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=2el18cgG8i4;http://www.youtube.com/watch?v=6PJYvbQGItQ;http://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

圖片來源:
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

2009年10月5日 星期一

2009星空協奏曲

影片來源:探索第一期講座:達爾文的奇幻旅程http://www.youtube.com/watch?v=D9L8suy5MkU&feature=player_embedded



資料來源:首頁 > 活動公告 > [活動公告]探索第二期講座:2009星空協奏曲 (2009 Constellation Concerto)http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/ 影片來源:http://www.youtube.com/watch?v=6i7R-TNKarA&feature=player_embedded

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        人類在有文字之前,已經會觀天象,日月星辰自古在人類生活中就佔有重要的地位。許多古文明史中都記載到人們透過觀察天文來制定曆法,定時間、辨方位,甚至占卜吉凶、指點迷津。西元1610年,義大利天文學家伽利略首次將望遠鏡指向天空,距今剛好滿400年,這是天文學發展的重要里程碑。
        透過哈伯天文望遠鏡,二十一世紀人類的視野拓展到太空,更深刻地認識到宇宙的浩瀚、人類的渺小,也激發出無數科學家們的探索欲望,進行更多的天文觀測、設計更精密的儀器、甚至發明航空載具,探索未知的星球…時至今日,我們對天文學的了解已然遠遠超越400年前首度舉起望遠鏡的伽利略,但我們可以說,這位義大利科學家的求知精神,仍然引領著人類今天的成就。400年前伽利略望向天際的一瞥具有劃時代與超越時代的意義,這也是全球天文組織將2009年設定為「全球天文年」的原因。

蒼穹之下,不同時代的人們
仰望星空、看待宇宙的觀點能有所不同嗎?

        「探索基礎科學講座第二期」,將帶領觀眾進入天文學的時光隧道,一窺希臘天文學與數學的緣起,神遊哥白尼、克卜勒、伽利略的偉大科學革命,經歷新思維與傳統的戰鬥,聆聽著名科學家的理論觀點,在書本之外認識數學與物理學的進步與轉變,以新的的方式體驗學習科學的樂趣。歡迎您的加入,讓我們一起從天文探索數學和物理的世界!


  演講時間:週六下午14:00~16:00
演講地點:國立台灣大學應用力學研究所演講廳

高涌泉 (台大物理系教授)
10/10 時空奏鳴曲–穿梭古今2000年
曹亮吉 (台大數學系退休教授)
10/17 望遠鏡之前的天文學-古希臘天文學
10/24 仰望天空的數學家-古希臘數學
張海潮 (台大數學系退休教授)
徐光台 (國立清華大學通識教育中心暨歷史研究所教授)
10/31 古文明中的數學與自然
姚珩 (台灣師範大學物理系教授)
11/14 簡單和諧的行星旋律-從哥白尼到克卜勒
11/21 理論實驗的人間協奏–伽利略的落體運動
11/28 古典力學之天地樂曲–牛頓與萬有引力
吳俊輝 (台大物理系副教授)
12/05 小鏡片對大宇宙-天文宇宙觀測篇
12/12 心與星的和鳴-天文宇宙理論篇
高涌泉、徐光台
12/26 愛因斯坦的時空觀革命

2009年10月1日 星期四

單元4 觀測星星方法與工具

上課內容:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1101

上課講義:http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1102

我們在做天文觀測時,需要準備哪些東西呢?這裡有簡單的介紹

  • 天文觀測的工具



  • 一般簡易的天文觀測包括對月球、行星及星座的觀測等。以下是觀測所需要的用具:
    1.天文望遠鏡;2.星座盤 (按一下後,執行可用);3.星圖;4.筆記本;5.手錶;6.手電筒與有色玻璃紙;7.天文年鑑

    1203051612 紹維老師教學多媒體作品-數位星座盤
    天文望遠鏡的分類
    天文望遠鏡分為「光學望遠鏡」與 「無線電波望遠鏡」兩類。
    ㄧ、適用於夜晚的晴天,只可接收可見光。依據成像原理,主要分成折射式和反射式兩種「光學望遠鏡」。
    二、由多台望遠鏡陣列合成觀測,可得極清晰影像,不受日夜和天氣的影響,為「無線電波望遠鏡」。

    一、光學望遠鏡

    天文學研究的多是極遙遠的星體。當星光傳播到達地球時,光線已經微弱到幾乎看不見,天文學家則需要靠望遠鏡把微弱的光增強,進而發掘出天體的秘密。天文望遠鏡主要是集中光線與提高解析率。在這裏將介紹這三種光學望遠鏡(折射式、反射式、和折反射式)的功能及特性,互相比較後就知道每種望遠鏡的優缺點。

    1. 折射式望遠鏡

    遙遠的星光從折射式望遠鏡最前端的凸透鏡進入,把光線聚焦在焦點上,然後在焦點後面放個目鏡,把物體的像放大。這就是最基本的折射式望遠鏡構造。
    xh1003 圖名:伽利略式折射望遠鏡。 來源:天王星繪製

    伽利略是第一位發明折射式望遠鏡科學家。 為了驗證哥白尼的理論(日心說),伽利略做了這的發明,並且率先用望遠鏡觀測天上的星體。 伽利略不僅看到了太陽黑子,觀測到月球上的隕石坑,並且發現了木星較大的四大衛星,至今仍命名為伽利略衛星,對於天文學做出無比的貢獻。
    lens 伽利略折射式望遠鏡


    2. 反射式望遠鏡

    反射望遠鏡是利用一塊表面鍍鋁或鍍銀的凹面鏡聚焦於物鏡焦點,然後在物鏡焦點前用另一塊凸面鏡或平面鏡將影像反射出鏡筒外,目鏡再把影像放大。常見的有牛頓式(Newtonian focus)及蓋塞格林式(Cassegrain focus)二種。
    xh1004 圖名:牛頓式反射望遠鏡。來源:天王星繪製
    牛頓式反射望遠鏡,是由凹面的主鏡和平面的次鏡所組成,成像的觀察點在目鏡的側邊,由牛頓於1668年所發明的型式 。
    年頓式反射望遠鏡 牛頓式反射望遠鏡
    蓋塞格林式反射望遠鏡,是從主鏡反射的光經由凸面鏡次鏡反射,通過主鏡中央的孔出來,像的觀察點在目鏡的後面,由法國人蓋賽格林於1672年發明的。台北市立天文館第一觀測室內設置45公分的蓋賽格林式反射望遠鏡。

    3. 折反射式望遠鏡

    折反射式望遠鏡是由改正透鏡和反射鏡組合而成的望遠鏡。折反射式望遠鏡利用改正鏡修正像差,這類望遠鏡的相對口徑和視場都很大,可用來做大視野巡天觀測或觀測大面積天體。台北市立天文館第二觀測室內設置20公分的庫德式望遠鏡。
    lens+mirror0 台北市立天文館第二觀測室

    一般常見的有兩種型式,一類是施密特蓋塞格林式(Schmidt Cassegrain),另一類是馬克蘇托夫式(Maksutov-Cassegrain)。


    xh1005 圖名:蓋塞格林折反射式望遠鏡。來源:天王星繪製

    說明:與馬克蘇托夫折反射式望遠鏡相同


    現代使用的大型望遠鏡大多是反射望遠鏡和折反射式望遠鏡。
    lens+mirror 折反射式望遠鏡,進入的光線在鏡筒內經兩次反射.所以口徑大而鏡筒短。


    二、無線電波望遠鏡

    為何需要無線電波望遠鏡?所有的天體,都或多或少有熱能,因此發出熱輻射,熱輻射由天體表面以「電磁波」的形式在太空向四面八方傳遞。電磁波依波長由長至短(或頻率由低至高)可以分成:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ 射線等。


    wave2 電波望遠鏡成像原理。 圖片來源:龍騰版基礎地球科學第十章

    無線電波望遠鏡在白天或陰雨時皆能觀測,且觀測資料經分析後其解析力比光學望遠鏡更高。主要包括四部分:1.碟型發射器; 2.接收器; 3.放大器; 4.紀錄器。台北市立天文館觀測區內設置了國內首座電波天文望遠鏡。


    wave 台北市立天文館電波天文望遠鏡


    日晷簡介

    祖先們用圭表、日晷來測日。日圭,也稱為圭臬,又稱為圭表。它是一種利用觀察太陽的投影位置以計算時日、決定節氣的工具,主要由一個垂直的投影物體和一片水平的受影面盤所組成。垂直聳立的投影物體部分,古時稱為「表」,可以小至一塊下方上尖的玉石,中到一根直立的木棍,也可以大至埃及的金字塔。而水平的受影面盤必須大小適中,而面上刻的線條,不論多少,其中不可或缺的是子午線,也就是南北線,以及垂直經過子午線的一些表示節氣的短線。
    1-01 表必須垂直, 圭必須水平,子午線必須正對南北。
    「表」的影子稱為「晷」。隨便哪一天,當「晷」落在子午線上時候,就是那一天的正午。可是在不同的日期,晷頂(標竿影子的頂部)在子午線上的位置不同。那些短線所要指示的,主要是二十四節氣的日期。子午線和那些短線所用到的水平面部分就叫做「圭」。你看它與「圭」字像不像?「立竿見影」這句成語雖指的是成效很快的意思,它和日圭也有分不開的關係。 在北回歸線以北,夏至和冬至時,表影在圭上的投影位置示意圖。(a)夏至時,投影最短。(b)冬至時,投影最長。
    1-02a (a)夏至時,投影最短。



    1-02b (b)冬至時,投影最長。


    由於經度差以及地球繞日軌道的一些緣故,日圭時間是自然時間,它的正午通常並不是手錶時間的十二點整,因為日圭時間是依太陽位置所定的時間,而手錶時間是為了人類社會行政系統方便而規定的一個人為標準時間。兩者並不一致,所以用手錶時間來討論日圭是不適當的。

    日圭時間與手錶時間之間需要經過一些補正才能一致。這裡就以經度差的影響為例來說:因為中國全國都以中原標準時間來規定現在是幾點鐘,也就是全國屬於同一標準時區。例如當北京人的手錶顯示是中午12點的同時,昆明人的手錶也顯示是中午12 點。但是因為兩地的經度相差約13 度;雖然兩地的手錶所顯示的時間一樣,太陽的位置可差得很遠。就是當「晷」經過北京市的子午線的時候,太陽離昆明的子午線還有13度的距離。換算成時間,有52 分鐘的差別。

    顯然,用人為的手錶時間是不適合討論日圭的。在此所提及時間時,除非特別交代,都是指日圭時間,以日圭時間的正午為準。日圭時間的正午就是「晷」與子午線合一的時刻,也稱為中天時刻。所以,上述的中午十二點,指的是日圭上的正午,不是指手錶上的十二點。 

    日圭有什麼用處?一般人以為日圭只用於觀察節氣日期。其實,日圭可不簡單,它是人類在地面上觀察太陽在天空中運行的科學工具。所以一些地球與太陽之間的關係,也許能從它身上得知一二。古人利用日圭,除了用來分配一天之內的時間,經過長時期的觀察,還獲得了下列科學知識:一、太陽年的長度; 二、地理上的南北方向線; 三、大地是圓的; 四、黃道面和赤道面的交角。

    一般常見的日晷可分為水平式、垂直式 與赤道式。

    • 水平式為擺放在水平面上的日晷,刻度板擺放在水平面上。

    horizontal


    • 垂直式的日晷則為垂直式,其刻度板擺放在鉛垂面上。

    meridional


    • 赤道式日晷的刻度板指向天球赤道面,指針(表)指向天球北極(若測站位於北半球的話)。

    equatsup

    日晷(日規)的功用

    方位:地理上的南北方向。在《考工記》(成書於春秋末年,一部記錄手工業技術的書籍)這本書中,我們可以找到最早的立表定向的方法。
    1. 把一小塊地整平,把木製或竹製的表插於其上,用一個掛有重物的準繩來把表校準,使之與地面垂直。
    2. 用圓規以表為圓心畫圓。在日出和日落時分別觀察表影,標記出表影和圓相交的兩點,過這兩個交點的線所指示的方向就是正東、正西。並藉由白天觀察正午表影的方向、夜晚通過觀察北極星的方向對其進行校正。

    季節:廿四節氣等,因地球公轉,太陽視軌跡也會有所變動。

    時間:因地球自轉,太陽東昇西落,不同時刻在天空中的位置不同。
    台北市天文科學教育館的半圓柱式日晷 台北市天文科學教育館的半圓柱式日晷


    資料來源:

    1.台北市立天文科學教育館<鑽石星球傳說>世界上的天文台與觀測工具http://tamweb.tam.gov.tw/vtam/TW/show.asp?XH14;天文望遠鏡的構造http://tamweb.tam.gov.tw/vtam/TW/show.asp?xh10

    2.紹維老師教學多媒體作品-數位星座盤http://www.mcps.tcc.edu.tw/teach/2.htm;數位星座盤下載及使用http://163.27.57.3/teach/star/estar.html

    3.輕鬆製作一個日晷吧http://163.20.87.3/newweb/earthweb/95_doc/shadows/intro_shadows.htm

    4.台灣日晷地圖http://my.nthu.edu.tw/~thup/sample_DM/cho/map.html

    5.中國古代天文與曆法(中國文化研究院)-天文儀器-圭表(圭表測影、日晷)http://www.chiculture.net/0801/html/c13/0801c13.html

    6.吳柏辰、高若有<日晷的製作及應用>http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/46/senior/0405/040504.pdf

    7.邱紀良(2003)<日晷的實作>http://my.nthu.edu.tw/~thup/sample_DM/cho/cho-ch1.htm

    8.南湖國小數位天文館網站-教學資源-天文彈性課程-望遠鏡http://ast.nhps.tp.edu.tw/