2-1 太陽系中的地球 太陽系 太陽系中的地球 2-2 地球的多重屏障 太空環境 磁層屏障 大氣層屏障 第二章 從太空看地球 P.25 2-1　太陽系中的地球 太陽系 太陽系中的地球 2-2　地球的多重屏障 太空環境 磁層屏障 大氣層屏障 第二章　探索地球 2-1 地球的起源與演變 2-1.1 太陽系與地球的形成 2-1.2 地球的演變 2-2 研究地球歷史的方法 2-2.1 相對地質年代的測定 2-2.2 絕對地質年代的測定 2-2.3 地球的歷史 2-3 適合生命發展的地球環境 2-3.1 地球系統 2-3.2 碳循環

太陽與八大行星 P.26 此圖是要讓學生察覺太陽與地球大小差異，發現太陽的巨大。 圖片來源http://www.rockyboy.org/Site%20Map/Rez%20Size/Rez%20Size.htm 1

太陽與八大行星

太陽系家族－1－行星 行星的性質： 環繞太陽公轉 具有足夠的質量(重力)能維繫本體成圓球狀 能淨空公轉軌道鄰近的區域。 P.26-27 行星的性質： 環繞太陽公轉 具有足夠的質量(重力)能維繫本體成圓球狀 能淨空公轉軌道鄰近的區域。 行星轉動的特徵：由北天向下看 公轉為逆時針方向，軌道面接近黃道面。 自轉方向多為逆時針，金星、天王星例外。 行星的分類： 類地行星：水星、金星、地球、火星 類木行星：木星、土星、天王星、海王星

類地行星與類木行星 種類 類地(內)行星 類木(外)行星 距日 近 遠 行星軌道間距 鄰近 疏遠 表面溫度 高 低 體積與質量 小 大 密度 主要成分 固體 氣體 自轉速率 慢 快 磁場強度 弱 強 光環 無 有 衛星數 少 多 百寶箱2-2

常用的天文距離單位 天文單位(AU.)＝地球與太陽間的平均距離，約1億5千萬公里。適用於描述太陽系內的天體 P.26 天文單位(AU.)＝地球與太陽間的平均距離，約1億5千萬公里。適用於描述太陽系內的天體 光年(ly)：光走一年的距離，約10兆公里(1013公里) 好用之處：可以反推出星光到達觀測者的時間，具有時空的意涵 常用於表示太陽系之外的天體距離 秒差距（pc，parsec）：1 pc≒ 3.26光年，為天文學家常用的單位，常用於表示太陽系之外的天體距離 百寶箱2-1

太陽系家族－2－矮行星 矮行星的性質： 環繞太陽公轉。 具有足夠質量(重力)能維繫本體成球狀。 無法淨空公轉軌道鄰近的區域。 P.28 矮行星的性質： 環繞太陽公轉。 具有足夠質量(重力)能維繫本體成球狀。 無法淨空公轉軌道鄰近的區域。 2006年，冥王星因第3點，而從行星降為矮行星。 主要的矮行星：柯伊柏帶的冥王星和鬩神星、小行星帶內的穀神星及歐特雲帶的鳥神星等。 冥王星近照

冥王星與他的衛星龍夏

太陽八大行星與矮行星 穀神星 冥王星 鬩神星 八大行星近照 類地行星 類木行星 矮行星 類地行星 類木行星 穀神星 冥王星 鬩神星 矮行星 影像版權：The International Astronomical Union/Martin Kornmesser 八大行星近照

太陽系家族－3－小天體 太陽系小天體(Small Solar-System Bodies) 所有其他環繞太陽公轉的小天體 P.27 太陽系小天體(Small Solar-System Bodies) 所有其他環繞太陽公轉的小天體 多為太陽系早期未形成行星的殘餘物。 主要包括： 小行星：多集中在火星與木星軌道中間的小行星帶上。 彗星：主要來自柯伊柏帶及歐特雲帶。 柯伊柏帶：分布在海王星軌道外距日約30~數百AU.的早期殘餘物。 歐特雲帶：分布在冥王星更外圍距日約5千~10萬AU.的早期殘餘物。

太陽系家族－彗星 主要來源：柯伊柏帶或歐特雲帶。 主要成分：塵埃、岩石、冰凍物(水、甲烷、氨) P.27 主要來源：柯伊柏帶或歐特雲帶。 主要成分：塵埃、岩石、冰凍物(水、甲烷、氨) 軌道：多為扁長、不平行黃道的橢圓形，部分在靠近太陽時即被太陽吸走。 構造：分彗核、彗髮和彗尾三部分。 彗核：冰雪、乾冰與灰塵的混合物。接近太陽時，部分物質昇華形成彗髮，受太陽輻射及太陽風吹襲，在背離太陽的方向形成彗尾。 彗尾：分塵埃尾與離子尾。塵埃尾粒子較大，會反射陽光而呈現黃白色；離子尾主要是氣體分子，受陽光輻射游離而發出藍色光。塵埃尾因較重，易拖在彗星移動的後方呈彎曲狀。 百寶箱2-3 柯伊柏帶 歐特雲

彗星 P.27 太陽風 彗尾 離子尾 彗核 塵埃尾 彗髮

P.28 百寶箱2-3　彗星的構造 ◎ 塵埃尾因較重，易拖在彗星移動的後方呈彎曲狀。

彗星結構和軌道示意圖

柯伊柏帶（Kuiper Belt） 柯伊柏帶：分布在海王星軌道外距日約30~數百AU.的早期殘餘物。 按此觀看影片 柯伊伯帶與彗星

柯伊伯帶與歐特雲 歐特雲帶：分布在冥王星更外圍距日約5千~10萬AU.的早期殘餘物。

太陽系家族－4－流星體 流星體：太陽系內的一些細小顆粒，進入地球大氣時摩擦燃燒形成流星，若掉落至地表則成隕石。 補充 流星體：太陽系內的一些細小顆粒，進入地球大氣時摩擦燃燒形成流星，若掉落至地表則成隕石。 (1)隕石：彗星、小行星或是較大的流星體，在通過大氣的過程中，通常不會耗損殆盡，殘餘的部分掉到地面，就成為隕石。 (2)流星雨：地球接近彗星的軌道時，吸引彗星軌道上散布的殘餘物質進入地球大氣層形成每小時超過數十顆流星的現象。例如每年10月21日左右的獵戶座流星雨起源於地球越過哈雷彗星的軌道

太陽系家族

Q：太陽系各行星中，為何只有地球上有生命的存在？ 2-1.2 太陽系中的地球 P.29 地球適合生命發展的條件 Q：太陽系各行星中，為何只有地球上有生命的存在？ 陽光：與太陽距離適中，陽光適量 水：提供生命所需.調節氣候.造就地球多樣且適合生命發展的地理及氣候環境(海.河.湖泊、冰、地下水與大氣變化…) 空氣：提供適合生物發展的大氣組成(氧、溫室氣體…),保護生命 得天獨厚的地球

連續可居住區―二大條件 地球與太陽的距離很恰當 不會太近，物質不會汽化成氣體或熔化成熔岩。 不會太遠，物質不會凝固成固態。 P.29 地球與太陽的距離很恰當 不會太近，物質不會汽化成氣體或熔化成熔岩。 不會太遠，物質不會凝固成固態。 水可以水、冰、水氣三相共存於自然界。

連續可居住區―二大條件 P.29 地球質量大小適中，產生引力留住大氣層 質量太小，留不住大氣層。 質量太大，留下很厚的大氣層，阻絕陽光。

類地行星的比較 P.29

行星大氣比一比 行星 表面氣壓(atm) 地面氣溫(°C) 主要大氣成分 金星 90 470 二氧化碳95% 地球 1 14 氮78% 氧21% 火星 0.007 -120~20

2-1.2 太陽系中的地球 P.29 地球適合生命發展的條件-2 2-1.2 太陽系中的地球 地球適合生命發展的條件-2 P.29 溫度：適當的(陽光+大氣組成+水的調節),造就了適合生物生存及多樣發展的溫度環境 土壤：由土粒與腐植質組成,含水分.空氣和微生物,提供基礎生產者成長的環境 大氣.海洋及板塊的運動:維持地球上物質及能量穩定循環 太陽系家族的支持：木星、月球和太陽..的引力維持地球軌道及傾斜軸穩定，木星並能吸走多數隕石，減少地球很多重大災難。 多重的保護屏障：大氣層、磁層的保護 其他… 地球守護者

小歇 Just for fun 男子想跟妻子離婚，又害怕傷害到三歲的女兒。 於是哄著女兒說：“媽媽老了，不漂亮了，給你換一個媽媽好不好？” 女兒想了想，說：“才不呢！你媽那麼老，為什麼不換你媽！”  甲：老同學，好久不見，你女朋友小芳還好嗎？ 乙：哈哈，她早就不是我的女朋友了！ 甲：早該這樣，大學時我就聽說她跟咱班好多男生有染！ 乙臉色鐵青，半晌才低聲吐出幾個字：她現在是我的老婆！

2-2 地球的多重屏障 第二章 探索地球 2-1 地球的起源與演變 2-1.1 太陽系與地球的形成 2-1.2 地球的演變 第二章　探索地球 2-1 地球的起源與演變 2-1.1 太陽系與地球的形成 2-1.2 地球的演變 2-2 研究地球歷史的方法 2-2.1 相對地質年代的測定 2-2.2 絕對地質年代的測定 2-2.3 地球的歷史 2-3 適合生命發展的地球環境 2-3.1 地球系統 2-3.2 碳循環

危機四伏的太空環境 太陽的高能輻射(γ射線、 x光、紫外線…) 太陽風：太陽表面高溫游離的氣體隨磁場活動向外噴出的帶電粒子，以電子和質子為主。 宇宙射線：來自宇宙四面八方的高速(接近光速)高能粒子，以游離的氫原子(質子)為主、其次為氦原子核 彗星、隕石 宇宙塵：宇宙中細小的塵埃，大多比沙粒還小，時速可達20萬公里，成群的宇宙塵足以使太空船損壞，造成災難。

太陽表面的活動 P.26 太陽表面的電漿活動 太陽風與地球磁場 太陽的紫外線照片 太陽的X光照片 光球與黑子 這組圖片原檔案與說明，可至NASA網站下載。http://solarsystem.nasa.gov/multimedia/download-detail.cfm?DL_ID=262 太陽的紫外線照片 太陽的X光照片 光球與黑子 27

太陽風暴不尋常 干擾地球通訊 更新日期:2011/06/08 10:20 楊盈 （法新社華盛頓7日電） 美國國家航空暨太空總署（NASA）太空觀測站今天觀察到不尋常的太陽閃焰，接下來幾天可能對地球的衛星、通訊以及電力造成某些干擾。 NASA的太陽動力學觀測站透過聲明稿表示：「太陽今天釋放中級等級的閃焰，伴隨著可觀的日冕噴發（Coronal Mass Ejection, CME），場面壯觀。」「巨大的粒子雲像是蘑菇一樣快速竄升起然後又退回，看起來似乎覆蓋了太陽表面幾乎一半的面積。」 閃焰活動在美國東部時間上午1時41分達到最高峰，不過NASA表示，因為噴發並不是直接對著地球，因此預期影響「相當小」。 美國國家氣象局的太空天氣預測中心（SpaceWeather Prediction Center）將此描述為「巨大噴發」，「預期將在明天造成輕微或中等水平的磁暴（Geomagnetic Storm）活動」 「太陽輻射風暴（Solar Radiation Storm）會讓高能（大於100兆電子伏特）質子顯著增強。上一次發生這樣的情形是2006年12月。」 發言人表示，磁暴可能干擾電力網、全球定位系統衛星以及其他設備，也可能令部份飛經極區的航班改道。譯者：中央社楊盈）

太陽表面的活動 太陽黑子：太陽表面低溫 (約4500K)、磁場很強的區域，發生於太陽活動激烈區。數目變化以11 年為週期。數量極大期也是太陽表面活動極盛期。 閃焰：日表激衝而出的烈焰，爆發過程會向外噴送出強烈的X射線、紫外線、可見光及高能的氫離子、氦離子、質子和電子束等。 (1)太陽黑子極大期時，閃焰爆發次數較多。 (2)閃焰會增強地球大氣電離層的游離化並造成極光。 (3)帶電粒子強烈衝擊地球磁場會引發磁暴、干擾電波通訊。 延伸閱讀：太陽的週期活動

日冕物質的快速擴展現象 閃焰可能激發高層的日冕物質向外拋射。 曰冕：太陽大氣的最外層，密度極低，溫度卻達一兩百萬度，以游離的氫、氦及電子為主。 百寶箱2-4 日冕物質噴發圖

太陽風：太陽表面噴出的高能帶電粒子。造成地球高層大氣的電離，強烈的太陽風會造成極光、或引發磁爆。 太陽風、地球磁層與極光 太陽風：太陽表面噴出的高能帶電粒子。造成地球高層大氣的電離，強烈的太陽風會造成極光、或引發磁爆。 影片 按此觀看動畫 太陽風 極光animation1 極光animation2 極光animation3

電離層：吸收來自太陽及宇宙的各種有害生命的γ射線、X光…等短波輻射 地球的多重保護屏障 講義P.25 P.30-32 大氣層：阻隔過量太陽輻射，避免太多的隕石撞擊，形成大氣運動調節地表氣候… 臭氧層：吸收紫外線、保護地表生命 電離層：吸收來自太陽及宇宙的各種有害生命的γ射線、X光…等短波輻射 磁層：阻擋來自太陽及外太空的高能粒子(太陽風、宇宙射線) 范艾倫輻射帶

大氣層 地球大氣層可吸收大部分來自太空的有害輻射線 只有可見光、某些波段的無線電波及少許的紅外線可以穿透大氣。

太陽風、地球磁層與極光 P.31-32 磁場受太陽風影響形成不對稱的地球磁層(面對太陽側被壓縮、背對太陽側被拉長)。 極光animation1 極光animation2 極光animation3

范艾倫輻射帶 講義P.25 P.31-32 范艾倫輻射帶：當高能帶電粒子(宇宙射線及太陽風)闖入地球磁層，有些會被地球磁層捕獲，形成一個包圍地球外圍的強輻射(Ｘ射線)帶，這個輻射帶由范艾倫所帶領的團隊發現，因為這個范艾倫輻射帶含有高能量的帶電粒子，可能會對太空船等產生危害，人類進行太空探測活動時要特別小心防範。 2.1.3 多重保護下的地球 太陽風主要是質子與電子，在地球軌道附近，太陽風速可達每秒400公里，進入地球的大氣層時，會對地球磁場及人類通訊造成一些干擾。若在極區上空與高層大氣的粒子相撞，則會產生極光。 地球上的空氣分子自離地 50 公里處就開始游離成帶電質點，達到相當高度後，地球磁場對高層大氣的作用已遠超過地球引力的作用。以地球磁場為主要作用力的這層大氣，稱為地球磁層（圖 2.7）。 地球磁層會被太陽輻射出的太陽風壓縮，所以也可以說：被太陽風包圍的地球磁場所控制的區域稱為地球磁層，磁層頂是地球磁層的上限，磁層頂之外的行星際空間沒有地磁的磁力線。 因受太陽風壓縮的影響，磁層頂朝向太陽的這一側大致呈橢圓球面，在太陽活動平靜時，距離地心約十個地球半徑，在太陽活動劇烈時，磁層體積會被壓縮，就只距地心六、七個地球半徑左右。背對太陽的這一側是向外略張開的圓筒形，拉得很長，與彗尾相似，稱為磁尾，長度可達1000個地球半徑左右。 西元1958年2月，美國的第一顆人造衛星探險家1號升空，科學家范艾倫在上面放置了輻射探測器，探測到地球磁層內有兩層很強的輻射帶（後來就稱之為范艾倫輻射帶），中心位置分別在距地心1.5個地球半徑（距地面約3200公里）及3.5個地球半徑（距地面約16000公里）左右，呈環狀分布（圖2.7），是地球磁場捕捉的高能量宇宙射線粒子及太陽風粒子所形成。由於地球磁層的存在，這些高能量的粒子無法到達地表，從而保護了地球上的生物。 圖2.7　地球磁層的結構 太陽輻射在穿過大氣層時，有許多波段會被大氣吸收，其中包括對生物有害的X射線、紫外線等；只有可見光、少許的紅外線及某些波段的無線電波可以透過（圖2.8）。以可見光為主的太陽輻射所帶來的能量，是地球上絕大部分能量的來源。 圖2.8　大氣對各種電磁波的透明度 宇宙塵和輻射線一直是太空探險時常會遇到的致命大敵，宇宙塵大多比沙粒還小，時速可達20萬公里，成群的宇宙塵足以使太空船損壞，造成災難。太空的輻射線有紫外線、X射線、射線等，以及高速行進的帶電粒子，像宇宙射線和太陽風，對於這些高能量的輻射線，地球上的生物因為有大氣層和磁層的保護，不受其侵擾，但對太空船的殺傷力卻很大。 地球是太陽系中最特別的一顆行星，質量大小適中，可以保存住大氣層和海洋；與太陽的距離適當，溫度適宜，可以維持液態水的存在；黃道面（地球公轉軌道面）與赤道面交角適當，四季氣候變化不會太劇烈；有足夠的氧氣，適合生物生存……所以，地球是太陽系中唯一有生命存在的星球。

磁暴及其影響 太陽閃焰引發噴發日冕物質產生激震波約10～20幾小時之後到達地球 磁(層風)暴：太陽閃焰激發出的高能帶電粒子及超短波電磁波(紫外線、Ｘ射線、γ射線)強烈壓縮地球磁場(層) 、衝擊地球磁場(層)，引發的擾動。 可能影響： 損毀人造衛星電子設備、傷害太空人 干擾電離層、影響地表電波通訊，如GPS全球定位系統，危害飛航安全 破壞地面高壓電力系統(高緯度較常)

磁暴對地球的影響

極光 極光：太陽風到達地球附近時，受到地球磁層阻擋，閃焰強烈時、太陽風中部分高能粒子沿著磁力線進入南極和北極，與高層大氣碰撞，釋出能量而放電的現象。

木星極光 Image from HST

地球的防護罩 講義P.25 P.30-32

◎軍官的家 mark是一位標準的軍人，他連自己的家中的每一個地方都給它冠上跟軍事有關的名稱，比如說：廚房稱為 “後勤補給中心 ”..... 客廳稱為 “軍事情報站“ 兒子的臥房稱為 ”男兵宿舍”.... 女兒的臥房稱為 “女兵宿舍” ....... 有一天，有客人到mark家，在看過上面的稱謂之後嘖嘖稱奇，客人心想那他們夫妻的房間應該就是“司令部”了 ....... 結果，他猜錯了 ....mark夫婦的房間稱為 "新兵培養中心"...

電磁波與大氣透明度

The End 續-腦力激盪參考解答及其他參考 神父與上帝 －just for fun  小彼得自豪地對他的朋友說:「我叔叔是神父，所有的人都稱他尊敬的神父 Father。」   小保羅不服氣:「有甚麼了不起的。我叔叔人人見了他都喊道: 「噢! My God!」， 因為他的 體重150公斤。