏威夷建造的8.2米口徑光學望遠鏡,以著名的疏散星團——昴星團命名。昴星團望遠鏡的主鏡直徑為8.2米,焦距15米,建成時是世界最大的單鏡面望遠鏡。由於採用了薄鏡面技術,厚度只有20厘米。採用零膨脹玻璃ULE製作,重約22.8噸,鏡面誤差不超過14奈米,並且安裝了主動光學和自適應光學系統。

昴星團望遠鏡有四個觀測焦點,主焦點焦比為F2.0,凱塞格林焦點焦比為F12.2,兩個折軸焦點焦比為F12.6。整個望遠鏡裝置採用地平式支架,高約22.2米,重約555噸。和以往的望遠鏡不同,昴星團望遠鏡的圓頂採用了圓柱形,高約43米,直徑40米,並在頂部安裝有風扇,以改善空氣流動情況。昴星團望遠鏡位於夏威夷毛納基山的山頂上,緊鄰凱克望遠鏡,海拔高度為4139米。昴星團望遠鏡於1991年4月開始建造,1999年1月正式開始進行科學觀測,總耗資達到3.7億美元。

4. 超長基線陣列(Very Long Baseline Array,簡寫:VLBA)接收機
是由位於美國新墨西哥州索科洛的美國國家電波天文台陣列操作中心遙控的10架電波望遠鏡組成的陣列。這個陣列是全世界最大的天文超長基線干涉測量儀器。陣列於1986年2月開始建造,至1993年5月才全部完成,並在1993年5月29日首度使用全部的10架天線,全部的建設費用為8500萬美元。每個超長基線站都有一架直徑25公尺的碟型天線和一棟作為操控室的建築,用來放置電腦、紙帶記錄器和其他必須的儀器,並用來蒐集和儲存天線所獲得的訊號。每個天線的重量是240噸,當直立的指向上方時高度相當於10層樓。基線的最大長度為8611公里。

5. 凱克天文台(Twin Keck Telescopes)
位於美國夏威夷州的毛納基山4145米的頂峰,擁有世界上口徑最大的光學/近紅外線望遠鏡——凱克望遠鏡。凱克望遠鏡由兩台相同的望遠鏡組成,每台口徑都是10米,由36片口徑1.8米的六角形鏡片組合而成。每架凱克望遠鏡的架台都是經緯儀的設計,大量的計算機分析得以使用最少的鋼材獲得最大的強度,每架望遠鏡的重量約為270噸。在望遠鏡上的每個接合處,都由非常強固的鋼架結構支撐,並由可翹曲的鞔具系統保持穩定。望遠鏡安裝有主動光學系統,在觀測時,聯結在電腦的感測器和控制系統,能調整每一片鏡片和相鄰鏡片的位置偏差達到4毫米的準確性。每秒兩次的調整可以有效的矯正來自重力所造成的變形。

每架凱克望遠鏡都裝有自調光學系統,能夠補償大氣抖動的影響。另外,凱克Ⅰ和凱克Ⅱ還可以做為凱克干涉儀;相隔85公尺的距離,使它們聯合作業時在特定方向上的解析力相當於口徑85公尺的單一望遠鏡,比得上其他天文干涉儀的解析力,像是距離200公尺遠,但沒有干涉測量圖能力的VLTI。 凱克天文台由為研究天文而成立的加利福尼亞協會管理,理事來自加州大學和加州理工學院的非營利501(c)3組織。在1996年,美國國家航空暨太空總署加入成為天文台的一個夥伴。望遠鏡的基地是由總部設在檀香山的夏威夷大學向當地土著承租的。私人的W. M. 凱克基金會贊助了一億四千萬美金建造望遠鏡。凱克天文台的總部設在夏威夷的卡姆艾拉(Kamuela),望遠鏡的使用時間由工作夥伴共同分享。加州理工學院、夏威夷大學和加州大學受理自家研究員的提案,美國國家航空暨太空總署則接受來自全美國各地研究人員的企畫案,美國國家光學天文台(NOAO)受理來自世界的研究人員的提案。2001年3月12日,兩架凱克望遠鏡開始用於光干涉觀測,成功觀測了位於天貓座的恆星HD61294,其等效解析度相當於一台口徑85米的望遠鏡。


資料來源:
1. University of Hawaii Institute for Astronomy-Mauna Kea Observatories-http://www.ifa.hawaii.edu/mko/
2. 天文台<維基百科,自由的百科全書> http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%AF%9B%E7%B4%8D%E5%9F%BA%E5%B1%B1%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%8F%B0

2009年12月20日 星期日

HOME:搶救家園計畫

資料來源:HOME:搶救家園計畫 五分鐘影片http://www.best100club.com/bestfocus/2009HOME/index.asp

從空中往下看,就會看到地球的傷口——
 

圖片來源:HOME:搶救家園計畫 桌布下載
http://www.best100club.com/bestfocus/2009HOME/images/downloads/800x600-01-s.jpg


全球20億人都看過的真相

許多人不瞭解現在的環境問題,已經不是為了一片風景或者一棵樹,而是為了我們自己的生存。因為全球暖化,下一次金融危機會更嚴重,下一次的水災或旱災也只會造成更大的災害。所有的徵兆都已經非常明顯,但大多數的人都冷眼旁觀、拒絕相信。為了讓更多人明白我們正面臨著的迫切危機,國際知名攝影師亞祖-貝彤帶領我們到空中,讓我們看清地球的美麗與哀愁。

他先以震撼人心的紀錄片吸引人們的目光,再搭配一個訴說完整故事的圖文書,一起在6月5日世界環境日推出。這個計畫囊括了全世界54個國家的景色,以嶄新的攝影技術,捕捉了開闊的全觀視野,讓我們每一個人,都能清楚看見地球每一個角落的現況。

《HOME》這部影片花了將近兩年的拍攝時間,花費約5億5千萬新台幣元的製作費,是繼《不願面對的真相》以來,最受矚目的環保電影。法國總統薩科齊在看完電影之後,馬上宣布全法國每一個中小學生,都要能在學校看到這部影片,他甚至派專人將這部影片,送給美國總統歐巴馬。法國最知名精品業PPR集團(Gucci的母公司),他們旗下8萬8千名員工在看完影片之後,大受感動,所有人開始在網路上幫忙宣傳。

而在《HOME》圖文書裡,不但捕捉電影遺漏的珍貴鏡頭,更加進電影中沒有說明的環保概念,包括各種地球資源和生命的起源、人類文明發展,一直到當今生態的失衡狀況。書裡以淺白的語言娓娓道來,使得每一個人都能體會,在地球上生活,是一件多麼難得、多麼值得我們去珍惜的事情。同時,為了讓大家可以更快速理解當前環保新知,製作團隊特別繪製了許多張彩色示意圖,說明包括溫室氣體排放、森林保育、電力消耗等議題,幫助讀者馬上理解世界現狀。
目前已經有超過20億人,透過電影、電視和網路,瞭解《HOME》這個計畫,並且開始改變他們的生活習慣。功不可沒的亞祖-貝彤因此成為聯合國環保大使,並且被《時代雜誌》選為2009年度環保英雄。他也將受邀出席今年12月在哥本哈根舉行的氣候變遷會議。

台灣是個海島國家,對於環境變化的比其他國家更加敏感,所以當北極冰山融化,海平面上升,結果可能最先影響台灣,屆時我們可能會失去25%國土,西北部城市將沈入海中。因此,面對這個全世界都在談論的議題,台灣人更不能置身事外!我們只剩下不到十年的時間來停止環境惡化的趨勢,而現在悲觀已經太遲了。

我們有解決問題的辦法,而且我們每一個人有能力做出改變。那我們還在等什麼呢?


影片來源:《HOME:搶救家園計畫》5min試看.mpg http://www.youtube.com/watch?v=Wo_nKX4rt-M


HOME:搶救家園計畫 隨堂小測驗
1. 地球的氧氣來自哪裡?
    1)森林 2)陽光 3)海洋
2. 到今年為止,全世界有多少人口?
    1)68億 2)80億 3)100億
3.製造最多二氧化碳的是哪個產業?
    1)農牧 2)出版 3)運輸
4. 製造一公斤的牛肉需要多少水資源?
    1)1公升 2)1000公升 3)10000公升
5. 高爾夫球場每天需要消耗的水量,可以供給多少城市居民使用?
    1)1200位居民 2)6000位居民 3)12000位居民
6.海洋中有多少塑膠垃圾?
    1)50萬公噸 2)100萬公噸 3)300萬公噸
7.下列哪一項是珊瑚礁生態的優點?
    1)一平方公里大的珊瑚礁生態,可為海洋每年生產約150公噸的魚群
    2)澳洲大堡礁公園的珊瑚生態,為澳國每年帶來了10億美金的收入
    3)避免沿海受到暴雨和颶風侵襲的功效
    4)以上皆是
8. 南極洲如果融化,海平面將上升多少公尺?
    1)24公尺 2)32公尺 3)56公尺
9. 到2050年,將會有多少「生態難民」因環境改變而流離失所?
    1)5千萬 2)1億 3)2億5千萬
10.由於環境問題,物種滅絕的速度比自然快了多少倍?
    1)10倍 2)100倍 3)1000倍
11. 製作一瓶罐泉水所需能源量為多少?
    1)50cc石油 2)100cc石油 3)300cc石油
12.愛因斯坦說過,如果蜂群消失之後,人類會受到什麼影響?
    1)人類將只剩下4年壽命 2)人類將只剩下10年壽命 3)人類不會受到任何影響


隨堂小測驗 解答

1. 地球的氧氣來自哪裡?
    海洋為地球之肺,有60%~70%的氧來自浮游植物。
2. 到今年為止,全世界有多少人口?
    68億。
3.製造最多二氧化碳的是哪個產業?
   運輸業佔全球排放量的23%,其次是農牧業。
4. 製造一公斤的牛肉需要多少水資源?
   1萬公升。生產1公斤的牛肉,需要7公斤的大豆或玉米。而生產1公斤的麥類或玉米,需要  1000到2000公升的用水,也就是說需要花上1萬公升的用水,才能獲得1公斤重的牛肉。
5.高爾夫球場每天需要消耗的水量,可以供給多少城市居民使用?
   高爾夫球場,每天就要消耗5000立方公尺的水量,才能保持草皮的翠綠,相當於一個擁有1萬2000位居民的城市用水量。
6.海洋中有多少塑膠垃圾?
   300萬公噸。根據估計,在太平洋中有至少300萬公噸的塑膠垃圾,隨著海洋洋流打轉,形成所謂的「塑膠漩渦」。
7.下列哪一項是珊瑚礁生態的優點?
   一平方公里大的珊瑚礁生態,可為海洋每年生產約150公噸的魚群。除此之外,珊瑚礁也是龐大的觀光資源,澳洲大堡礁公園的珊瑚生態,為澳國每年帶來了10億美金的收入。而珊瑚礁也有避免沿海受到暴雨和颶風侵襲的功效。
8. 南極洲如果融化,海平面將上升多少公尺?
   56公尺。如果所有的陸地冰川全都融化了,那麼海洋將升高50公分;而南極洲如果融化,海平面將上升56公尺;格陵蘭島也會導致6公尺的海水上升。
9. 到2050年,將會有多少「生態難民」因環境改變而流離失所?
   根據估計,到2050年時會有將近2億5000萬名的生態難民。
10.由於環境問題,物種滅絕的速度比自然快了多少倍?
   1000倍。
11. 製作一瓶罐泉水所需能源量為多少?
   一瓶罐泉水所需的能源量,相當於三分之一公升的石油。
12.如果蜂群消失之後,人類會受到什麼影響?
   愛因斯坦曾經預言,當蜂群消失之後,人類將只剩下四年的壽命。

資料來源: HOME:搶救家園計畫 隨堂小測驗http://www.best100club.com/bestfocus/2009HOME/h2.htm

圖片來源:HOME:搶救家園計畫 桌布下載
http://www.best100club.com/bestfocus/2009HOME/images/downloads/800x600-04-s.jpg

2009年12月19日 星期六

冬至今夜星光燦爛

國立台灣大學物理學系暨天文物理研究所
Department of Physics & Institute of Astrophysics National Taiwan University

您好:

「2009全球天文年」已接近尾聲,在教育部和國科會的支持和協助之下,我們舉辦了多項天文教育和推廣活動,使得在今年的一整年中,臺灣的民眾和學生以前所未有的豐富程度接觸到了尖端的天文和太空知識,我們在此也要誠摯地感謝您的協助,使國內的天文學界能夠群策群力,推動這一系列的教育和推廣活動,相信這些科教活動會在台灣民眾的心中留下深刻的印象!

回顧上半年,我們在3月21日舉辦了春分活動「星空之旅」,以及為期近40天的「仰觀蒼穹四百年特展」等,使一般民眾能了解基礎天文知識,同時也引起許多學子熱切的求知慾,讓天文的領域能夠在台灣蓬勃發展。當時現場超過八千人的民眾,也讓天文科學能夠真正的深入群眾。隨信附上當時現場的精彩照片,請您參考。


「↑星空之旅精選照片」

為了給「全球天文年」整年的活動畫下一個圓滿的句點,我們正在籌備一場冬至其間的大型戶外活動,時間在12月19日(週六),晚間七時半開始,作為「全球天文年」的閉幕活動。這項活動的名稱為「今夜星光燦爛」,包含上半場的「站在巨人的肩膀上」回顧音樂會,以及下半場「守著星子的人」科學舞台劇。表現形式和春分時獲得民眾普遍肯定的「星空之旅」類似,結合了科學和藝術,以音樂和戲劇的形式,敘述科學的故事。

上半場的回顧音樂會「站在巨人的肩膀上」,將以管樂和爵士樂輪流演奏,襯托主銀幕上宇宙起源和演化的過程、天文觀測儀器如何飛速發展、人類的宇宙觀如何逐漸改變,以及全球天文年一路行來,各界貢獻於科學教育和推廣的感人點滴;下半場「守著星子的人」科學舞台劇,內容敘述西漢末年,發生「行星逆行—熒惑守心」的天象,導致君臣相疑,乃至漢祚不永的故事;也包含歐洲中世紀哥白尼如何在修道院的山頂高塔上,獨自思考觀察,終於得出「日心說」的行星運行的理論,對「行星逆行」提出了正確的解釋……。隨信附上冬至閉幕活動的明信片圖卡,請您參考。



在此誠摯地感謝您的肯定與支持,也希望在未來您能繼續協助天文相關的教育和推廣活動。在此誠摯邀請您蒞臨觀賞這一場精彩的音樂及戲劇!耑此

敬頌 鈞安
「全球天文年」台灣活動總召集人

台灣大學物理系暨天文物理研究所

孫維新 敬上

中華民國九十八年十二月十一日

單元15 天文望遠鏡(光學、電波)

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1212

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1213



《展望春季》伽利略的傳奇─實驗+觀察伽利略翻新宇宙觀 【2009-11-09/聯合報/D2版/展望】

伽利略.伽利萊(Galileo Galilei),一位來自佛羅倫斯的紳士、帕度亞大學數學教授。他結合自己所改進的新科技,徹底改變了我們對宇宙的看法。但太過積極的他觸怒教會,受宗教審判,導致終身監禁。 由國科會主辦,台灣大學物理系及天文物理研究所承辦,聯合報、公共電視、科學人雜誌、NEWS98協辦的2009秋季展望系列演講,第三場邀請澳洲英澳天文台的榮譽研究員大衛‧梅林擔綱,講題是「伽利略的傳奇」。這是展望系列七年來第二次英文演講;共同邀請、贊助梅林訪台的澳洲商工辦事處,和全球天文年的「星空大使」─台達電子公司的代表,也都到場聆聽。

教堂禱告 發現單擺等時性

梅林認為,伽利略是有史以來第一位公認的現代科學家,利用自製儀器,仔細觀察,結合當時的科學理論,得到令當時人們大感震撼、前所未見的天體面貌和星象。直到今天,世界上最先進的太空和電波望遠鏡,就是從伽利略當年使用的簡單儀器一步一步發展出來的。 梅林指出,我們每天看著日升、日落,其實就是一種星體的運動過程。西元第1世紀起,整整一千多年,人們都深信古希臘天文學家托勒密提出的宇宙觀,托勒密引用了阿波羅尼士的「本輪套均輪說」等理論,提出一個「地心體系」模型。他認為宇宙以地球為中心,太陽和其他星體都繞著地球轉動。

伽利略在1564年出生,那是科學剛萌芽的年代。梅林說,在伽利略之前,哥白尼曾進行大量天文觀察,累積許多關於行星運行、日月食的資料,推翻托勒密的「地心說」。和伽利略同期的克卜勒曾發表被稱為「克卜勒定律」的行星三大定律,克卜勒接受哥白尼論點,為天文學奠基。 伽利略對現代科技的發展貢獻良多,相傳他在比薩斜塔的大教堂禱告時,發現教堂天花板上的吊燈不論擺動的幅度大小,擺動一次的時間都相同。後來他歸納出:擺的長度增加,擺動的周期就變長;然而周期卻和擺錘重量、擺幅大小無關,這就是我們現在所知的「單擺的等時性」;自由落體理論也和伽利略有關。

製望眼鏡 觀星推翻地心說

梅林表示,伽利略主張科學研究必透過觀察和實驗,利用自製望遠鏡觀察天體。1609年,伽利略改良了剛發明的望遠鏡,透過自製望遠鏡觀察月球,發現月球不是完美的球體,表面到處是坑洞,由明亮、崎嶇、充滿坑洞的高地及暗沉、坑洞較少的低地構成。他稱低地為maria(拉丁文的「海」),因為它們具有平滑、黑暗的外貌,他特別畫了一幅月亮的水彩畫。梅林說,1969年阿波羅十一號太空船登上月球,拍回來的照片就如伽利略所說,是凹凸不平的地形。

1610年,伽利略觀察木星,一開始看到木星旁有兩顆小星星,過幾天突然變成四顆。起先他以為是恆星,但是發現它們在木星周圍反覆出現,推測是木星的衛星。接連好幾周,他詳細畫圖記錄木星旁最大的四顆衛星(後來以他命名為「伽利略衛星」)運動情況。伽利略同時觀測了昴宿星團,若用肉眼,只能看到昴宿星團的6顆亮星,而伽利略用望遠鏡卻觀測到36顆星。

梅林也提到,伽利略同時觀察到土星旁邊有「兩個耳朵」,後人證明了那就是目前大家都知道的土星環。伽利略把發現都寫在他的「The Starry Message」(中譯:星際信使)書中,據說這本書在1615年就已經傳到中國。另外,伽利略觀察到金星的相位變化,是金星繞著太陽公轉的自然結果,但托勒密的理論系統並不會使金星出現相位變化。這項發現間接推翻「宇宙以地球為中心」的學說,並非所有星體都繞著地球轉。 此外,伽利略也發現了太陽黑子。後世證明了那是太陽表面的強磁場區域,與周圍明亮的區域相比,呈現黑暗的顏色。

被當邪說 蒙冤300年才平反

伽利略由於反對托勒密的地心體系、支持哥白尼理論,被當時的教會指控他「信奉異端邪說」。1632年他發表「關於托勒密和哥白尼兩種世界體系的對話」,裡面有個很笨的人物被認為影射教皇,因此被羅馬教廷判終身監禁。直到1979年,教皇若望.保祿二世才為這位蒙冤300多年的科學巨人平反。

梅林在演講中提出他的許多照片來證明當時伽利略的偉大發現。他說,人們透過更好、更細緻的儀器了解今天的宇宙,遠比當年伽利略所能想像的更大、更令人驚訝。



《展望春季》眼大如天 看到宇宙新鏡界 【2009-4-20╱聯合報╱記者李承宇/臺北報導】

望遠鏡 看到不一樣宇宙

由國科會主辦,臺灣大學物理系及天文物理研究所承辦,聯合報、公共電視、科學人雜誌、NEWS98 協辦的 2009 展望系列演講「窮究天人之際-從星際分子到人類文化」,第三場演講題目是「若人有眼大如天--天文望遠鏡與天文學的演進」,由中央研究院天文及天文物理所工程師顏吉鴻主講,從 400 年前伽利略的折射式望遠鏡,一路談到次世代的太空望遠鏡。人類觀測天體幾百年,最早所謂「天文學」只是觀象授時、占卜吉凶工具;人類四、五千年來不斷問:我們從何而來?宇宙為何是這樣?沒天文望遠鏡前,人們歸因於神話、上帝,但天文望遠鏡改變了人類對宇宙的看法。

王陽明有首詩「蔽月山房」:山近月遠覺月小,便道此山大於月;若人有眼大如天,還見山小月更闊。顏吉鴻說,明朝的王陽明就瞭解,要發展「比眼睛還要大的觀測工具」,儘量蒐集光線,這是天文望遠鏡發展重點。 顏吉鴻指出,包括光學望遠鏡在內,我們對周遭環境,或是對天體的認識,都是利用電磁波。不同的電磁波波段可以看到不同的物理特性,像是利用紅外線波段可以看到太空中的塵埃、小有機分子;利用可見光波段可以看到恆星。

伽利略 首度用鏡觀天體

西元 1609 年,伽利略首次利用折射式望遠鏡觀測天體,許多學者把這一年當作近代天文學的肇始,他發現了木星的衛星。之後,牛頓發現光經過鏡片會發生色差的現象,為了改善折射式望遠鏡的色差問題,他發明了反射式望遠鏡。 現代天文物理學的誕生地、美國葉凱士天文台擁有世界上最大的折射式望遠鏡,主鏡口徑有 1.02 公尺。葉凱士天文台的催生者、美國天文學家海爾,曾經網羅知名天文學家哈伯在裡面做研究。而哈伯最大的貢獻就是利用威爾遜山天文台,發現越遙遠的星系遠離我們的速度越快,進而推演出宇宙可能在膨脹。

詹斯基開啟了電波望遠鏡的新頁,顏吉鴻形容詹斯基那時的電波望遠鏡,「就像是小時候樓頂的電視天線」。電波望遠鏡從 1930 年代發展至今,直徑最大可達近 100 公尺,由於體型龐大很難支撐,後來改用干涉儀陣列。 「干涉儀就像武俠小說中,武當派的劍陣或少林十八銅人陣」,顏吉鴻解釋,干涉儀陣列是組合所有望遠鏡,發揮加乘效果。原理就是:利用數座放在不同地方的望遠鏡觀測同一個電波來源,測量電波到達這些望遠鏡的時間順序,藉此解析出電波源的性質。干涉儀陣列也以用在可見光望遠鏡上。

電波望遠鏡 找外星生命

顏吉鴻說,天文學最吸引人的三個議題是:大爆炸、黑洞,以及外星生命,而電波望遠鏡是偵測外星生命的重要工具。要偵測宇宙中是否還有其他生命,一種方法是偵測他們所發出的電磁波,另一種方式則是偵測外太空是否有形成生命所需的分子。例如星際的氨基乙酸,就是由臺灣天文學家利用電波望遠鏡發現的。 顏吉鴻介紹在夏威夷毛那基峰上幾個知名的現代天文台,包括 Subaru、Keck、IRTF、CFHT、UKIRT 等。SMA(次毫米波陣列望遠鏡)是臺灣在夏威夷的望遠鏡,主要觀測剛形成恆星。

而 AMIBA 是中研院天文所和臺大物理系的合作計畫,主要測量宇宙背景輻射在小尺度中的變動。顏吉鴻曾經工作過的加法夏望遠鏡(CFHT),則包括可見光相機、紅外線相機、高解析度光譜儀等儀器。

太空中也有望遠鏡。顏吉鴻說,像是伽瑪射線會被地球大氣層阻擋,所以要觀測伽瑪射線的波段,必須把望遠鏡擺到太空中。太空望遠鏡的構想最早由天文學家史匹哲提出。

虛擬天文台 網路免費看

顏吉鴻說,現代人可以很輕易在網路上就進行天文觀測,他推薦了幾個網路上的虛擬天文台:如Google Sky(http://www.google.com/sky/)、美國太空總署的 GLIMPSE VIEWER(http://www.alienearths.org/glimpse/)。如果想下載更專業影像,可利用法國史特拉斯堡天文中心開發的虛擬天文台程式 Aladin(http://aladin.u-strasbg.fr/),這些資源都是免費的。





資料來源:
1. 行政院國家科學委員會-專題報導-《展望春季》伽利略的傳奇─實驗+觀察伽利略翻新宇宙觀http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=10650&ctNode=39&mp=1
2. 行政院國家科學委員會-專題報導-《展望春季》眼大如天 看到宇宙新鏡界http://web1.nsc.gov.tw/fp.aspx?ctNode=39&xItem=10426&mp=1

圖片來源:
CASE電子報 -「科學月刊,台大論壇」活動特刊no.2 http://case.ntu.edu.tw/epaper/0102w2/0102w2-1.jpg
http://case.ntu.edu.tw/epaper/0102w2/0102w2-2.jpg
http://case.ntu.edu.tw/epaper/0102w2/0102w2-3.jpg

2009年12月11日 星期五

單元14 秋季星座(利用仙后座認北極星) 與星座故事

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1210

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1211


1、秋季星座簡介:

    圖片來源:AEEA 天文教育資訊網-凝望夜空屬星星 (陳俊榕 編著) http://aeea.nmns.edu.tw/2003/0311/ap031101.html

2、秋季認星歌:
  秋夜北斗靠地平,仙后五星空中升;仙女一字指東北,飛馬凌空四邊形。
  英仙星座照夜空,大陵五星光會變;南天寂靜亮星少,北落師門賽明燈。

3、秋季星座初步 (提醒星圖是要圖面朝下來認星的):
(1)秋季星空較平淡,可先從北天呈倒W型 (麥當勞) 的仙后座找起。
(2)從仙后倒W的兩邊延伸線交點,與倒W的的中間那顆星的連線,朝倒W開口方向延伸五倍左右的距離,在大約正北方二十多度仰角處,可看到附近唯一還算亮的星,就是北極星。北極星屬於小熊座。
(3)從北極星往仙后倒W的西側星空向南延伸,可找到一個大的四邊形,就是飛馬座的肚子,也就是秋季四邊形。在秋夜中常可在天頂附近的星空找到它。
(4)往北看,飛馬是倒掛在天空,它的馬頭是朝向西南方。前馬腳 (西北角) 指向夏季的天鵝座;後馬腳 (東北角) 就是仙女座;馬尾 (東南側) 附近的星空則可找到呈大V字型的雙魚座。
(5)順著飛馬前胸 (西側) 往南延伸,在南天頗低仰角處可找到一顆亮星,就是南魚座的北落師門。

4、認識秋季星座:
(1)仙后座(Cassiopeia)
  仙后座的位置極近北極星,幾乎全年可見,尤其是當他由東北方移往北方的高空,出先在秋季黃昏時刻,最容易看見。仙后座隔著北極星與大熊座的北斗七星相對,我們可利用仙后座的α、β、γ、δ、ε等星找出北極星,方法就是將W的兩臂往內延伸,交會的那一點與中心點連成一線,再向外延伸,就可以找到北極星了。
  同時,仙后座隔著北極星,和大熊座的北斗七星,在正好相反側的位置,因此不論是要確認彼此的位置,或是要找北極星,都是絕佳的目標。

(2)飛馬座(Pegasus)
  秋天著名的代表星座,俗稱秋季四邊形。辨認飛馬座要增加一點想像力,四邊形為軀幹,四邊形的角由西邊突出,即α星延伸出去是馬的頭部,由β延伸出去的是二支馬腿。由於飛馬座沒有非常明亮的星星可供參考,加上位置接近中天,不太容易找出它。

(3)仙女座(Andromeda)
  飛馬座的馬形沒有下半身,由飛馬座的後腿位置,也就是飛馬座的α星,朝著東北方延伸,可見到二到四等的星列,這就是所謂的仙女座。
  在仙女座右腰位置,有梅西爾星表編號三十一號的仙女座大星雲(M31),用肉眼在無光害的地方觀看,可看見模糊如滿月般大小的形狀的漩渦狀星系,這個小宇宙距離我們220萬光年,仙女座大星系是最靠近我們銀河系的另一個主要星系,一般認為我們的銀河系非常像仙女座大星系。

(4)英仙座(Perseus)
  英仙座它是以彷彿跟在仙女座後面出現的姿勢,升起在東北方的天空中,只要從仙女座由頭到腳的方向,讓曲線延伸,應該不難找到。
  本星座共分三列,連接在雙腳部分的兩列,各自卷曲而向左右分開,而連接在左手的另外一列,是朝左手彎去。由這些星列再加上表示右手的上方星列,會不禁讓人想起那個張著兩腳以右手揮劍的普休斯英姿。
  同時,在每年八月十二日前後的深夜,還可看到英仙座的流星群,這個流星群是以英仙座為中心,飛散出許多流星而著名,至於流星的數目,天空觀測條件時,每小時最多可見六十個之多。

(5)仙王座(Cepheus)
  仙王座是衣索匹亞國王凱菲斯(Cepheus),在仙后座旁的星座。尋找仙王座時,雖然能以排成五角形的五顆星星為目標,但由於其中有二顆星星是四等星,因此天空觀測條件不佳的夜晚,有時不太容易找得到。


資料來源:
1. 南湖國小數位天文館<黃于玲老師-天文融入自然課程教學設計(21)-秋季星空> http://ast.nhps.tp.edu.tw/
2. 北一女中地球科學學習網站-認識星座與星座盤-認識四季星座:秋季星座http://earth.fg.tp.edu.tw/learn/lookstar/
3. 銀河之旅http://www.ydes.ylc.edu.tw/infowww/teach/star/river/htm/movie_index.htm
4. 苗栗縣大坪國小李淑燕老師-遙遊星空-四季星空-秋季星空http://etoe.mlc.edu.tw/materialf/2809/4000.htm
5. 星座百科-四季星空-秋季星空http://arsky.myweb.hinet.net/astronomy/constel.htm

單元13 鋒面(囚錮鋒、滯留鋒、冷鋒、暖鋒)

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1208

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1209

天氣圖上常見的鋒面記號一覽:

1. 冷鋒   2. 暖鋒   3. 滯留鋒   4. 囚錮鋒   5. 表面接觸帶   6. 颮線 / 鋒切線   7. 乾線   8. 熱帶波

想想看:
  當冷氣團遇到暖氣團,會發生什麼事?在氣象學上,它們交會時會產生帶狀的界面,稱為「鋒面」。鋒面帶,短的數百公里,長的有幾千公里,由下而上逐漸隨高度變寬,並呈現傾斜狀態,冷空氣位在下方,暖空氣位於上方,結構正如圖所繪的樣子。
  鋒面會隨冷暖空氣的移動而前進,而於移動情形的不同而分為冷鋒、暖鋒、滯留鋒、囚錮鋒四種,並造成四種不同類型的天氣型態;在台灣最常見的是冷鋒和滯留鋒。
  當冷空氣推鋒面向暖空氣方向移動時,稱為「冷鋒」,這種鋒面過境,地面氣溫會降低變冷。冷鋒移動有快慢之分,跑得慢的冷鋒,暖空氣上升較慢平穩,而出現層狀雲,降雨緩和;跑得快的冷鋒,暖空氣受冷空氣猛烈衝擊快速上升,造成濃厚的積雨雲,這時地面就會下起雷電交加的大風雨。
  若暖空氣的勢力強過冷空氣,而鋒面向冷空氣方向運動,就形成「暖鋒」,會使經過地區的氣溫增高。暖鋒的鋒面前方是一大片範圍廣闊的雲雨區,連綿數百公里,造成持續不斷的降雨,降雨型態是和冷鋒不同的。
  冷鋒或暖鋒是在冷、暖空氣某一方勢力較強時發生的鋒面。但假使冷、暖空氣兩方勢均力敵,鋒面便無法迅速移動,而徘徊、停留於原地,造成冷鋒與暖鋒同時出現的雲雨天氣。
  最後我們還要來解說「囚錮鋒」。鋒面在移動時,如果冷鋒趕上暖鋒或是兩條冷鋒迎面相遇重疊時,鋒面和鋒面之間拉拉扯扯,互不讓步,最後兩條鋒面就會合併成「囚錮鋒」,它所造成的雲系和降雨兼具兩種鋒面的特徵,變得比較複雜了。

鋒面
  當兩個性質不同的氣團相遇時,中間分界處會有一不連續帶出現,這不連續帶兩側的氣溫、風向、濕度等氣象因子差異很大。這交界帶可以說是氣團的前鋒,所以命名為鋒。
  從地面觀測鋒面,呈一帶狀分佈,但是從三度空間來看,鋒事實上是一個面,所以稱之為鋒面。我們在地面天氣圖上看到的線狀或帶狀鋒面,實際上是鋒面和地面的交界處。
  鋒面是否顯著,要看氣團移動的速率而定,如果氣團移動得很快,則氣團變性少,鋒面兩側的氣象因子差異比較大。如果兩側的氣團移動速度遲緩,鋒面的存在就不太明顯了。
  一般而言,鋒面的高度至少達一公里,長度至少三百公里,才具有天氣學上的意義,否則只能算是局部的天氣現象。像沿海地區,因為海、陸性質不同,所以上方的空氣性質也有明顯不同,但因為這個交界帶的高度只有幾百公尺,所以不能稱為鋒面。至於鋒面的寬度可自六公里至八十公里,這是因為擾動作用,會使鋒面兩側空氣逐漸混合,所以不管鋒面如何顯著,寬度也不可能太少。但如果超過八十公里,表示氣象因子的遞變非常緩慢,不能稱為鋒面,這種情形通常出現在鋒面將要消失的時候。
  台灣地區鋒面的活動很頻繁,其中以冷鋒頻率最多,而滯留鋒次之。鋒是指冷暖氣流相遇所形成的一個狹長的具有特殊天氣情況的地帶。鋒分為四種,為別為冷鋒、暖鋒、靜止鋒(或滯留鋒)、囚錮鋒。

冷鋒
  冷氣團主動向暖氣團推進,並取代暖氣團原有位置所形成的鋒稱之為冷鋒。
  由於冷氣團的密度大,暖氣團的密度小,所以冷暖氣團相遇時,冷氣團就會插到暖氣團的下面,暖氣團被迫擡升。在上升過程中,大氣逐漸冷卻,如果暖氣團中含有大量的水分,就會形成降水天氣;如果水氣含量較少,便形成多雲天氣。
• 在冷鋒過境前,由於暖空氣的積聚,往往會出現氣溫稍高的情況。
• 冷鋒過境時,以下情況將會出現:
  o 氣壓在鋒前急劇下降,鋒後上升
  o 氣溫下降。
  o 風向順時針轉變。
  o 出現降水甚至雷暴。

暖鋒
  暖氣團主動向冷氣團推進,並取代冷氣團原有位置所形成的鋒稱之為暖鋒。
  由於暖氣團的密度較小,所以暖氣團就會爬升到冷氣團的上方,導致大氣凝結成雲或雨。因為暖鋒移動的速度比冷鋒要慢,因此可能會連續幾天降雨或有霧。
  當暖鋒到來時,首先見到的是一縷縷羽毛狀的捲雲,然後是高層雲,最後是雨層雲,雨層雲將帶來降雨。
• 溫度上升。
• 濕度上升。
• 出現持續性的降水。
• 氣壓在鋒前急劇下降,鋒後緩慢下降;或者鋒前緩慢下降,鋒後氣壓上升。

靜止鋒(或滯留鋒)
  有時候冷暖氣團實力相當,沒有一方有足夠的力量使另一方移動,兩個氣團便會僵持在一起,這時形成的鋒便稱為靜止鋒,亦稱滯留鋒。
  在靜止鋒附近的地方,暖空氣中的水氣凝結成雨、雪、霧或雲。靜止鋒經常帶來較長時間的不穩定的天氣,有時會造成大範圍的大雨。
  東亞季風區春末夏初的梅雨,便是由靜止鋒所帶來。
  靜止鋒或會轉變為暖鋒或冷鋒,抑或自行減弱。

囚錮鋒
  由於冷氣團移動較快,暖氣團移動較慢,於是在一個溫帶氣旋中,冷鋒將追趕上暖鋒,最後冷鋒與暖鋒相疊,地面全部被冷空氣佔據,暖空氣舉昇至高空中,便形成囚錮鋒。
  囚錮鋒與溫帶氣旋有關。囚錮鋒的出現,意味著溫帶氣旋達到其最大強度,但同時也意味著溫帶氣旋將逐漸減弱。囚錮鋒能帶來多種的天氣,但一般而言與降水有關。(一般來說,囚錮鋒的天氣特點是冷鋒與暖鋒這兩個鋒面系統天氣特點的總和。)


圖片來源:http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:NWS_weather_fronts.svg
資料來源:
1. 鋒 (氣象)< 維基百科,自由的百科全書> http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%8B%92_(%E6%B0%A3%E8%B1%A1
2. 冷鋒, 暖鋒&滯留鋒 http://mail.dali.tcc.edu.tw/~earth/dali-earth/chapter/ch8/8-2-3.htm
3. 影響天氣變化的名詞及相關用語?  http://www.cwb.gov.tw/V6/education/encyclopedia/me004.html

2009年11月16日 星期一

單元11、12 東西方天文學家

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1196

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1195


序曲 【01敬天步道】

     中正紀念堂中央通廊四面鏡子:代表着中國的四象/四靈/或四種神獸
從頭依序為= 東方青龍-> 西方白虎-> 南方朱雀-> 北方玄武
而每個方位周圍都圍繞著七個字,代表着七個『宿』,所以四象就有所謂的二十八宿,鏡子背板所繪的中國星官位置與星數以及亮度並未為實際狀況(僅供示意),背景圖片為深空天體。

東:角亢氐房心尾箕(春末夏初星空)http://photo.xuite.net/miaoniguo/3482583/43.jpg
西:奎婁胃昴畢觜參(秋末冬初星空)http://photo.xuite.net/miaoniguo/3482583/44.jpg
南:井鬼柳星張翼軫(冬末春初星空)http://photo.xuite.net/miaoniguo/3482583/45.jpg
北:斗牛女虛危室壁(夏末秋初星空)http://photo.xuite.net/miaoniguo/3482583/46.jpg

『這些是中國古代星座:青龍白虎朱雀玄武,左青龍右白虎的說法就是從這裡來的』,而且中國古代有二十八星宿,跟西洋12星座的劃分方法不同,此外鏡子上面掛的大幅照片,是宇宙從小到大的樣子。走進特展入口之後,最先看到的是中國古代有關星星的記載,包括日食、彗星、流星隕石等,較特殊的是以前研究星宿,是用來占卜國家或皇帝的命運,不像現在的紫微斗數或西洋占星術是占卜個人的命運。


對應西方星座,括號為占星學名
角亢:室女座(處女座)
氐:天秤座(天平座)
房心尾:天蝎座
箕斗:人馬座(射手座)
牛:摩羯座(山羊座)
女:寶瓶座(水瓶座)
虛:寶瓶座(虛宿一)、小馬座(虛宿二)
危:寶瓶座(危宿一)、飛馬座(危宿二、危宿三)
室:飛馬座
壁:飛馬座(壁宿一)、仙女座(壁宿二)
奎:仙女座、雙魚座(左下半部)
婁胃:白羊座(牧羊座)
昴畢:金牛座
觜參:獵戶座
井:雙子座
鬼:巨蟹座
柳星張:長蛇座
翼:巨爵座、長蛇座
軫:烏鴉座


中正堂紀念-四季12月與北斗七星
中正堂紀念-四季12月與北斗七星。攝影:郭榮二


天文歷史廳 08鏡廳】 東方天文學家
周公。西周,公元前1122~前1116年
張衡。東漢,西元78~139年
祖沖之。南北朝,西元429~500年
一行和尚。唐代,西元683~727年
耶律楚材。元代,西元1189~1243年
郭守敬。元代,西元1231~1316年
徐光啟。明末,西元1562~1633年
王錫闌。明末清初,西元1628~1682年
明安圖。清代,西元1692~1765年
王真儀。清代,西元1768~1797年





西方天文學家
亞里士多德。西元前384~前322年
托勒密。西元90~168年
哥白尼。西元1473~1543年
第谷。西元1546~1601年
布魯諾。西元1548~1600年
伽利略。西元1564~1642年
克卜勒。西元1571~1630年
牛頓。西元1643~1727年
愛因斯坦。西元1879~1955年
哈伯。西元1889~1953年
哈雷。西元1656~1742年


圖片來源:
中正紀念堂<仰觀蒼穹400年特展>http://www.astronomy2009.tw/scisea/index.phphttp://www.astronomy2009.tw/scisea/news_view.php?news_sn=19
文字來源:
林天雄<伊琉沙天文學術教育推廣>http://sky.geocities.jp/ilyusha_kocmoc/ ;卡斯摩的伊琉沙 (Илюша Космоса) http://ilyusha.twbbs.org/

2009年11月8日 星期日

單元10 日夜(地球自轉)、四季(地球繞太陽公轉)、潮汐(地月引力)

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1187

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1188


一、地球是怎麼自轉的?
    白天和黑夜是如何交替的 ? 當天空逐漸泛白,然後太陽出現在東方時,新的一天就開始了。隨後太陽好像在天空中沿著一道圓弧線(此路徑稱為「黃道」)往上爬,直到某個高度(此時竿影指向正北)後又往下落,最後完全沉入西方,天空也由泛紅而暗淡下來,結束了白天的時間。當夜色來臨時,星辰似乎也是以相同的「東升西落」方式在進行著。看起來它們好像是在繞著地球旋轉,但事實上,現在我們知道這是由於地球自轉所造成的現象。
    在天文學中,一般是從星空中的「不動點」(現今位處於北半球者,是可以在北極星附近找到此點)定義出南北方位(正是地球自轉軸的指向)。科學家告訴我們地球自轉的方向正如右手所示:以你矗立的右手姆指代表地球自轉軸指向「北極」,其餘四根指頭彎曲的方向就表示地球自轉的方向。此時位在地球表面上的你,若躺臥在草地上且仰首上方正是北方,將看到太陽和星辰都是從你的左側(不一定是正東邊)升起來,且它們都會往你的右側移動。

二、如何定義「一天」?
    依據天文學家的定義,太陽系的行星的自轉一圈,稱為此行星的「一天」。換句話說,「地球自轉一圈」就是地球的「一天」,也就是「一晝夜」的時間長度。這個由地球自轉所定義出來「一天」的時間長短,是和地球自轉的快慢有關聯的。一天等於 24 小時嗎? 答案是否定的。因為地球除了自轉外,還有繞行太陽公轉的現象;也就是說地球依循右手表徵方式約 365.25 天繞行太陽一圈,當地球自轉一圈的時間,它在公轉軌道上也約走了 1 度,所以一天約略少於 24小時 !

三、晝夜等長嗎?
    地球除了有自轉外,也有著繞行太陽公轉的現象。而且地球的自轉軸和垂直於繞行太陽公轉的平面 (俗稱為「黃道面」) 間有著 23.5度的夾角。就是因著這傾斜的夾角,使得地球在繞行太陽公轉期間才有春、夏、秋、冬四季明顯的氣候變化。每當北半球的夏天 (南半球的冬天),太陽直射在北半球時,當日立於北半球地面的「圭表 」(或竿影) 影子會是一整年中較短的時日。而當北半球的冬天 (南半球的夏天) 時,太陽直射在南半球上,當日立於北半球地面的「圭表 」 影子會是一整年中較長的時日 。所以一整年當中,每天的晝夜時間長度都不盡相同。而且白晝時間在夏天時,高緯度地區會比低緯度地區來得長;反之,在冬天時,高緯度地區的白晝時間會比低緯度地區來得短。在同一時刻,全世界各地的鐘所指示的時間都不盡相同,而且同時包括陽光可以照射到的白天和照射不到的夜晚。所以我們從事長途旅遊時,會經過不同的「時區」。

四、午前、午後和正午
    標示著「A.M.」的時間是代表著由午夜 0:00 算起,一直到正午 12:00 為止的這段「午前」時間。相同地,標示著「P.M.」的時間是代表著由正午 12:00 算起,一直到午夜 24:00 (或標示為 0:00 ) 為止的這段「午後」時間。而所謂的「正午」是太陽位於天空最高點的時刻,也是當天我們所在的地區位置最接近太陽而且是最亮的時刻,同時也是竿影指向北方的時刻。因為地球自轉,地面上不同地區「正午」的發生時間就會不同。為了方便分辨,我們就將整個地球區分成好幾個「時區」,起點是在經度零度 (經過格林威治天文台) 的子午線上 。

五、如何定義「一年」?
    地球除了有自轉外,也有著繞行太陽公轉的現象。實際上地球繞行太陽公轉一圈的時間約為 365.2422 日,我們定義這個規律的周期為一個「回歸年」。正因為這個回歸年的時間長度不是正好為整數,所以我們以「平年」365日和「閏年」366日來描述一年的長短。

六、四季變化的原因
    又因著地球的自轉軸和垂直於繞行太陽公轉的黃道面間有著 23.5 度的夾角,使得地球在繞行太陽公轉期間有春、夏、秋、冬四季明顯的氣候變化。當太陽直射在北回歸線上時,北半球當日為「夏至」,立於地面的「圭表 」( 或竿影 ) 影子 (正中午時竿影正指向北方) 會是一整年中最短的時候 (而南半球的當日為「冬至」) 。然後太陽蹤跡逐漸南移,當太陽正位於地球赤道的上空時,就是北半球的「秋分」 (南半球的「春分」) 時刻。然後蹤跡逐漸再往南移,直到直射在南回歸線上時,北半球當日為「冬至 」(而南半球的當日為夏至), 在北半球圭表的影子會是一整年中最長的時候。接著太陽蹤跡會向北移動,如此周而復始的規律現象,正是先民們很早就熟悉的自然現象,地球上的萬物作息,都會隨著這個周期的變化而有著明顯的周期性的規律。

七、四季和 24 節氣
    地球繞行太陽一周就是一年,隨著春夏秋冬四季氣候的周期性變化, 先民將冬至到次年冬至整個回歸年時間平分成十二等分,每個分點稱為「中氣」, 再將中氣間長均分為二,其分點叫作「節氣」。這十二中氣和十二節氣的統稱為「二十四節氣」。 我國在農業社會時期的春耕、夏耘、秋收、冬藏等日常起居作息生活,都與二十四節息息相關。 由於歷代領域大都在黃河流域,節氣名稱因此依該地區氣候變換和耕耘、播種等農事來命名。 二十四節氣名稱首見於《淮南子˙天文訓》,二十四節氣按它們的含義可分成四類:

    1. 表示寒暑變遷的有:立春、春分;立夏、夏至;立秋、秋分;立冬、冬至。
    2. 象徵氣溫變化的有:小暑、大暑、處暑、小寒、大寒。
    3. 反應降雨量的有:雨水、穀雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪。
    4. 標示農事活動的有:驚蟄、清明、小滿、芒種。

八、潮汐現象
    潮汐是地球上的海洋表面受到太陽和月球的潮汐力作用引起的漲落現象。潮汐造成海洋和港灣口積水深度的改變,並且形成震盪的潮汐流,因此製作沿海地區潮汐流的預測在航海上是很重要的。在漲潮時會埋在海水中,而在退潮時會裸露出來的潮間帶,是潮汐造成的重要海洋生態。
    潮汐的變化位置與月球、太陽和月球的相對位置有關,並且會與地球自轉的效應耦合和海洋的海水深度、大湖及河口。潮汐現象除了發生在海洋之外,也會在其它引力場的時間和空間系統內發生。
    在每天的海平面變化,特別是在淺海和港灣實際發生的,不僅受到天文的潮汐力的影響,還會受到氣象(風和氣壓)的強烈影響,例如風暴潮。

資料來源:
1.地球是怎麼自轉的?、一天的定義、12 時辰的定義、計時的標記▁小時、一天等於 24 小時嗎 ? http://web2.nmns.edu.tw/Exhibits/91/time/dt_01.htm
2.晝夜等長嗎?、你所在位置的時間、世界標準時http://web2.nmns.edu.tw/Exhibits/91/time/dt_05.htm
3.竿影的奧秘—圭表與日晷、午前、午後和正午http://web2.nmns.edu.tw/Exhibits/91/time/dt_02.htm
4一年的定義、星空變化的規律時間、四季變化的原因、四季和 24 節氣、陽曆是怎麼制定的 ?、新年是那一天 ? http://web2.nmns.edu.tw/Exhibits/91/time/yt_01.htm
5.潮汐<維基百科,自由的百科全書>http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%BD%AE%E6%B1%90

2009年11月3日 星期二

單元9 太陽、風和水氣

# 提醒同學11月4日是本學期第一次上課學習檢驗,25題選擇題,每題4分,總分100分,加油 : )

萬象天文社學期成績記分方式:學習成果= 1 + 2 + 3
1. 上課學習檢驗50%(11/4,1/6 兩次下課前10分鐘,各25題選擇題,總分各100分);
2. 自選單元作業40%(1-4人一組,12/31pm12:00之前,用email繳交報告,請註明:作業題目班級座號,寄至miaoniguo@gmail.com,powerpoint或word皆可);
3. 網路個人回饋10%(上網留言三次,必須符合教學內容)。



上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1158

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1159



一、太陽影響天氣變化

    地球離太陽一億五千萬公里(一天文單位),冥王星離太陽四十天文單位,而太陽風所能到達的距離是一百六十天文單位,所以整個太陽系都籠罩在太陽大氣之中;太陽每分鐘噴射出幾百萬噸帶電物質,但在廣大太空中,仍非常稀薄,雖然如此,還是會造成天氣變化,就是「太空天氣」。
    太空天氣變化會影響地球,最近一次是二○○一年三月,讓北美與亞太經過極區的飛機航線通通改道,以策安全;一九九八年五月的那次,更造成美國AT&T公司一顆價值兩億美元的通訊衛星無法運作,北美九成手機及多家電視廣播通訊因此中斷;一九八九年三月則造成加拿大魁北克有六百萬人因此停電九小時。
    太空天氣變化的因素除了太陽風外,還有太陽閃焰和日冕拋射物質,太陽閃焰是太陽系中最猛烈的爆發事件,威力相當地球上火山爆發的一千萬倍,時間持續幾分鐘,以接近光速射出各種高能粒子和射線;日冕是因日食時看起來像皇冠而得名的太陽表面大氣,日冕拋射物質可說是太陽的颱風,能量相當於十萬個地球上的颱風,會噴射出一百億噸幾百萬度的大型帶電電漿團,速度為每秒兩千多公里。
    至於較耳熟能詳的太陽黑子,黑的原因是溫度較低,太陽表面溫度六千度,太陽黑子區域則只有四千度,有時範圍可相當於幾十個地球;成因則是磁暴,因太陽表面是流體,赤道和南北極自轉速率不同,跟地表「黏」在一起的磁力線就會扭曲、變亂而產生磁暴,結果是太陽南北極磁場每十一年就顛倒一次,太陽黑子數也每十一年呈現周期性變化。
    在太陽黑子產生最多的時期,所產生的太陽能會被平流層的臭氧吸收掉,在陽光照射最強烈的熱帶地區的上方,平流層的空氣會加溫。多餘的能源能促使額外的臭氧產生,吸收更多的太陽能。由於平流層接受陽光照射的溫度不一,接近赤道最熱,因此平流層的風將會改變。在經過一連串相關聯的自然演變過程,會造成熱帶的降水量增加。
    同時,在太陽活動極大期間,亞熱帶地區海平面水的溫度會上升,多餘的陽光照射會使更多的水蒸發至空氣中。信風(向赤道和西邊方向吹的風)會將水份帶到西太平洋熱帶多雨地區,增加降大雨的頻率。
    此項研究可幫助科學家預測特定區域的天氣變化,例如年年在不斷增強的印度季風和太平洋熱帶地區的降雨量。此研究的主要作者國家大氣研究中心杰拉爾‧德梅 爾(Gerald Meehl)表示太陽、平流層與海洋之間的連帶關係和許多重大的天氣變化都有關連,如北美的冬季降雨。了解太陽週期所造成的影響,能讓科學家更深入、準確的預測未來幾十年的天氣變化。

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二、大氣層的成因與垂直結構

1.氣層是如何形成的?
   地球剛形成時地心引力太弱無法留住氣體形成大氣。一般認為,目前的大氣與火山噴出的氣體有密切關係。
   比較火山爆發噴出的氣體成份(H2O:79.31%;CO2:11.61%;SO2:6.48%;N2:1.29%;H2:0.58%)與目前大氣氣體成份(N2:78.08%;O2:20.946%;Ar:0.934%;CO2:0.033%),我們發現兩者差別很大。可能原因:(1)水分噴出後凝結變成水→海;(2)CO2 與SO2 與地表礦物作用變成碳或硫化合物;(3)H2 質量太輕,氣體溫度高,動能大→逃離地球。以上幾個理由可以解釋為何目前大氣氣體以N2 含量最高。 c1_2a


2.大氣垂直溫度結構:
    大氣層大致可分為(1)對流層,(2)平流層,(3)中氣層,(4)同溫層。
 (1) 對流層:
    最接近地面的一層稱為對流層,平均高約10 公里。對流層是對流(熱空氣上升,冷空氣下降)最旺盛的區域,也是天氣現象發生的地方。大氣中的水汽,約有80%存在於對流層,因此它也是蒸發、雲、雨、… 最經常出現的區域。
    一般而言,越接近地面水汽含量月高,因為溫度較高而且較接近來源(如:海、湖、森林、沼澤…)。大氣吸收陽光的效率不高,約有50%的陽光穿透為地表吸收,而且空氣放出的輻射比吸收的還多(即不斷冷卻),因此大氣的溫度分布成隨高度遞減的現象。大氣則經由熱傳導及對流傳送熱量,彌補輻射冷卻所損失的能量。平均而言,對流層中隨高度溫度遞減約6.5oC/km。
(2) 平流層:
    對流層之上,10km 至50km 之間,為平流層。平流層的特點是溫度隨高度增加,因此空氣特別穩定,不易產生對流,大氣運動多是水平,因次稱為平流層。平流層因為特別穩定,而且沒有降水,大氣中懸浮微粒(如:火山灰、污染物、核爆輻射塵… )可停留在平流層數個月到數年之久。
(3) 中氣層:
    在這層沒有特殊的加熱過程,越高處越冷。大氣層最冷的地方。
(4) 同溫層:
    在這層,N2、O2、O 吸收非常短的太陽輻射(<0.1μm),產生光電離作用(photoionization),生成許多電離子,因此也稱為電離層。由於空氣稀薄,只要吸收一點能量,溫度就變得很高(可達數千度)。這裡的溫度變化與太陽黑子的活動關係密切。太陽黑子活躍與否可改變溫度達一千多度。但是人若在同溫層立刻被凍死。為什麼?因為空氣太稀薄,即使每個氣體分子溫度達數千度,因為太少氣體分子撞擊人體,對人而言,溫度還是非常低。由於電離子會吸收、反射電訊,電離層的狀況對長程通訊影響很大。


3. 大氣氣壓及空氣密度的垂直分布
    大氣氣壓及空氣密度的隨高度增加約成指數遞減。我們可將氣壓解成單位面積上方空氣的總重量。由於空氣是可壓縮的(水是不可壓縮的),因此大部分的空氣聚集在低對層,而且低層大氣密度遠大於高層大氣。比如,大約一半重量的空氣聚集在5km 以下。假設一大氣壓為1000百帕(即:毫巴),則500 百帕等壓面的上方及下方大氣各佔50%的重量;600 百帕等壓面的上方及下方大氣則各佔60%及40%的重量。
    氣象學家經常用氣壓作為垂直座標。氣壓與高度之間的換算,與當地氣溫有關。比如,熱帶地區氣溫較高,在同一壓力下,空氣所佔體積較大,因此兩等壓層之間的厚度變厚。一般而言,同一等壓面的高度由熱帶向極區遞減。


資料來源:
1.太陽週期如何影響地球的天氣http://www.epochtimes.com/b5/9/9/19/n2662252.htm
2.【2003/10/05 聯合新聞網】日地物理與太空天氣-摘錄至中央大學郝玲妮教授演講稿。http://graupel.ihs.ncu.edu.tw/earth_sys/interac/speech.htm
3.大氣層的成因與垂直結構http://hsu.as.ntu.edu.tw/cyber_course_II/download_textbook/chap3.pdf

2009年10月28日 星期三

單元8 朔日食(日月地)與望月食(日地月)

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1156

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1157

2009-07-22公視晚間新聞(日食奇景8:23展開 太陽現缺口)

一、 甚麼是日月食?
        日月食總是發生在當月亮、太陽及地球在同一條線上的時候,,大部分的人一定見過月食,當一輪滿月慢慢通過地球的陰影中,很容易就能看到月亮由盈到虧,又由虧轉盈。由此可知,這一定是發生在太陽與月亮是分別在地球的兩端。相較於月食那種淡雅的美,日食的壯觀,是無可比擬的。日食發生在當新月時期,當月亮經過太陽與地球的中間時,月亮遮住了太陽,造成太陽出現盈虧,白晝忽然變為陰森夜色籠罩。

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        由上圖,可以很容易看出地球、月亮與太陽的方位,由於地球的軌道面與月球的軌道面有約5度夾角,日照的方向會隨著地球與太陽的相對位置改變而不一樣。 先來看看這樣的相對位置,很容易就可以看出為什麼一定是要滿月才會發生月食,因為之前說過月食一定是月亮與太陽在地球的兩端,月亮才會被地球的影子擋住,這樣的情況會發生,只有在月亮的遠日點,也就是滿月的時候,才會有月食。反之,日食一定發生在新月,因為這時候月亮陰影才有可能會投射在地球表面。並非每一次的新月都會發生日食,因為由於幾何方位的關係,大部分時候,月亮的陰影都不會略過地球,而是在地球的上方或是下方,而發生日食的地方,需要在月亮的新月時間,恰巧是通過月亮軌道與黃道面夾角的地方,而這種timing並不是每個月皆如此,因為日、月、地的相對位置也很重要。
Solar eclipse animate (2010-Jan-15).gif
2010年1月15日日食
臺灣台北可見日食時刻:http://www.eclipse.org.uk/eclipse/0132010/T_aipei_Taiwan_2010Jan15.png

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2010年1月15日台灣台北日偏食(若無畫面,請按檢視,並重新整理)


二、 日食的種類
        日食主要有日全食日偏食日環食三種。日食發生的原理是地球上的局部地區被月影所遮蓋而造成的。日食必發生在朔日,即農曆的初一。因該日適逢日月同經,同時太陽與月球位於黃道、白道交點附近(距離不超過十八度)才會發生日食。又因太陽比月球的直徑大四百倍,因此在月球的背光面會形成一個圓錐狀的黑影,這個錐影稱為本影,在地球上本影錐中的觀測者都見不到太陽,稱之為全食。

2

        而在本影四周範圍較大的反向圓錐形陰影稱為半影,半影區域中只能見到不同程度的日偏食,在半影之外的地區則一切如常看不到交食,當月球離地球較遠時,看起來月輪比日輪小,不能把整個日輪遮住,即月球本影的錐頂位于地面上空,本影延伸出的倒向圓錐稱偽本影,偽本影落在地面上,在偽本影內的觀測者,看到黑暗的月輪周圍繞著一圈明亮的光環,這叫做日環食,也稱為金環食。

Solar1
Solar2
Solar3
日全食
日偏食
日環食

三、 月食的種類
        月食也是天象交食的一種。它發生在“望”的時候,約農曆的十五或十六。因陽光受地球阻擋,在地球的背光面所產生長長的圓錐形陰影,我們稱之為本影,在本影四周較大但較淡的反向圓錐形陰影稱為半影,當月球運行到與太陽經度相差180度時,亦即地球介於日、月之間,若月球到達黃道與白道的交點附近時會進入陰影區內,由於月面無法反射陽光,因此產生月食現象,若整個月球都在本影區內稱月全食,若僅局部被地影遮掩,則僅能見到月偏食。 又由於地球的直徑大約是月球的四倍,所以在月球軌道上地球本影的寬度仍然相當於月球直徑的二‧五倍,顯然月球軌道上的地影直徑永遠大於月球,因此月食只有月全食和月偏食兩種。雖然沒有環食,但卻有半影月食。若月球只進入半影區,則稱半影月食,由於此時月面反射陽光量較平常減少不多,因此月食現象並不明顯,用肉眼觀測不易辨識到月面亮度的變化。

四、 日食時的現象觀察
         當日食發生的時候,正是那些平常被太陽光輝所掩蓋的現象現身的時間,想想看平常甚麼是你常常會聽到,可是卻從來不曾見過的啊?

1.日珥:在太陽的邊緣還常常可以看到紅色火焰狀氣體,稱為日珥,它有各種不同的形狀如火舌、拱橋、噴泉等,且大小不一,通常高度可達數萬至數十萬公里。這些噴射狀火焰,在平日是無法用肉眼觀察的,只有當月掩日輝的時刻,才是這些壯觀場面上場的時機。

2.日冕:在太陽的最外層大氣會形成一圈光環圍繞著太陽,這就是我們熟知的日冕。

46年ぶりの皆既日食・太平洋上

3.色球層:除了黑子外,整個太陽表面佈滿明亮斑點的米粒組織,米粒的形狀和光度經常在變,平均壽命為 8分鐘。

4.Shadow band在日全食開始時,在明亮的地面會出現一條10-15cm寬,相距1米、明亮相間的帶狀區,其成因為太陽光因為地球不規則的大氣層折射而成的。

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5.Baily's beads(貝利珠):
        這是一種在日全食即將生光前出現的現象,在被掩的太陽邊緣外出現一串亮珠似的移動光點,可能的成因是由於月亮邊緣山谷之間日光隱現而成。1836年,由Francis Baily首先描繪及討論此一現象,而得名。
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Baily's Beads at second contact, exposures spaced approximately 1.5 seconds apart.

 6.行星及恆星的觀測:
        事實上,太陽的存在對有些觀測是超大的光害,所以當日全食這短短的幾分鐘,是某些觀測才能進行的重要時間,想想看,在短短幾分鐘可以用肉眼看到行星、亮的恆星,所以這時候水星、及金星觀測也是重頭戲。

五、 月食時的現象觀測
1.古銅色之月:
        即使是在食甚之時,月亮也不會完全隱沒不見,而是成 了橙紅或淡灰光輝的圓面,這是由於日光經由地球大氣的折射,而照射在被食的月面上的反光,這些反光的顏色與亮度隨當時大氣的情況而變化。地上的雲層有可能遮住這些折射光線,使得月面黑暗或甚至完全不見。

 

2.冷波:
        由於日光被地球遮住,所此時月面上會因為溫度驟降,而有一種『冷波』通過月球表面,其實,這是因為溫度降得太快,能量散失傳遞的一種現象,例如:較高的山就比周圍區域冷卻較慢。


近期內的日月食

日食
2001 JUN 21, Atlantic Ocean, Southern Africa
2002 DEC 4, Southern Africa, Indian Ocean, Australia
1997-2035時間表
月食
2001 Jan 9 (TLE, 1hr 2min) -- Africa, Europe, Asia
1997-2006時間表

Solar Eclipses of 2010(民國99年日食)
Annular Solar Eclipse of 2010 Jan 15
Total Solar Eclipse of 2010 Jul 11
ASE2010globe1b1 Special web page for the Annular Solar Eclipse of 2010 Jan 15(日環食)
TSE2010globe1b2 Special web page for the Total Solar Eclipse of 2010 Jul 11(日全食)


資料來源:
1.日蝕與月蝕http://140.120.11.121/~lcli/astronomy/eclipsepage/note.htm
2.NASA Eclipse Web Sitehttp://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html
3.什麼是日蝕和月蝕:http://kids.yam.com/why/article/article216.html
4.日蝕與月蝕的成因:http://www.chjhs.tyc.edu.tw/jim5631/slide-moon.files/frame.htm
5.Eclipses Online:http://www.eclipse.org.uk/eclbin/query_usno.cgi
6.五星級的日食資料網http://www.taipei.gov.tw/AP_Data/Message/3790000000/379040000E/379041700E/.message


圖片來源:
bannerEclipse2008

1.Annular Solar Eclipse of 2010 January 15:http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/ASE2010/ASE2010.html:Annular Solar Eclipse of 2010 January 15 2.Annular Solar Eclipse of 2010 January 15:http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/ASE2010/ASE2010.html:Total Solar Eclipse of 2010 July 11
3.日食、月食的成因:http://content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnature/addon/space/summoon.htm 4.2010年1月15日日食<維基百科,自由的百科全書>:http://zh.wikipedia.org/zh-tw/2010%E5%B9%B41%E6%9C%8815%E6%97%A5%E6%97%A5%E9%A3%9F
5.Dr. Wolfgang Strickling<Shadow bands during a total solar eclipse>:http://www.strickling.net/shadowbands.htm
6.Fred Bruenjes(March 29, 2006)The 2006 Total Solar Eclipse-Baily's Beads at second contact, exposures spaced approximately 1.5 seconds apart:www.moonglow.net/eclipse/2006mar29/index.html


影片來源:
1.2009-07-22公視晚間新聞(日食奇景8:23展開 太陽現缺口):http://www.youtube.com/watch?v=TVJGIZFqmpY
2.46年ぶりの皆既日食・太平洋上:http://www.youtube.com/watch?v=kYhFdKzq6rM
3.皆既月食 - 【A total eclipse of the moon】HD1280×720:http://www.youtube.com/watch?v=Y49tEshC-KA

2009年10月22日 星期四

線上收聽2009星空協奏曲

影片來源:
1.國立臺灣大學 科學教育發展中心/探索基礎科學講座 第二期星空協奏曲: http://case.ntu.edu.tw/star/
2.<知識大講堂>線上收聽:http://knowledge.nchc.org.tw/virtual/index.aspx
3.知識大講堂/臺大講座/第二期星空協奏曲:http://knowledge.nchc.org.tw/ntu/index.aspx

演講影音檔


10/24 (六) 曹亮吉<仰望天空的數學家-古希臘數學>




今天10/17下午2:00原本已經準備好,要前往台大應用力學館,聆聽曹亮吉教授所講授的<望眼鏡之前的天文學-古希臘天文學>,直到報到現場才驚覺400名座位已經額滿。

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沮喪之餘當場服務小姐告知,可以線上收聽整場演講,現場我直說不可能,回到家中打開電腦超連結http://case.ntu.edu.tw/star/共譜協奏/參加辦法/線上直播/colife線上會議系統http://colife.nchc.org.tw//註冊,才發現是真的耶:)


10/17 (六) 曹亮吉<望遠鏡之前的天文學-古希臘天文學"1

礙於講授教師的著作權,僅公佈參考資料,有興趣的同學可線上註冊收聽。主辦單位說該演講影音檔在一週後,會在網路上提供給一般民眾觀看收聽,請多多利用並公告周知。

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2009年10月18日 星期日

單元7 太陽系、八大行星、衛星

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1127

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1128



資料來源:2009 天文年 仰觀蒼穹四百年特展 - 地球誕生http://www.youtube.com/watch?v=J5ONFszpsIc
 

太陽系是以太陽為中心,和所有受到太陽的重力約束天體的集合體:8顆行星、至少165顆已知的衛星、5顆已經辨認出來的矮行星(冥王星和他的衛星)和數以億計的太陽系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯带的天體、彗星和星際塵埃。

廣義上,太陽系的領域包括太陽,4顆像地球的內行星,由許多小岩石組成的小行星帶,4顆充滿氣體的巨大外行星,充滿冰凍小岩石,被稱為柯伊伯带的第二個小天體區。在柯伊伯带之外還有黃道離散盤面和太陽圈,和依然屬於假設的歐特雲。

依照至太陽的距離,行星依序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、和海王星,8顆中的6顆有天然的衛星環繞著。在英文天文術語中,因為地球的衛星被稱為月球(moon),這些衛星在習慣上亦被稱為“月球”。在外側的行星都有由塵埃和許多小顆粒構成的行星環環繞著,而除了地球之外,肉眼可見的行星以五行為名,在西方則全都以希臘和羅馬神話故事中的神仙為名。五顆矮行星是冥王星,柯伊伯带內已知最大的天體之一鳥神星與妊神星,小行星帶內最大的天體穀神星,和屬於黃道離散天體的鬩神星。

一、太陽


1.太陽系的誕生:

在46 億年前,太陽系從星際雲中孕育。而生科學家認為,我們的太陽和九大行星,幾乎在同一時期從星際雲中誕生。星際雲由飄浮在銀河系的氣體和微塵組成,氣體有92%是氫,7.8%是氦,微塵的主要成分是矽酸鹽。星際雲的密度並不均勻,有扭曲存在。大約46億年前,銀河系的某個角落發生了超新星爆炸。這次爆炸的震波在星際雲中傳送,導致不均勻更為嚴重。這麼一來,因為重力的影響,星際雲便朝著密度較濃的部分收縮,開始在中心形成原始太陽。

原始太陽周圍的氣體往原始太陽掉落,距離較遠的氣體則開始繞著原始太陽旋轉,形成圓盤狀旋轉星雲,稱為原始太陽系星雲。沈積於圓盤赤道面的微塵層後來發生分裂,形成無數顆微行星。地球軌道附近的微行星大小約數公里,質量約1000 兆公斤。這些微行星藉著彼此的重力不斷碰撞、合併,而逐漸成長。微行星愈大成長速度愈快。

類地行星因質量太小無法吸取星雲的氣體,所以它的組成幾乎保留微行星的原始狀態,成為金屬與岩石質的行星。類木行星則吸納了大量的氣體,成為密度低質量大體積大的行星。由於質量很大,也影響了其他行星的產生,甚至使得其他軌道的行星因為重力的效應崩潰,如小行星帶的微行星們便受到木星強大的重力影響而無法凝結成為一個完整的行星,目前在小行星帶最大的矮行星是鼓神星。太陽系星雲在木星形成後逐漸飛散,造成今日太陽系的形貌。

2.太陽風、太陽黑子和極光:

太陽是太陽系的母星,也是最主要和最重要的成員。天文學上用 來代表太陽。它有足夠的質量讓內部的壓力與密度足以抑制和承受核融合產生的巨大能量,並以輻射的型式,例如可見光,讓能量穩定的進入太空。太陽在恆星演化的階段正處於壯年期,尚未用盡在核心進行核融合的氫。太陽的亮度仍會與日俱增,早期的亮度只是現在的75%。

除了光,太陽也不斷的放射出太陽風。這股微粒子流的速度為每小時150萬公里,在太陽系內創造出稀薄的大氣層(太陽圈),範圍至少達到100天文單位(日球層頂)。太陽的黑子週期(11年)和頻繁的閃焰、日冕物質拋射在太陽圈內造成的干擾,產生了太空氣候。地球的磁場從與太陽風的互動中保護著地球大氣層。水星和金星因為沒有磁場,太陽風使它們的大氣層逐漸流失至太空中。太陽風和地球磁場交互作用產生的極光,可以在接近地球的磁極(如南極與北極)的附近看見。

二、八大行星(九大行星)


1.冥王星降級成矮行星:

太陽系中以前總共有九大行星,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了這些較大的行星之外,太陽系中還有許多較小的行星,分布在火星與木星之間的小行星帶。在2006年時在捷克布拉格舉行的第26屆國際天文學聯會通過決議,將冥王星降級成矮行星,所以目前太陽系已經變成八大行星。所以九大行星已經正式走入歷史,成為八大行星。

2. 八大行星的大小:

太陽系的八大行星依照,最大到最小的排列則是:木星>土星>天王星>海王星>地球>金星>火星>水星(>冥王星)。其中冥王星已經變成矮行星了,所以目前八大行星中,最小的行星是水星,最大的行星是木星。矮行星是2006年天文學聯會的新名詞,泛指介於小行星跟行星之間的太陽星體。如冥王星(Pluto)2006年降為矮行星;厄里斯(Eris);榖神星(Ceres)。

三、衛星

太陽系內最大的衛星(超過3000公里)包括地球的衛星月球、木星的伽利略衛星木衛一(伊俄)、木衛二(歐羅巴)、木衛三(蓋尼米得)、木衛四(卡利斯托)、土星的衛星土衛六(泰坦),以及海王星捕獲的衛星海衛一(崔頓)。月球,俗稱月亮,古稱太陰,是指環繞地球運行的一顆衛星。它是地球唯一的一顆衛星和離地球最近的天體,與地球之間的平均距離是384,400千米。天文學上用 來代表月球。1969年尼爾•阿姆斯壯和巴茲•奧爾德林成為最先登陸月球的人類。1972年12月美國「阿波羅17號」太空梭返回地球,美國「阿波羅」登月計劃結束,從此再未進行過任何載人登月任務。




資料來源:
1.光與物質小站首頁/天文常識/八大行星/太陽系(Solar System) http://home.educities.edu.tw/listeve/Htm/Space/planets.htm
2.太陽系<維基百科,自由的百科全書>http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E7%B3%BB
3.月球<維基百科,自由的百科全書>http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%9C%88%E7%90%83
影片來源:
1.Space School- The Sunhttp://www.youtube.com/watch?v=SsoGeq4XcCk
2.TVB新聞 冥王星被剔除出九大行星之列http://www.youtube.com/watch?v=_vkqReJNzlM
3Why Isn't Pluto a Planet Any More?http://www.youtube.com/watch?v=FqX2YdnwtRc


2009年10月14日 星期三

單元6 夏季星座與星座故事

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1115

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1116


04-2-f 夏季星空:天鵝座、天鷹座、天琴座、天蠍座、蛇夫座及人馬座



一、辨認星座的三項要訣
(一)每個季節找一個辨認星座的適當方向

  春秋兩季要往北天看,因為春天北方有北斗七星,秋天北方有仙后座。而夏冬則要往南天看,因為夏天南方有天蠍、人馬兩大指標,冬天則有獵戶座。

(二)利用大星座當指標來尋找小星座

  例如,牛郎和旁邊兩顆小星形成一直線,往織女星方向延伸,就可以找到一個小小的三角形,叫做「天箭座」。另外,認星的同好大多有這樣的心得:「有大就有小,有南就有北」的對稱現象,即「一物剋一物」的法則。如銀河右側有一個專門制服天蠍的人馬座、有北斗就有南斗、有大熊就有小熊座、有大犬就有小犬、有飛馬就有小馬座……。

(三)培養豐富的想像力及幻想力

  全天的88個星座,都是人類利用想像力繪製而成的,所以在辨識的同時,如果能對神話故事多一份閱讀與了解,然後再發揮豐富的想像力,更能讓觀星增添不少樂趣。


二、介紹夏季星座

  夏季星空最是燦爛,銀河像條白鍊子般蜿蜒在天際,星座之王「天蠍座」。雄據南方天空,而牛郎織女的故事更讓夏夜星空充滿浪漫。

  夏夜銀河從南方天空一路向東北方蜿蜒,銀河的南端有個夏季最美的星座「天蠍座」,形狀呈「S」形,也可將之想像成「丁」字型的圖案,天蠍尾巴的勾狀,位在銀河之上,因此也被傳為是姜太公釣魚「離水三寸,願者上鉤」的魚鉤。而天蠍座的α星「心宿二」是一顆紅色的一等星,也是有名的紅巨星,位於蠍子的心臟部位,中國人稱它為「大火」。

  人馬座位於天蠍座東方,主要特徵是由六顆星星組成小杓子形狀的「南斗六星」,中國人認為「南斗註生、北斗註死」,所以特別喜歡人馬座,認為多看此星座可延年益壽。同時,人馬座位在銀河系中心,星座裡面有將近20個星雲、星團,更是望遠鏡觀測的焦點。

  順著銀河往東北延伸,可找到夏夜另一對主角「織女星」、「牛郎星」,織女為天琴座的α星,是一顆閃爍著青白色光芒的零等星,隔著銀河與織女遙遙相望的是牛郎星,其古星名為「河鼓二」,是天鷹座的α星。織女的胸前有兩顆小星星,而牛郎的左右兩側也各有一顆小星星,分別為「河鼓一」、「河鼓三」,相傳是兩人愛的結晶,中國流傳著一段歌謠:「牛郎東,織女西,牛郎擔子挑兩邊,織女抱子在胸前」,當是辨識牛郎、織女的最佳依據。

  組成夏季大三角的三顆亮星,除了牛郎、織女,還有天鵝座的α星「天津四」。天鵝座位於銀河中心,由五顆亮星組成十字架的形狀,又稱為「北十字星座」,中國人則稱之為「平底渡船」,於每年七夕渡織女牛郎過河相會。天津四位於天鵝座的尾巴,是一顆1.3等的白色亮星;而天鵝座的頭部β星「輦道増七」,是一顆非常漂亮的雙星,用望遠鏡觀測下呈現橙色和寶藍色,像是一對燦爛的寶石,非常受到觀測者的喜愛。


三、觀星辨位~尋找北極星

(一)利用北斗七星:

  春夏兩季,面向北方天空可找到杓子形狀的七顆星,即有名的北斗七星,由杓口算起分別為天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開陽、搖光。我們可以利用杓口的天璇往天樞方向延伸五倍的距離,即可找到一顆亮度為二等的北極星。因此天璇、天樞兩顆星被稱為「指極星」。

(二)利用仙后座:

  在秋冬兩季的夜晚,北斗七星已西沉隱沒至地平線下,此時就由仙后座來擔起指極星的任務,所以秋夜認星歌訣的開頭是「秋夜北斗靠地平,仙后五星空中昇」。秋冬的夜晚,只要面朝北方,便能看到呈「M」字型的星座圖象,便是仙后座。仙后座主要由五顆亮星所組成,依序分別為王良一、王良四、策星、閣道三、閣道二,由王良一往王良四方向延伸的連線和閣道二往閣道三延伸的連線,會產生一個想像的交點,再由這個交點往策星的方向延伸五倍,亦可找到北極星。

(三)利用秋季四邊形:

  順著馬脖子「室宿一」向馬前腳跟「室宿二」延伸出去,和由馬背「壁宿一」往馬腹「壁宿二」的延長線相交於一點,此點即是北極星的所在。

(四)利用夏季大三角的對稱:

  連接天津四及織女星,找出此線段的中點,然後由牛郎星往此中點方向延伸一倍的距離,同樣可尋獲北極星。


四、認星歌謠、四季星座指標和四季主要星座

(一)認星歌謠:
  可採@捕魚歌 @蝸牛與黃鸝鳥 @哆啦A夢 @妹妹背著洋娃娃 @黃梅調@小星星等曲調入歌

<春季星空>

  北斗春來北天橫,斗口五倍北極星,大角角宿沿斗柄,接著就是烏鴉星。

  春天三角等腰形,腰間暗星室女領,獅座橫臥於天頂,獅頭諸星反問形。

<夏季星空>

  斗柄南指夏夜開,天鵝飛翔銀河在,天鷹天琴兩邊排,牛郎織女色青白。

  順著銀河向南來,天蝎人馬緊相挨,心宿火紅蝎尾抬,南斗六星照安泰。

<秋季星空>

  北斗七星隱地平,仙后五星上天庭,飛馬凌空四邊形,兩旁雙魚皆暗星。

  仙女一線引英仙,白羊鯨魚來伴連,南天寂靜亮星欠,北落師門照其間。

<冬季星空>

  獵戶群星霸寒天,腰帶三星一直線,向西射去金牛眼,往東射去天狼現。

  雙子倒立在東邊,御夫北天也耀眼,冬星輝煌大橢圓,南極老人不易見。

(二)四季星座指標

  春 天 大 三 角 室女座α、獅子座β、牧夫座α(中名:角宿一、五帝座一、大角)

  夏 天 大 三 角 天琴座α、天鷹座α、天鵝座α(中名:織女星、牛郎星、天津四)

  秋 天 四 邊 形 飛馬座α、飛馬座β、飛馬座γ、仙女座α

  冬 天 大 三 角 獵戶座α、大犬座α、小犬座α(中名:參宿四、天狼、南河三)

(三)四季主要星座

  春 季 星 座 大熊、小熊、獅子、獵犬、牧夫、天龍、室女、后髮、長蛇

  夏 季 星 座 天鷹、天琴、天鵝、天龍、武仙、北冕、天蝎、人馬、仙王

  秋 季 星 座 仙后、仙女、飛馬、英仙、摩羯、寶瓶、雙魚、鯨魚、白羊

  冬 季 星 座 獵戶、大犬、小犬、金牛、雙子、巨蟹、御夫、天兔、波江


資料來源:

1. 北一女中地球科學學習網站-認識星座與星座盤-認識四季星座:夏季星座http://earth.fg.tp.edu.tw/learn/lookstar/starsum.htm

2.銀河之旅http://www.ydes.ylc.edu.tw/infowww/teach/star/river/htm/movie_index.htm

3.國立台中女子高級中學-中女天文社-許妳一顆星-四季星座http://www4.tcgs.tc.edu.tw/chastro/astro02.htm

4.苗栗縣大坪國小李淑燕老師-遙遊星空-四季星空-夏季星空http://etoe.mlc.edu.tw/materialf/2809/4000.htm;觀星辨位~尋找北極星http://etoe.mlc.edu.tw/materialf/2809/3000.htm;觀星何處去- 辨認星座的三項要訣http://etoe.mlc.edu.tw/materialf/2809/8000.htm

2009年10月13日 星期二

Stellarium星空模擬軟體

影片來源:AstronomyBuff #2: Stellarium and Planetary Alignment 6/30/07http://www.youtube.com/watch?v=dMS_1Mw1c5s



下載安裝及使用http://163.27.57.3/teach/star/stellarium.html
         超過600,000顆星的預設,超過2.1億顆星的額外的目錄,實際的銀河,12種不同的文化的星座、插圖…. Stellarium,字面翻譯為「星的元素」,Stellarium是一個模擬天文臺,是一款開放原始碼的免費星圖軟體軟體,使用GNU通用公共許可證,可以在Linux、Windows及Mac OS X作業系統中使用,亦可應用於天象儀上。。 Stellarium擁有超過 12 萬顆星星的超逼真立體星空、真實星雲影像、大氣與陽光效果、行星與衛星、能夠自由縮放與移動時間,可以讓您在電腦螢幕中看見城市以外無暇的星空。
        當選定指定觀測時間與地點,使用者即可身處天球中觀測天文現象,如日蝕和星座運行等;使用者還可以使天球中出現各種不同的虛擬觀測工具,如天宮圖、黃道和地理座標等。 Stellarium 能即時顯示現在時間和你所在位置,不管天氣好壞它都能顯示出天空中所有的星座,如同一座星象館。許多功能鍵還可顯示擬真的大氣層、地表附近的霧、閃爍的星星、流星雨、黃道、赤道及88個源自希臘神話的西方星座圖繪等,觀測日蝕、星體運行也不成問題。選擇你想要的觀測地點之後在Stellarium中看到的就會是該地點的星空。在螢幕前享受一個完全屬於自己的超逼真立體星空,就和你在夜闌人靜時仰頭望向天際所能夠看到的星空一樣!

1014 star light

Stellarium軟體的下載與執行

一、下載 stellarium0.10.2 主程式。
二、下載 stellarium-zhTW-addon-0.1.7 正體增強包。
三、安裝完主程式之後,再安裝中文化軟體即可。

  • 如何設定stellarium
1.執行stellarium之後,可以設定語言、時間、…。
2.如果要模擬台灣星空進入「位置」,則需將地點選「Taipei」(台北),如果已經中文化,則內定觀測位置在「中央大學鹿林山天文台」。
3.其他符號選項,分別為(以下英文字母為快速鍵):「星座連線」、「星座名稱」、「星座插畫」、「地平座標系統」、「赤道座標系統」、「地面」、「方位基點」、「大氣」、「星雲」、「赤道儀/地平經緯儀」、「移至選取天體」、「搜尋天體」、「設定」、「夜間模式」、「說明」、「結束」…等。
4.可以試玩「日月食」、「流星雨」、「五星連珠」、「熒惑守心」等天文事件。

  • 熟能生巧,常練習就可以記牢。



電子星圖的運用

壹、前言

        電子星圖使用電腦精準的計算能力,使籌劃觀測計劃更加便利。使用者只要設定觀測地點的經度及緯度座標及當地時間等參數,便可以精準的將當時當地的星空呈現在面前,而任何目標星體的名稱、分類、赤經、赤緯座標,或地平、仰角座標,亮度、顏色、距離…等等,也可以一目瞭然。在觀測月球、行星、彗星、小行星等位置比較沒有規律的星體,電子星圖更可以準確的模擬,完整的提供給觀測者必要的資訊。甚至有些優秀的星圖,可以逼真的模擬夜空的氣氛,甚至加入藝術的成份,讓電子星圖除了科學的價值外,更多了一種欣賞的價值。

貳、基本常識

1.赤道座標:以地理之經緯度無限延伸到天球的座標系統。
  • 赤經(RA):24小時制。如 3h32m50.6s或3 32’50.6” 或3 32.84
  • 赤緯(DEC):以天球正北為90度,赤道為0度,正南為-90度。
2.地平座標:用方位角(Az)及仰角(Alt)來描述定義天球的座標。
  • 仰角:天體和觀測者所在地的地平線的夾角。地平線0度,天頂90度。
  • 方位角:正北為0度、正東90度、正南180度、正西270度。
3.天體運行規律:
  • 太陽時:1天。
  • 恆星時:1天再少約3分鐘56秒。
  • 月亮時:29天又12時44分3秒
  1. 星體的種類:star (恆星)、planet (行星)、satellites (衛星)、moon (月球)、constellation (星座)、comet (彗星)、deepsky-object (深空星體).。
  2. 深空星體的種類:planetary nebula (行星狀星雲)、diffuse nebula (瀰漫星雲)、globular cluster (球狀星團)、open cluster (疏散星團)、galaxy (銀河)..。

參、 使用電子星圖驗證過去及未來天文事件
  • 近年的日食:2009年7月22日-中國上海、2009年1月26日-印尼(日環食)、2008年8月1日-中國新疆、2006年3月29日-土耳其&伊拉克
  • 行星凌日:
水星凌日:2003年5月7日、2006年11月9日、2016年5月9日(台灣不可見)、2032年11月13日(日沒帶凌) 金星凌日:1882年12月6日、2004年6月8日(http://yunol.stes.tc.edu.tw/Venus_Transit/Venus_Transit.htm)
  • 月掩土星:1997年10月16日、2002年1月22日在台灣曾經發生過月掩土星?
  • 熒惑守心:1999年9月21發生921大地震,正值「熒惑守心」的天象,是真的嗎?

2009年10月8日 星期四

KAGAYA(加賀谷穰)觀天知命

文字來源:台北市立天文科學館 影片來源:http://www.youtube.com/watch?v=2el18cgG8i4http://www.youtube.com/watch?v=6PJYvbQGItQhttp://www.youtube.com/watch?v=5sOwjVR0Fb0




觀天知命 1黃道十二星座-人馬座
凱隆是上半身為人,下半身是馬的半人馬族,上通天文,下知地理,是許多希臘英雄的導師。但是在一次強盜襲擊住所時,卻被自己弟子的毒箭射中而去世。宙斯有感於他作育英才無數,就將凱隆放到天上變成了人馬座,作為典範。

觀天知命 2黃道十二星座-巨蟹座
為完成十二項任務之二,希臘英雄海克力士前往沼澤,消滅九頭怪蛇-希卓拉。正當海克力士與九頭怪蛇搏鬥之時,嫉妒的希拉派出巨蟹幫助希卓拉。為了完成任務,巨蟹用鉗子緊緊鉗住海克力士,但卻被力大無窮的海克力士一腳踩死。希拉感念巨蟹的幫忙,雖然未達成任務,仍將它升上天空成為星座。

觀天知命 3黃道十二星座-雙子座
宙斯在一次偶遇中,變身為天鵝引誘斯巴達公主,後來麗妲生下一顆蛋,蛋裡誕生了卡斯多,波勒克斯與海倫。海倫是希臘城邦中最漂亮的女人,後來引起了特洛伊木馬屠城的戰爭。後來在參加尋找金羊毛的任務中,卡斯多不幸罹難,波勒克斯請求父親宙斯解救卡斯多,但因為冥王從中作梗,最後將兩人放置夜空中,成為雙子座。


觀天知命 4黃道十二星座-室女座
有一天,農業女神的女兒與朋友們遊玩時,被冥王所搶走。農業女神在悲傷中,讓世界的花草樹木都枯萎不能結果。宙斯不得已只好勸說冥王將女兒還給農業女神,但是冥王施展詭計,讓女神女兒吃了石榴果實,一年中必須停留冥界三個月。 農業女神當女兒回到地面時,會讓大地重生了;停留冥界停留時,大地便會乾枯。這也是一年四季的由來,而處女座也就是農業女神的形象。

觀天知命 5黃道十二星座-雙魚座
還記得摩羯座中,諸神的宴會嘛?因為怪物泰風來襲,諸神紛紛變身逃走。在一旁的女神維納斯與兒子丘彼得卻抓住機會,成功地變成兩條魚躲入河中。天界上的宙斯,把尾巴綁上緞帶,避免失散的兩條魚變成天上的雙魚座,和摩羯座的糗樣形成有趣的對比。

觀天知命 6黃道十二星座-天蝎座
海神的兒子是一位非常厲害的獵人,在一次與朋友們喝酒時,他不小心說出:「世界上沒有比我更厲害的獵人。」。狩獵女神聽到這句話非常生氣,便叫來一隻劇毒的大蠍子,埋伏在回家的路上,用劇毒刺死獵人。女神將完成任務的大蠍子舉向天空成為天蝎座,英勇的獵人也成為獵戶座。但是由於仇恨,天蝎座與獵戶座在天上永遠不相見。

觀天知命 7黃道十二星座-摩羯座
希臘神話中的牧神,上半身是人,下半身卻是羊,長的非常醜陋。在一次諸神的宴會中,怪物泰風跑來搗亂。諸神紛紛變身逃走,而牧神卻因為來不及反應,便在慌張中跳入河中,但變身不完全,形成下半身泡在水中變成了魚尾巴,而上半身仍維持原有的模樣。宙斯在天界看到了,覺得好笑,便將牧神半羊半魚的糗樣化做天上的摩羯座。

觀天知命 8黃道十二星座-寶瓶座
希臘城邦中,特洛伊的王子是最著名的美少年。有一天,宙斯飛在天上經過時,發現如此美貌的王子,因而變身成為一隻大老鷹將他捉到到奧林帕斯山上的神殿,擔任宴會倒酒的僮僕。宙斯為了紀念,便將大老鷹的模樣變成天鷹座,而美貌的王子也以倒酒的模樣成為寶瓶座。

觀天知命 9黃道十二星座-金牛座
宙斯為了認識漂亮的腓尼基公主,趁著有一天公主與朋友們嬉戲時,變身成一頭牛雪白壯碩的牛來吸引公主。並且趁著嬉戲之中,將公主載到一座小島上,而後顯露出天神的真正面目,獲取公主的歡心。而宙斯為了紀念這件事,將變身後的白牛升到天上成為金牛座。

觀天知命 10黃道十二星座-獅子座
為完成十二項任務之一,希臘英雄海克力士將前往森林,殺死食人巨獅。由於巨獅的皮膚刀槍不入,海克力士只好空手與巨獅搏鬥。憑藉著不死的身體與巨大的力氣,海克力士經過一段好長的時間後,活活地勒死了這頭巨獅。宙斯為了紀念海克力士這件英勇的事蹟,就把獅子送到天上成為獅子座。

觀天知命 11黃道十二星座-天秤座
正義女神手持的天秤,利用正義來測量死者的靈魂,決定靈魂是否有罪需要送到地獄去。但隨著人類的日漸墮落,正義女神也無法忍受,放棄人類回歸天上,只留下代表正義的天秤在夜空裡變成星座,來警惕地上的人們。

觀天知命 12黃道十二星座-白羊座
古希臘城邦中,有一位國王與與王后生了一對非常可愛的兒女。不久後,王后過世了,國王迎娶了另一位王后,這位繼母非常討厭王子,並且想讓自己的兒子繼承王位,便設計了一連串的計謀讓將兩兄妹送上神殿祭壇準備犧牲。這時在天上兩兄妹的生母,便祈求神明派出金羊救出了兩兄妹,但妹妹卻失手掉落海中。最後只有王子抵達安全地區,並將金羊奉獻給宙斯成為天空中的白羊座。





銀河列車 列車長介紹 KAGAYA(加賀谷穰)
        KAGAYA(加賀谷穰),1968年出生於日本崎玉縣,擅長以電子數位創作,曾獲全美數位藝術大展Digital Painting冠軍,受到世界各地廣大畫迷的注目及喜愛! KAGAYA大師早在孩提時代就對自然科學和宇宙學非常感興趣,到了1984年隨著日本電腦普及率的提高,他漸漸對電腦也產生了興趣。 1988進入東京圖形設計學校(Tokyo Designer School of Graphic Design)學習設計,並開始了職業繪畫生涯。
        加賀谷穰的畢業作品《Fantastic Starry Night》出版成星座明信片,一躍成為最佳銷售商品。他同時也是數字繪畫手法的先驅,1991年開始嘗試利用電腦進行構圖1995年發表了從構圖到色彩以及繪圖製作完全電腦化的作品《Digital Painting》。他的CG作品意境優美深邃,畫面有著極強的透明感,內容將古代神話與現代科技相結合,受到大眾的普遍歡迎,在海內外享有極高的聲譽。
        1996年以後成為職業的太空美術家,加盟「星之手貼」公司,為天文圖書、報紙雜誌和天文軟件創作天體和宇宙航行的美術作品,屢屢獲獎。 1997年開始「天體探索(Celestial Exploring)」的製作。 1998年獲由Trans-Modern Art Ltd,頒發的「數字精彩藝術會議」的金獎,同年「天體探索」在日本發行,第二年他又發行了「天體探索」的油畫版。 2000年,「黃道 (the Zodiac)」油畫版發行;「周圍(Ambient)」獲得由Hewlett-Packard Co.頒發的第七屆年度微型發行新聞數字藝術大賽(the Seventh Annual Micropublishing News Digital Art Contest)數字繪畫一等獎。
         KAGAYA大師的代表作有美術作品《天體探索》、《黃道十二星座系列》,圖書《四季星座百科》、《星世界探訪》、《太陽系探訪》、《大宇宙探訪》和《銀河鐵道之夜》等。



2009年10月7日 星期三

單元5 大氣壓力與高、低氣壓

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1109

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1110


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一、馬德堡半球實驗

  三百多年前,德國的一個小城市──馬德堡,當時的市長正是鼎鼎有名的物理學家葛利克葛利克為了證明大氣壓力的強大威力,就訂做了兩個可以完全密合的空心銅半球,直徑約三十七公分。其中的一個半球裝有抽氣用的活門。葛利克把兩個銅半球密合起來,接上抽氣 筒,使勁的把裡面的空氣抽光。然後叫人在兩個半球的扣環,各栓上一匹高頭的大馬。但是任憑怎麼用力,始終拉不開兩個半球!葛利克在兩個半球上把馬的數目,逐漸的增為兩匹、三匹……,但是都拉不動。直到兩邊各栓上八匹駿馬,只聽到砲聲一響,十六匹馬上的騎士用力的鞭打著馬兒,馬兒拼命的往外衝,往外拉。突然「轟」的一聲巨響,兩個半球終於被拉開了。
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  奇怪的是,葛利克又把兩個半球密合起來,但不抽走裡面的空氣。結果,葛利克居然不費吹灰之力,兩手就輕易地把兩個半球拉開了。 為什麼抽光空氣的半球,要十六匹馬才拉得開?沒空氣的半球,卻可以輕易拉開呢?這就是大氣壓的威力了。 前面說過,地表每一平方公分的面積上,大約要承受一公斤的大氣。銅半球抽光空氣時,只有外側被大氣壓著,每個半球受到的大氣壓力居然大到三千公斤以上,難怪各要八匹馬才拉得開了。如果銅半球內部的空氣沒被抽走,則銅半球的內外兩側都有大氣壓著,兩股力量互相抵消,當然很容易拉開了。

二、大氣壓力

  聚集在地球四周的空氣叫做大氣。大氣受地心引力吸引,不會遠離地球,大氣的重量所形成的壓力稱為大氣壓力。 地球海平面的大氣壓力,相當於每平方公分受到一點零三公斤的力;離開地球表面愈遠,空氣愈少,壓力也相對地降低。在距離海平面五千五百公尺的高山上。氣壓只有海平面的一半。一般的大氣壓力,都是以海平面的大氣壓力為標準,稱為一般大氣壓力。

三、大氣壓力對於日常生活有何影響?

  大氣壓力對人日常生活是有相當影響的,這可從兩方面來探討:在平地正常情況下,台灣地區大氣壓力大多在1000hPa±10~30hPa,冬天較高,夏季較低,有強烈颱風侵襲情況下氣壓會更低一點。
  1. 大氣壓力高低對人本身感受的影響:在一般情況下,人體(流體)內亦帶有一個大氣壓力,人體對外及大氣對人體所施的壓力大致維持平衡相仿,差一點不會感覺到有任何影響,但氣壓係隨高度而減小,3000公尺的大氣壓力大概只有700hPa(約為地面大氣壓力的7/10),4000公尺(玉山氣象站的海拔3858公尺左右)的大氣壓力大約只有620hPa左右,如人剛到玉山,他肚內的壓力大約仍維持1000hPa左右,即體內對外的壓力大於大氣施於人的壓力,對人的影響就會很顯著,年長者可能無法承受這種壓力的不平衡而發生毛病,即所謂的高山病,嚴重者還會發生血管病變甚或腦血管破壞造成中風等等。
  2. 自由大氣壓力(氣壓)的高低會造成天氣好壞的不同:一般而言,氣壓愈高天氣愈好,氣壓愈低,會多雲雨,形成天氣不好或惡劣天氣,高氣壓相伴有好天氣,低氣壓相伴為壞天氣,就是氣壓高低造成之天氣好壞不同的實例。這種天氣的好壞,當然會影響人的生活,在狂風暴雨的颱風中,在大風雪或冰天雪地中生活極度艱難的。
  3. 晴雨表主要係根據氣壓高代表好天氣,氣壓低代表壞天氣的原理做成的。

四、氣壓是什麼?

  由大氣重量所產生的壓力,稱為「氣壓」。測量氣壓大小的儀器,稱為「氣壓計」。測量的單位是「毫巴」,標準的海平面氣壓是一零一三毫巴。氣壓的高低沒有一定數值,而是互相比較的,如某地區氣壓低於周圍的氣壓,便是「低氣壓」,高於周圍便是「高氣壓」。 氣壓的大小主要與空氣密度有關,空氣的密度愈小,氣壓愈低,反之氣壓就愈高。氣壓亦隨氣溫而變化,氣溫升高,空氣體積膨脹,密度變小,氣壓降低,空氣體積縮小,密度變大,氣壓升高。

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五、什麼是低氣壓?高氣壓?

  一處地方,大氣壓力比周圍地方的大氣壓力高,就叫做「高氣壓」,在天氣圖上用H表示;反之,就是「低氣壓」,在天氣圖上用L表示。高壓地區,空氣下沈,是晴天;低壓地區,空氣上升,空氣中的水氣到了高空遇冷會凝結成雲或造成降雨。

氣旋或低氣壓 lowc
  當地區的大氣壓力比其外圍低時,這個系統便稱為低氣壓或氣旋。在北(南)半球,低氣壓附近的空氣循逆時針(順時針)方向運行(從上面往下望)。接近地球表面,摩擦力使空氣稍微向內越過等壓線。進入低壓區的空氣只能往上升,因此低氣壓地區的天氣通常比較不穩定(如有雲、雨或驟雨等)
反氣旋或高氣壓 highc
  當地區的大氣壓力比其外圍高時,便稱之為反氣旋或高氣壓。在北(南)半球,反氣旋附近的氣流是順時針(逆時針)方向運行的。接近地球表面,摩擦力使空氣稍微向外越過等壓線。一般來說,高氣壓地區內的天氣比較穩定及晴朗。



六、為何高氣壓時天氣較好?低氣壓時天氣都較差?

  當某一地區的大氣壓力比 周圍高時,稱為高氣壓區。在高氣壓區,高空中的冷空氣向下沉,下沉的空氣使雲受熱後變成水蒸汽飄逸在空 中,所以天氣一般都比較好。當某一地區的大氣壓力比周圍低時,稱為低氣壓區,在低氣壓區,由於周圍空氣 的流入而迫使它向上升,此時空氣中所含的水汽會遇冷而凝結成雲致雨,故通常在低氣壓區內之天氣都較差。


資料來源:
1.為何高氣壓時天氣較好?低氣壓時天氣都較差?http://www.smg.gov.mo/www/dm/learnmet/c_wxarea.htm
2. 財團法人氣象應用推廣基金會<請教大氣壓力對於日常生活有何影響?>http://www.metapp.org.tw/index.php?option=com_content&view=article&id=161:2009-01-23-06-06-50&catid=43:live&Itemid=30
3.香港天文台-天氣術語http://www.hko.gov.hk/wxinfo/currwx/flw_description/flw_c.htm; 氣壓有什麼基本系統?http://www.weather.gov.hk/education/edu01met/wxobs/adv_pressure2c.htm
4.大氣壓力http://web.pajh.tp.edu.tw/gwzb/SCIE92/A02%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E5%A3%93%E5%8A%9B.doc
5.科學小芽子 科學Q&A http://www.bud.org.tw/answer/9908/990874.htm
6.氣壓<維基百科,自由的百科全書>http://zh.wikipedia.org/zh-hk/%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E5%A3%93%E5%8A%9B#.E7.9B.B8.E9.97.9C.E6.A2.9D.E7.9B.AE

片來源:
1.馬德堡半球<維基百科,自由的百科全書>馬德堡半球實驗想像圖- 加斯帕·史考特Gaspar Schott)繪製http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A6%AC%E5%BE%B7%E5%A0%A1%E5%8D%8A%E7%90%83
2.中央氣象局-天氣預報-預測圖-地面天氣圖,最新天氣圖 http://www.cwb.gov.tw/

2009年10月6日 星期二

芭瑪米勒藤原效應

恆春半島發陸警!氣象局:不排除藤原效應

芭瑪颱風強度減弱、總雨量下修、5日影響最劇

2009/10/4 16:36 撰稿‧編輯:中央廣播電台江昭倫   新聞引據: 採訪   
        今年編號第17號的中度颱風芭瑪,目前中心持續在巴士海峽滯留打轉,中央氣象局表示,受到冷空氣和地形破壞,芭瑪颱風強度已經減弱,北部和東北部山區總雨量也由1100毫米下修至800毫米。不過由於東北季風和颱風外圍環流「共伴」影響,未來3天全台仍是雨勢不斷,直到8日才會趨緩。   
        中央氣象局4日凌晨5點30分發布中度颱風芭瑪陸上颱風警報,恆春半島首當其衝,恆春部分鄉鎮地區已經宣布停止上班上課,高雄及屏東地區不排除傍晚也納入警戒範圍。   
        根據氣象局最新觀測,芭瑪颱風傍晚中心位置在鵝鑾鼻南南西方約310公里海面上,以幾乎是滯留打轉的方式,緩慢朝北北西移動,東南部及南部濱海地區已有長浪出現,甚至出現9級至10級的陣風,民眾應該避免前往海邊活動。   
        不過由於受到冷空氣和地形破壞,芭瑪颱風強度明顯減弱,原本預估北部和東北部山區總雨量可能高達1100毫米,目前下修為500至800毫米,平地總雨量也從原本500毫米,下修到250毫米至350毫米。   
        儘管芭瑪颱風強度有減弱跡象,但在東北季風增強和颱風外圍環流「共伴」影響下,未來3天,全台的雨勢仍然不可輕忽,4日晚上開始雨勢會越來越大,5日影響將最明顯,一直到8日(星期四),雨勢才會趨緩,氣象局預報員伍婉華說:『(原音)颱風在今天(4日)、明天,甚至是後天,在巴士海峽呈現滯留打轉現象的時候,這3天影響我們會相當明顯,再加上北方東北季風明天南下,因此在警報區以外的北部和東北半部地區,今天在颱風外圍環流影響之外,所下雨的會比昨天多,越晚雨會越大,明天的雨更大。』   
        氣象局表示,芭瑪颱風的未來動向,與後方的強烈颱風米勒息息相關,但也因為芭瑪颱風路徑難以捉模,因此兩個颱風是否產生彼此相互影響的「藤原效應」,氣象局仍在嚴密注意中。

兩效應/「共伴」帶雨量 「藤原」左右動向

【聯合報╱記者李承宇/台北報導】2009.10.04 03:29 am
        要了解芭瑪颱風對台灣的影響,要先知道兩個專有名詞:「共伴效應」和「藤原效應」。共伴效應會為台灣帶來雨量,而藤原效應則會左右颱風的動向。
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        秋天北方高壓南下,東北季風會為台灣北部、東北部帶來降雨,如果台灣南方巴士海峽一帶有颱風向西走,颱風外圍環流成逆時針方向,與東北季風的雨量「雙效合一」,彼此「共伴」,會讓北部和東半部迎風面降雨強度增加且持續。
        秋颱共伴效應比較著名的例子,是七十六年的琳恩颱風和八十九年的象神颱風。琳恩颱風造成台北南港、松山、內湖和汐止一帶嚴重淹水;象神颱風的豪雨也讓台北市、汐止、基隆和宜蘭部分地區成水鄉澤國。這次芭瑪颱風,氣象局也再三強調要防範共伴效應為北部和東部造成的驚人雨量。

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        芭瑪颱風未來幾天的動向,要看另一個颱風米勒的「臉色」,原因就在於「藤原效應」。如果兩個颱風靠近到一千公里左右時,彼此會互繞呈逆時鐘旋轉,較小的颱風走得快,較大的走得慢,理論上兩個颱風在一千五百公里左右就會有這種效應,只是彼此牽引的力量較小。日本氣象學家藤原最早研究這種雙颱交互作用,所以稱為藤原效應。 這次的米勒颱風如果與芭瑪更接近,藤原效應就會發生,較小的芭瑪會被「甩」向東邊,遠離台灣。

981004雙颱藤原效應 不是危機是轉機

影片來源:
1.芭瑪輕颱距離2500公里 中秋前不影響http://www.youtube.com/watch?v=H057rE0N2xQ
2.芭瑪颱風強度減弱、總雨量下修、5日影響最劇http://news.rti.org.tw/index_newsContent.aspx?nid=218268
3.兩效應/「共伴」帶雨量 「藤原」左右動向http://udn.com/NEWS/NATIONAL/NAT3/5174350.shtml
4.共伴環流-陳泰然<高等天氣學>http://front.as.ntu.edu.tw/class/class1/class1_8907.htm
5.共伴效應挾雨來 北部、東北部注意http://udn.com/NEWS/NATIONAL/NAT3/5174738.shtml
6.藤原效應<維基百科,自由的百科全書>http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%BB%95%E5%8E%9F%E6%95%88%E6%87%89&variant=zh-tw
7.芭瑪颱風/共伴效應!周日到周三 全台嚴防豪雨http://www.nownews.com/2009/10/04/91-2514786.htm
8.共伴效應!北部、東北部防大豪雨http://www.youtube.com/watch?v=F3AGUpbLF8E
9.981001天氣漸穩定,菲律賓東方雙颱多注意http://www.youtube.com/watch?v=qN9pDpEM8ho 10.2009-10-01公視晚間新聞(芭瑪轉成強颱.米勒也達中颱標準)http://www.youtube.com/watch?v=GZa5ZPytRRc
11.三立新聞 王志郁主播 2009/10/02 颱風動態播報片段http://www.youtube.com/watch?v=h5p6hhJ_ppU&feature=related
12.三立新聞 記者蔡季芸 2009/10/02 氣象局颱風動態播報片段http://www.youtube.com/watch?v=UR6FvIVvpv0&feature=related
13.氣象局:颱風將滯留 影響台灣時間拖長http://www.youtube.com/watch?v=puYQE9Riw10&NR=1 14.恆春半島發陸警!氣象局:不排除藤原效應http://www.youtube.com/watch?v=wx-5W-vY5xo 15.芭瑪颱風未來速度慢 陣雨增加http://www.youtube.com/watch?v=5JliqERZCho
16.2009/10/03三立新聞~芭瑪颱風綜合報導http://www.youtube.com/watch?v=Qv2JAZV7-tU 17.981004雙颱藤原效應 不是危機是轉機http://www.youtube.com/watch?v=-83kIDQf7Fw

圖片來源:冬颱 藤原效應 & 共伴效應http://www.wretch.cc/blog/deathhell/8767297