第三章 從地球看星空 　認識星空 物換星移 　星星的亮度與顏色 　天文望遠鏡裡的大千世界 3-1 3-2 3-3 習題練習

問題與討論 一、問題與討論 1.在天球坐標上畫出春分點、夏至點、秋分點、冬至點，並討論黃道十二宮的月份關係。 答 案

問題與討論 2.為什麼恆星日比太陽日短？在臺灣，為什麼日照時間在夏天比冬天長？長多少？ 答 案 太陽日是太陽連續兩次通過中天子午線的時間距，恆星日是地球真正自轉一周的時間。因為地球繞著太陽公轉，所以地球自轉一周時，也繞著太陽走了360/365 度，必須多轉這個角度才能讓太陽通過中天子午線。太陽日因此比恆星日多了360/365 x 24時/（360+360/365）= 0.0655 時= 3.934 分。

問題與討論 3.一個恆星的溫度、顏色、質量與絕對星等間有何關係？ 答 案 恆星表面溫度愈高，顏色會愈偏藍色（最高45000K），表面溫度愈低，星星的顏色會愈偏紅色（最低2500K），太陽的顏色為黃色，表面溫度約為6000K。 將星星置於與地球相距32.6 光年之處，其表現出來的亮度，稱為絕對星等。絕對星等與星體發出的輻射能量有關，一個穩定發光的恆星，質量愈大，表面溫度愈高，輻射能量也愈高，因此絕對星等值愈小，顏色愈偏藍。

問題與討論 4.討論本銀河系的形狀及在不同位置的星團與星雲的特性。 答 案 星系是由許多恆星、星團、星雲、塵埃等所組成的大家庭。太陽所在的本星系（本銀河系）的形狀介於螺旋星系與棒旋星系之間，但棒狀結構較不明顯。螺旋星系的外觀結構像是一個荷包蛋，中央的核球是一個恆星密集的區域，外圍的盤面是由明亮的旋渦臂與高密度暗塵氣體所構成。星系盤面上、下方的空間稱為銀暈。

問題與討論 答 案 星團可分為球狀星團與疏散星團，同一個星團中的星星幾乎是同時期形成的。球狀星團多位在銀暈之中，由質量較小的年老星星所組成，因為質量小的恆星核融合反應速率較慢、壽命較長。疏散星團多位在旋渦臂中，由質量較大的年輕星星所組成，因為質量大的恆星核融合反應速率較快，壽命較短。星雲的形成與星球的誕生與死亡有密切的關係。星雲可分為行星狀星雲與瀰散星雲。行星狀星雲與超新星遺跡係為恆星死亡留下的痕跡。瀰散星雲包括暗星雲、反射星雲、與發射星雲（因雲氣反射星光呈瀰狀），則與恆星誕生有關。

問題與討論 5.哈伯太空望遠鏡設立的原因為何？已獲得哪些成果？ 答 案 西元1990 年，聞名全球的美國哈伯太空望遠鏡發射升空，是一具口徑2.4公尺的反射式望遠鏡，置於地球低衛星軌道上（600 公里高空），由地面控制。由於哈伯望遠鏡置於大氣層之外，可以提供比地面的望遠鏡高十倍的攝影品質，達到0.1 角秒解析度，提供許多前所未有的遙遠宇宙的天體影像，擴大了人類對宇宙的視野。 由哈伯太空望遠鏡的成果，天文學家估計宇宙中的星系數量約有五百億個以上，比早期科學家估計的多上五倍，而星系又有成團聚集的情形，通常由一百個至上千個左右的星系構成星系團，數十個星系團又集合成超星系團。

習題練習 二、習題練習 1~2 題為題組： 右表為冬季大三角（參宿四、天狼星、南河三）的顏色、距離、視星等的資料，請回答1~2 題。

習題練習 1.關於冬季大三角的溫度高低，何者正確？ (A)甲＞乙＞丙 (B)乙＞丙＞甲 (C)乙＞甲＝丙 (D)甲＞丙＞乙 B 答 案 B 解 析 恆星的溫度高度與顏色有關，通常為藍白色＞白色＞黃白色＞黃色＞紅色。

習題練習 2.下列敘述何者錯誤？ (A)甲、丙看起來一樣亮 (B)乙看起來最亮 (C)甲的發光強度比丙大 (D)甲的絕對星等數字會比丙大 D 答 案 D 解 析 甲與丙的視星等相同，但甲距離較遠，推論得知甲的發光強度較大，所以絕對星等數字會較小。

習題練習 3.下列何者為北緯40°地區所見的恆星視運動示意圖？ (A) (B) (C) (D) Ｃ 答 案 Ｃ 解 析 北半球的人所在緯度即為當地所見北極星的仰角。

習題練習 4.有關月食的現象，何者錯誤？ (A)月食有可能發生在中秋節 (B)不可能出現月環食的現象 (C)月食的出現可以證明黃道面與月球繞地球公轉面很接近 (D)月食發生在午夜十二時左右 答 案 D

習題練習 解 析 月食發生在日、地、月成一直線時，此時必為陰曆十五日前後，故中秋節有可能發生月食。地球在月球繞地球軌道上的陰影比月球大，故不可能發生月環食的現象。因黃道面與月球繞地球公轉面很接近，才有機會發生月食及日食。月食有可能發生在夜晚任一時間，不一定要在午夜十二時

習題練習 5.有關太陽的天球坐標的敘述，何者錯誤？ (A)春分時太陽位在赤經0 小時、赤緯0 ° (B)秋分時太陽位在赤經12 小時、赤緯0 ° (C)夏至時太陽位在赤經18 小時、赤緯＋23.5 ° (D)冬至時太陽位在赤經18 小時、赤緯－23.5 ° 答 案 D 解 析 夏至時太陽位置是在赤經6 小時、赤緯 ＋23.5 °。

習題練習 6.能夠顯示星球溫度高低的性質是 (A)星等 (B)星色 (C)星距 (D)星座 B 答 案 B 解 析 不同溫度的星球輻射出不同波長的光波，故表現出不同的顏色。紅色： 3000K ，橘色： 4500K ，黃色： 6000K ，白色：10000K ，藍色： 20000K 。

習題練習 7.有關恆星特性的敘述，何者錯誤？ (A)太空中的雲氣聚集而成 (B)由於內部核能反應而發光 (C)表面溫度愈高，顏色愈紅 (D)星等愈小高，亮度愈高 答 案 C 解 析 紅色： 3000K ，橘色： 4500K ，黃色：6000K ，白色： 10000K ，藍色： 20000K 。故紅色代表波長較長，溫度較低。

習題練習 8.下列敘述何者正確？ 球狀星團 (A)都位於十萬光年之外 (B)都位在旋渦臂中 (C)是由質量小的星星所組成 (D)顏色多呈現藍色 答 案 C 解 析 球狀星團多位在銀暈之中，由質量較小的年老恆星所組成。因為質量小的恆星核融合反應速率較慢、壽命較長，所以目前銀河系中球狀星團的恆星年紀都很大了。

習題練習 9.下列哪一項敘述是錯誤的？ (A)超新星爆炸時，白天可能也看得見它的星光 (B)昴宿星團中的星星死亡時會發生超新星爆炸 (C)超新星爆炸的遺跡就是行星狀星雲 (D)宋朝時所見的客星就是爆炸中的超新星，它的遺跡目前仍舊可見 答 案 C 解 析 超新星爆炸的雲氣，與巨大質量恆星死亡有關。獵戶座旁的巴納德環為超新星爆炸的遺跡金牛座M1蟹狀星雲，是宋朝時期所觀測到的超新星（晝可見）爆炸的遺跡。天鵝座NGC 6992 面紗星雲，是超新星爆炸後的遺跡。

習題練習 10.下列何者正確？ (A)本星系為橢圓星系 (B)太陽位在本星系的銀暈中 (C)黃道十二宮沿著銀河分布 (D)大、小麥哲倫星系與本星系隸屬同一個星系團 答 案 D

習題練習 解 析 科學家目前認為我們的銀河系介於螺旋星系與棒旋星系之間，只是棒狀結構較不明顯。疏散星團多位在旋渦臂中，由質量較大的年輕恆星所組成。因為質量大的恆星核融合反應速率較快，壽命較短，所以通常看不到由老恆星所組成的疏散星團。太陽在天球上的移動軌跡稱為黃道，一年之中依序經過的十二個背景星座就是黃道十二宮（課本圖3-2）。大麥哲倫雲星系，泰半位在劍魚座，是很靠近我們的不規則星系。

第三章 結束