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宇宙學簡介 地球科學旗艦計畫 教師:山馥嫻
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創意科學課程大綱 10/09 宇宙學簡介 10/30 氣象學簡介 11/20 地球科學與生態環境的關係
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宇宙介紹
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宇宙的結構 星系群＞星系＞星團
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歐特雲 柯伊柏帶 太陽系
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不同風貌的太陽 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。 太陽的紫外線照片 太陽的X光照片 光球與黑子 5
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八大行星與冥王星 請學生比較地球與木星大紅斑的大小，察覺各個行星體積大小的差異。 按實際大小比例尺 6
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太陽系八大行星圖 穀神星 冥王星 鬩神星 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
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行星分類 共同特徵： 公轉為逆時針方向，軌道面接近黃道面。 自轉方向大多為逆時針，金星、天王星例外。 水星、金星、地球、火星 距太陽 密度
質量 組成 行星環 衛星數 類地行星 近 大 小 金屬 岩石 無 無或少 類木行星 遠 氫 氦 有 多 木星、土星、天王星、海王星
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太陽
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太陽是一團高溫氣體，直徑約140萬公里，約是地球的110倍，主要組成元素為氫和氦。
太陽中心區域進行核融合反應，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。
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太陽黑子 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。
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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，形成蒙德蝴蝶圖。
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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。
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太陽與地球的相對關係
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地球自轉 自古便以太陽作為天的依據，有的古文明是以兩次日出間的間隔為一天，有的則是以太陽連續兩次通過天空中最高點的時間間隔為一天 。
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地球的公轉 23.5° 23.5° 23.5° 23.5° 地球軌道為橢圓形，地球於一月運行至近日點，七月時運行至遠日點。
秋分 9/22 or 23 陽光直射赤道 23.5° 地球公轉軌道 23.5° 23.5° 冬至 12/21 or 22 陽光直射南回歸線 夏至 6/21 or 22 陽光直射北回歸線 23.5° 春分 3/20 or 21 陽光直射赤道 地球軌道為橢圓形，地球於一月運行至近日點，七月時運行至遠日點。 黃道與赤道夾角 23.5°，每日陽光直射緯度不同。
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夏至日（6/21 或 22） 陽光直射北回歸線 對北回歸線地區而言 正午陽光位於天頂 晝長夜短 北半球為夏季半球
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冬至日（12/21 或 22） 陽光直射南回歸線 對北回歸線地區而言 正午陽光位天頂南方 晝短夜長 北半球為冬季半球
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北半球不同緯度的太陽視運動
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天球與四季 1.赤道延伸與天球的交線稱天球赤道，太陽在天球上的運行軌跡稱為黃道，兩者夾23.5°。
2.黃道與天球赤道有兩個交點，分別是春分點與秋分點。 3.約為3月21日，太陽直射地球赤道，因此太陽在天球上的位置通過天球赤道，在春分點。 4.約為6月21日直射北回歸線，太陽的位置抵達天球赤道北方23.5°的夏至點。 5.約9月21日再次直射赤道，太陽的位置在秋分點。 6.冬至時直射南回歸線，太陽的位置則在天球赤道南方23.5°的冬至點。 21
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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。
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曆法的起源 從前現代的人們想要知道時間，只要看看時鐘或手錶，十分便利；若想要知道日期，翻翻日曆或打開電腦也可獲得答案。
但是在沒有鐘錶的古代，要怎麼知道時間和日期？而所謂的時間和日期又是怎麼決定的呢？ 第一章 地球古今談 1-1 地球的起源與看法演變 1-2 地球的形狀與大小 1-3 地殼均衡理論 1-4 曆法與日月地相對運動 1-5 晝夜長度與季節變化
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古埃及與天狼星 古埃及土地貧瘠，但藉著尼羅河一年一度的氾濫，可為當地帶來肥沃的養分而得以耕種。
如果在即將日出前看到天狼星由東方地平面升起，不久之後尼羅河的水位便會開始上漲。 在埃及曆中，將清晨能看到天狼星與太陽幾乎同時從地平線升起的這一天， 定義為一年的開始。
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計時的方法與工具 早期人們藉由影子在一年中的改變情形，配合氣候變化，將一年分為24個節氣，成為當時生活與農耕的重要參考，而這樣的器具就是圭表及日晷。 不同季節時，太陽直射地表上的不同區域，因此圭表與日晷需隨著緯度而校正。 使用原理： 依據太陽光下竿影的位置和高低的不同，推算太陽位置具有週期性變化，藉此推測時間
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二十四節氣 二十四節氣示意圖，以春分為起點 （0度），每 15 度置一節氣，共 24 個節與氣。
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二十四節氣 古人立竿計時、比較晝夜長短：古人立竿計時及比較晝夜長短，發現每日正午竿影長度及晝夜長度變化呈規律變化，於是訂出春分、秋分、冬至、夏至四大節氣，再細分24節氣 節氣 、 與 、 定義 正午竿影 最短的那天 最長的那天 一年中有兩天 晝夜等長 夏至 冬至 春分 秋分 本節選單 28
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計時的方法與工具 古代中國及歐洲計時工具介紹： ：歐洲古建築上的日晷﹐如現代的時鐘﹐利用日影的位置判斷時間 圭表 中國 日晷
：把竿垂直立起稱為表﹐而測量影長使用的尺則為圭。將石柱直立﹐利用其影子的變化來判斷時辰﹐為計時工具 日晷 歐洲 本節選單 29
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計時的方法與工具 位於中國紫金山天文臺的圭表 把竿垂直立起，稱為表；而量測影長時使用的尺，則是圭 (wiki) 30
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(2)由盤面數字分布判斷，此日晷可能設置為下列何地？(A)歐洲 法國 (B)南美洲 智利 (C)澳洲 (D)非洲 南非
講義2-2頁 31
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小組實驗 (一)觀測及描繪太陽黑子 第一章 地球古今談 1-1 地球的起源與看法演變 1-2 地球的形狀與大小 1-3 地殼均衡理論
1-4 曆法與日月地相對運動 1-5 晝夜長度與季節變化
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1.在白紙上畫一個圓，標出東西方向，然後將紙夾在硬質的紀錄板上。
2.將紙板中央按鏡筒口徑大小挖一個洞。將紙板蓋在鏡筒上，留一個鏡筒由挖開的洞透光。紙板會遮住透光鏡筒周圍的光線，造成陰影，使太陽投影的觀察較為容易。 3. 將望遠鏡固定在三腳架上。 4.把雙筒望遠鏡筒直直地朝向太陽。注意望遠鏡背後的地面，如果有明亮的區域投影到地上時，就差不多了。或觀察紙板的投影，當紙板影子愈小時，代表望遠鏡筒和太陽愈接近一直線。
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5. 將紀錄板放在望遠鏡後約50公分，垂直鏡筒延長線處，讓明亮區投射在白紙上。調整望遠鏡焦距，盡量使影像清晰。如果投影在白紙上的不是完整的圓，請調整望遠鏡的方向，至出現一個完整圓形的太陽影像為止。
6.將紙上圓的東西方向線調整成平行太陽移動的方向。 7.隔幾分鐘太陽會跑出視野外，需要常常調整望遠鏡，將太陽影像移回視野中。 8.將所看到的黑子描繪下來，尤其是靠近盤面中央的大型黑子要特別記錄。 9.在紀錄紙上註明觀察時間及日期。 10.過一兩天後，再重覆步驟1～9，觀察同一黑子的位置是否有變化，並將其描繪在同一張紀錄紙上。
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雙筒望遠鏡 天文望遠鏡 肉眼 倍率 較大 最大 較小 解析度 較佳 最佳 較差 星體亮度 較亮 最亮 較暗 視野 最小
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小組實驗 (一) 日晷的觀測 第一章 地球古今談 1-1 地球的起源與看法演變 1-2 地球的形狀與大小 1-3 地殼均衡理論
1-4 曆法與日月地相對運動 1-5 晝夜長度與季節變化
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地平式日晷 晷針 晷面和 地面平行 晷面 國立清華大學
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赤道式日晷 北京紫禁城 晷面 晷針 晷面和 赤道平行 晷面
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http://science. edu. tw/ListTContent. ShowItemListState. do
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水平式日晷
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水平式日晷
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The End各組討論時間
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