※ [本文转录自 C_Chat 看板 #1U_qXP5y ] 作者: papertim (吃纸小鹿) 看板: C_Chat 标题: [20冬] 恋爱中的小行星 07 星空はタイムマシン 时间: Fri Jul 3 23:01:37 2020 距离上一篇又过了一个月了，当年吹牛要周更，不知不觉已经变月更了...... 而且接下来又是3个月一度的提督崩溃祭典，接下来的进度不甚乐观阿 对了，因为这次标题是用动画的标题，所以还是要先说一下 这篇是有关这部动画当中的一些地科相关科普介绍 这集的主题是带小朋友观测，所以主要的内容也是有关天文的介绍 相对前面几集和下一集的地科奥林匹亚解题来说，应该算是相对平易近人 至少应该都在高中地科的范围之内(大概吧 如果对这部当中的地科知识有兴趣的话 也可以看看前面小弟po的几篇文章 第一集 #1U8QvJpQ (C_Chat) 第二集 #1UBm14c7 (C_Chat) 第四集 #1Umg7Xyr (C_Chat) 第五集 #1UqHTb90 、 #1UqN6enF (C_Chat) 第二篇是强者我同学的补充 第六集 #1UsExyEi (C_Chat) ------------------正文开始---------------------- 土星的形状 https://i.imgur.com/knwOrYk.png 在这张图当中可以看到米拉画的土星并不是一个正圆 而是一个较为扁平的椭圆形，这正是土星真实的形状 由於行星自转时的离心力，几乎所有行星都是稍微扁平的椭球 也因此若自转越快，行星理论上越扁 且类木行星以气体为主要组成，所以相对岩石为主的类地行星更偏向椭圆状 在太阳系中自转最快的是木星(约9.8小时/圈)，但其比土星接近球状 原因是在於木星的重力较强，重力会倾向让行星保持正球状 木星因为质量是土星的三倍多，造成重力会把形状拉回接近球形 而土星由於密度小且自转快(约10.7小时/圈)，赤道面直径比两极直径多了近10% https://i.imgur.com/JyzUzLF.png 上图是我用ppt侧粗浅的测量，大概差了6~7%，算是有重现出来了 与其相对的就是水星和金星 由於这两颗的自转速度极慢，自转一圈所需的时间分别是176日和243日 再加上这两颗行星都是属於密度较大的类地行星，因此几乎是正球型的 星座的季节 https://i.imgur.com/JWiJkj1.png 观星初学者常有一个迷思：秋天的星座不是应该只有秋天看得到吗？ 实际上并不然，相反的，除了被太阳挡住的星座，理论上整夜可以看到大多数星座 星座的季节的意义是：该季节在整夜都可以看到的星座 以动画当中的秋季为例，秋季的代表就是仙女座 在秋分(9/22)当天，仙女座大约在晚上6点从东方升起，清晨6点落入地平线下 也就理论上是整夜都看得到仙女座 但如果你在该天六点左右往天顶看，会是夏季大三角 这些夏季星座会在午夜左右落入地平线下 相对的，午夜时刻秋季星座会在天顶，东方则有冬季的星座升起 也就是秋天前半夜可以看得到秋+夏季的星座；後半夜可以看到秋+冬季星座 另外，也有整年不会落入地平线下的星，称作拱极星 这里以北半球举例 因为地球自转轴的方向指向北极星，在地面看来北极星是几乎不会动的 (实际上有差0.几度) 而随着纬度提高，北极星会越来越接近天顶，到了北极他就会在正头顶 在这样的情况下，北极星周围有些星座是不会落下的 https://i.imgur.com/0aBSync.jpg 以这张在尼泊尔所拍摄的星迹照片为例，可以看到所有的星迹呈现同心圆状 其中靠近同心圆的圆心有一颗较亮的就是北极星 在靠近北极星附近的星迹所画出来的圆完全在地平线上 这就代表这些星无论如何都不会落入地平线以下，这些星称为拱极星 理论上若地平线上完全没有障碍物，拱极星的范围会随着纬度增加而变大 以台北(约北纬25度)，与北极星视角差在25度以内的都会是拱极星 若是从更高纬度的地方向北拍，拱极星就会更多 下面这张是在法国Grand Ballon山上(约北纬48度)拍到的星迹 https://i.imgur.com/b2mSa9Z.jpg 可以看到北极星(同心圆的圆心)的仰角较高，拱极星的范围也较大 最极端的状况来说，如果站在北极点看星空，看到的星都是拱极星 恒星的光谱 https://i.imgur.com/gZNvY4B.png https://i.imgur.com/4XoLDfW.png 我想大家应该多少有听过，由恒星的颜色可以推测其表面温度 一般来说低温的恒星(表面温度<3000K)会呈红色 随着表面温度越来越高，颜色变化哄从红->橘->黄->白->蓝白->蓝 其原理大致上可以这样解释： 波长较短的电磁波能量较高，而高温的物体比较能放出高能的电磁波 在可见光里面蓝光的波长最短，红光的波长最长 因此温度较高的恒星放出的电磁波能量较高，看起来偏蓝 反之温度较低的恒星放出的能量较低，看起来偏红 要注意的是颜色是比例的问题 高温恒星(20000K)呈现蓝色，是因为蓝光的比例较高 其放出的光当中还是有红光，而且比红色恒星放出的红光还多XD 详细原理可以去google"黑体辐射"，由於比较偏物理，就请高手补充吧(懒XD 此外恒星的光谱当中还能够呈现其外层大气的成分 关於此部分的原理可以参考我第五集的那篇文有关"激态"与"激发态"的叙述 理论上恒星本身发出来的光是连续光谱，也就是各波长都有 从其中缺失的光谱，就可以知道恒星外围气体有哪些元素，甚至是化合物 目前根据光谱的类型，把恒星分成OBAFGKM七种恒星 https://i.imgur.com/YUYgNlL.jpg 从上图大概可以看出依照光谱的顺序 由上到下蓝光越来越少，也就是以肉眼来看会越来越偏红色 而光谱中暗掉的部分就是被恒星外为气体吸收掉的光 M31仙女座大星系 https://i.imgur.com/PyTO1yB.png 在第六集的那篇有介绍过梅希尔星表，就是MXXX的编号 有兴趣的可以回去看一下，这里就着重介绍M31这个星系 M31是人类肉眼可以看到最远的天体，距离地球约230万光年 当初对宇宙认识还不深的时候，天文学家觉得这只是一个银河系里的星云 但随着对宇宙的了解变多了，大家发现这东西和地球的距离应该远超过银河系的半径 仔细一研究才发现，这东西不但不在银河系里，而且比银河系还大 这是一个直径20万光年的星系，比银河系多了整整一倍 而在这当中估计有大约一兆颗恒星，至少是银河系的两倍之多 在光害较少的晴朗夜晚，我们可以看见在仙女座附近有一团糊糊的亮光 亮度大约是3.6等，如果用一般的双筒望远镜是可以大约看出其形状的 然而我们肉眼看到的只是星系核心较亮的部分 但实际上整个星系其实是非常大的，如果整个星系都看得到的话，大概长这样 https://i.imgur.com/QqBmtfa.jpg 下面那颗圆的是月球 要知道，这东西离我们230万光年远，真的是 https://i.imgur.com/znT1Bne.jpg 最後，我想介绍一下这话的标题，也是我最喜欢的标题 https://i.imgur.com/rpP7LZf.png 星空是时光机 星空はタイムマシン 众所周知，在描述恒星或其他天体的距离时，经常使用"光年"这个单位 所谓光年就是光走一年的距离 举例来说天狼星距离我们8光年，他所发出的光就需要8年才能到地球 换言之，我们所看到的那颗星是8年前的天狼星 如果看更远的天体，看到的就是更早以前的样子 https://i.imgur.com/WjlgTBt.png 230万年是什麽样的概念呢？ 就是如果在那边放一个镜子，从地球出发的光线打到那面镜子再回来就需要460万年 也就是说其映照出来的就会是人类刚诞生时的地球 当我们抬头仰望星空的时候，其实我们看到的是宇宙的历史 如果我们看得越远，就能够看到越久以前的宇宙 而且由於每颗星与我们的距离都不相同 因此一眼望去，就能同时看到不同时代的宇宙 ---------------------正文结束--------------------- 这集看下来其实感触很深，其中很大一部分原因就是标题 在接触天文这20年来，很多让我感到有趣或兴奋的东西 从一开始觉得恒星有生死这件事很新鲜 到中二时期，感觉各种天体以及宇宙论的名词很酷炫 或是喜欢看配色很梦幻的星云以及星系照片 直到前两个礼拜为了日环蚀跑一趟嘉义 这些有关天文的事物一直在我的兴趣当中占有重要的地位 但要说天文最引人入胜的地方的话，我一定会说 因为我只要抬起头，就能看到宇宙几百万年来的历史 这也是为什麽我刻意把标题放到最後才讲 若有一天，在夜空下被问到星星到底有什麽好看时 可以这样回答 "天上的光芒，都是过往" -- 阖上书本，故事就会因此终结吗？ 不是的！这种阅读方式太肤浅了。 所有的故事，都会在我们的想像之中无限延伸，而那些角色们也会继续活下去。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－－《文学少女》天野远子 --

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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ※ 转录者: r2tw (42.74.133.18 台湾), 11/01/2020 17:22:33 ※ 编辑: r2tw (42.74.133.18 台湾), 11/01/2020 17:30:14