第四章 從太空看地球 4-1 太陽與地球的太空環境 4-2 有組織的太陽系

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1 第四章 從太空看地球 4-1 太陽與地球的太空環境 4-2 有組織的太陽系
第四章 從太空看地球 4-1 太陽與地球的太空環境 4-2 有組織的太陽系 銀河系是浩瀚宇宙中數千億個星系之一，太陽則是銀河系中數千億顆恆星之一。地球規律的繞著太陽運轉，雖然在宇宙中渺如滄海微塵，卻有著得天獨厚的環境，擁有適合生命生存的各項條件，並且能阻擋來自太空的威脅。究竟地球處於怎麼樣的太空環境？為什麼太空人在太空中要有這麼多裝備呢？

2 4-1 太陽與地球的太空環境 太陽 太陽及其大氣 太陽黑子 日珥 閃焰 太陽風 宇宙射線與地球保護 范艾倫帶 極光

3 4-1.1 太陽（1/2） 是團高溫氣體，直徑約140萬公里，約是地球的110倍，主要組成元素為氫（含量占3／4）和氦（含量占1／4）及少數其它元素。 太陽中心區域溫度高達1500萬K，進行核融合反應，在此過程中，氫融合形成氦，以輻射與對流方式將能量向外傳遞。

4 4-1.1 太陽（2/2） 高溫氣體產生向外的熱壓力與向內收縮的萬有引力平衡，使太陽維持穩定的結構。
能量由表面向外輻射，成為太陽系的主要能量來源。 靜力平衡示意圖：太陽藉由核融合反應產生能量，提供氣體快速運動，產生向外的熱壓力，以抵抗向內收縮的萬有引力，維持結構穩定。

5 4-1.2 太陽及其大氣（1/2） 太陽大氣分為三層，由表面向外分別為光球、色球與日冕。

6 4-1.2 太陽及其大氣（2/2） a.平常看到的太陽盤面是光球的部分，有時可以看到黑子
b.發生日全食時，光球被月球遮住，可以看到呈粉紅色的色球 c.色球之外，還有日冕 d.極高溫的日冕在X射線波段要比光球明亮得多 最底層的光球表面溫度約6000 K，亮度大，很容易看見，就是我們平時所看到的太陽圖。光球以上還有一薄層，溫度隨高度增加而上升，稱為色球。大氣最外層為日冕，向外延伸數百萬公里，溫度高達百萬℃。色球與日冕平時都不易觀測，色球是亮度太低；日冕密度低、溫度高，輻射以X射線為主，因此都只在日全食或以日冕儀遮住光球時才得以見到。

7 4-1.3 太陽黑子（1/3） 太陽黑子是表面最顯著的特徵。 黑子是光球上磁場較強的區域，溫度比周圍低，顏色較暗，會隨著太陽自轉而數量改變。

8 4-1.3 太陽黑子（2/3） 藉由黑子，發現太陽赤道附近自轉一圈約需25天，中緯度約需27天，緯度愈低，自轉速度愈快。
將不同時間個別黑子出現的緯度標示出來，形成蝴蝶圖。

9 4-1.3 太陽黑子（3/3） 由人造衛星的X射線影像可看出太陽表面黑子活動逐漸增強。

10 4-1.4 日珥 太陽表面溫度高，形成大量帶電粒子（大多是質子和電子），隨著太陽磁力線運動。
磁力線突出光球時，在太陽邊緣出現弧形火焰，稱為日珥。

11 4-1.5 閃焰 磁力線突然崩解，磁能大量釋放，在局部區域產生激烈向外噴發的烈焰，稱為閃焰。

12 4-1.6 范艾倫帶 太陽風影響地球磁場，在面對太陽的一面受擠壓形成弓狀，另一面則拖拉成尾巴的形狀。
帶電粒子被局限在地球上方，形成范艾倫帶。

13 4-1.7 太陽風 閃焰迸發出大量高能帶電粒子，到達地球會衝擊磁場，引發磁暴，使無線電通訊受到干擾，甚至造成供電中斷。
帶電粒子隨著太陽磁場向外流失，以百萬公里的時速拋向太空，稱為太陽風。

14 4-1.8 宇宙射線與地球保護 太空中充斥著其他能量極高的宇宙射線，其速度接近光速，成分以質子為主，其餘大多是氦原子核。
大氣層減少太陽紫外線等有害電磁輻射以及隕石的撞擊。 地球磁場阻擋太陽風直達地面。 　

15 4-1.9 極光 帶電粒子沿地球磁場進入高緯度上空，激發大氣中的原子和分子而發光，形成極光。

16 4-2 有組織的太陽系 月球概論 月球的自轉與公轉 月球海 月球的坑洞 太陽系八大行星 水星 金星 晨星與昏星 木星 土星 天王星 海王星
4-2 有組織的太陽系 月球概論 月球的自轉與公轉 月球海 月球的坑洞 太陽系八大行星 水星 金星 晨星與昏星 木星 土星 天王星 海王星 太陽系成員 冥王星 小行星 彗星 流星 得天獨厚的地球

17 4-2.1 月球概論 古稱太陰，天空中的亮度僅次於太陽。 陰曆乃根據月相盈虧而定。
直徑約為地球的1／4，質量約為地球的1％，表面沒有大氣層。

18 4-2.2 月球的自轉與公轉 月球在繞地球公轉的同時，本身也會自轉。
因受到地球引力牽制，永遠以同一面對著地球，使得月球的公轉與自轉週期相同。 在地球上觀看月球，總是只看到月球的同一面。 月球永遠以同一面對著地球。紅色箭頭表示固定在月球表面的某固定點，在月球繞地球公轉一圈的同時，該點也繞了月球中心一圈（黃色箭頭表示自轉方向）。

19 4-2.3 月球海 所謂的「海」其實並沒有水，只是從前以為是海洋而有此名稱。
這些區域原本地勢較低，因月球早期火山活動噴出的熔岩往低處流動，凝固形成火成岩，看起來比較暗。 從地球看月球，可以看出有些區域顯得較為陰暗，這些區域的表面大多由熔岩所形成。

20 4-2.4 月球的坑洞（1/2） 坑洞絕大多數是太空天體撞擊造成，少數是已經沒有活動的火山口。
月球沒有大氣層，無法有效阻擋太空裡大小石塊對月球表面的撞擊，再加上月球沒有板塊活動和地質作用，因此表面的坑洞會長期存在。

21 4-2.4 月球的坑洞（2/2） 月球背著地球的一面密布隕石坑，因為此處不像另一面有地球阻擋，飽受太空隕石的直接撞擊。

22 4-2.5 太陽系八大行星（1/2） 太陽系中的其他行星，由北極向下看，各行星都是以逆時鐘方向繞太陽公轉，公轉軌道幾乎都在同一平面上。向外依序為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星及海王星。

23 4-2.5 太陽系八大行星（2/2） 行星中，根據性質分為兩類： 內圈的水星、金星、地球、火星有岩質外殼、體積小、密度大，歸類為類地行星。
外圈的木星、土星、天王星、海王星都是巨大氣態行星，歸類為類木行星，密度小。

24 4-2.6 水星 離太陽最近的水星，白天溫度極高，但是因為沒有大氣，缺乏保溫效果，因此夜間溫度快速下降到 －170℃，日夜溫差極大。水星的表面和月球相似，布滿隕石坑。

25 4-2.7 金星（1/2） 離太陽第二近的行星，與地球平均距離最近的行星，因此最大亮度可達視星等 －4.7。
直徑與質量只比地球略小，有如地球的雙胞胎，但擁有濃厚的大氣，表面大氣壓力約為地球表面的90倍。 成分幾乎都是二氧化碳，因此溫室效應很強，表面溫度可達400℃以上。

26 4-2.7 金星（2/2） 公轉方向與其他行星相同，但自轉方向與其他行星相反，由天球北方向下俯視，金星是順時鐘方向自轉。

27 4-2.8 晨星與昏星 水星與金星距離太陽近，從地球看去，總是出現在太陽附近，只有黃昏太陽落下後或清晨太陽上升前，才得以看見水星與金星，故稱它們為「晨星」或「昏星」。 金星 木星

28 4-2.9 火星 以火紅的外觀著稱，直徑約為地球的一半，大氣壓力只有地球的1％，成分大多為二氧化碳。大氣稀薄，溫室效應微弱。
自轉軸與公轉軸傾斜約25度，因此有季節變化，自轉週期與地球相當，大約為24小時。 南、北兩極有水冰及乾冰覆蓋，稱為極冠。

29 木星（1/2） 太陽系中最大的行星，木星自轉一圈不到10小時，位於南半球的大紅斑，是大氣劇烈運動造成的強大風暴。

30 木星（2/2） 有數十顆衛星，其中較大的四顆在約400年前，伽利略以自製望遠鏡便已觀測到，所以稱為「伽利略衛星」。

31 4-2.11 土星 太陽系中第二大行星。 外觀最大的特色就是土星環，由大小數公釐到數十公尺的無數碎石與小冰體組成。
土星的平均密度是所有行星當中最低的。

32 天王星 外觀呈藍綠色，自轉軸幾乎平躺在公轉軌道面上，特異於其他行星。

33 海王星 質量及體積與天王星相當，也同樣呈現藍綠色。 表面常出現明顯暗斑，成因是由大氣氣旋所造成。

34 太陽系成員 除了行星及繞著行星運行的衛星，成員還包括矮行星、小行星與彗星。 小行星 海爾－波普彗星

35 冥王星 曾被歸類為行星，因質量比月球還小及其他與行星不同的性質，因此改列為矮行星。

36 4-2.16 小行星 體積很小，只有少數幾個直徑大於幾百公里且呈球體，形狀大多不規則。
大多散布在火星與木星之間，也就是類地行星與類木行星的交界，形成小行星帶。

37 彗星（1/2） 核心的主要成分是鬆散的冰及灰塵，並不會發光，但在接近太陽時，彗核（約數公里大小）中的易揮發物質昇華，而在外圍形成一團塵氣，稱為彗髮（約數百萬公里）。 哈雷彗星每76年繞行太陽一圈。這張照片是1986年哈雷彗星接近太陽時，太空船前往近距離拍攝，可看到形狀不規則的彗核正噴發氣體。

38 4-2.17 彗星（2/2） 塵氣被太陽輻射及太陽風推壓，便形成迤邐千萬公里的彗尾（約數億公里），因此彗星俗稱「掃帚星」。
產生彗尾的推壓力量來自太陽，只有接近太陽時，才會在背向太陽的方向產生。

39 4-2.18 流星（1/2） 太空中零星的冰或石屑受地球引力吸引，快速掉進大氣層，與空氣摩擦生熱而燃燒且留下游離氣體發光的痕跡。
彗星釋放出來的冰石殘渣沿著軌道散布，當地球公轉經過這些區域時，大量碎渣進入地球大氣，便形成流星雨。

40 4-2.18 流星（2/2） 一年當中大約發生十數次流星雨，都是近期繞行到太陽附近的彗星所遺留的殘渣所造成。 彗星 太陽 地球
遺留在軌道上的彗星碎屑 當地球運行通過彗星軌道，彗星遺留在軌道上的殘渣會大量墜入地球大氣層，形成流星雨。

41 得天獨厚的地球 與太陽距離適中的位置，早期火山爆發產生大量水氣和二氧化碳，水氣凝結成海洋，使二氧化碳溶於水，不致有嚴重的溫室效應。 液態水孕育了生命，海中植物產生氧氣，形成足量的臭氧層以阻隔太陽紫外線。 地表溫度也使水可以三態共存於自然界，藉由水循環調節溫度與氣候。