学习讲义_望星空-星空观测

与 4. 不规则圆内虚线﹕由地平 4. 黄道上的点﹕太阳运行至天
线 线至天顶的线﹐为方位线。 球赤道的点为春分及秋分。太
不规则圆虚线为仰角。 阳直射最北边（直射北回归线）
为夏至点﹐最南边（直射南回
归线）为冬至点。
2. 星座盘使用：
图示
说明
1. 将日期﹑时间对上﹕若确定观测时 刻及日期﹐先将星座盘下盘旋转﹐ 使上盘时刻与下盘日期对准﹐则视 窗内星空则为此时天上星空。
影像愈清晰
三、折射式望远镜与反射式望远镜
望远镜
折射式望远镜
物镜种类 凸透镜 28
反射式望远镜 凹面镜 29
聚光原理
(1) 1608年汉斯﹐将 (1) 1668年牛顿
一片 凸透 30镜 为解决折射式
与一片 凹透 31镜 望远镜的缺
叠在一起﹐发现可 点﹐改以凹面
以将物体放大
镜的反射来聚
(2) 1609年伽利略加 集光线
[答案] Ａ
解 析 聚光力= A2／d2（A：望远镜物镜直径；d：眼睛 瞳孔直径），故物镜口径愈大聚光力愈大。解析 角(θ)正比于λ／A（λ：光线波长；A：望远镜物 镜直径）。解析角(θ)愈小，解析力愈大，故物 镜口径愈大，解析角愈小，解析力愈大，物镜口 径愈小，不但聚光力愈小、解析力亦愈小。
五、电波望远镜
色差造成不同颜色聚焦在不同 位置
需利用消色差镜片予以修正
3
下列关于可见光（光学）望远镜之叙述，何者正确？ (A)折射式望远镜，物镜使用凹面镜 (B)使用折射式望远镜时易发生色散现象 (C)反射式望远镜之优点在于维护容易 (D)折射式望远镜制作较反射式简单
[答案] Ｂ
4
第一位利用凹面镜聚光成像的原理来制作望远镜，
计算
视星等是星体 亮度 1 本身星体 差1等星，星体亮度约
视星 等
4分级，视星等数字愈 小 5，代表亮度愈
大。人类肉眼能看到6
的 光 1 差 2.5 9倍； 7度与地球 差5等星，则亮度约
距离 8 差 100 10倍
6 6等星以内的星
绝对星等是星体 光1 本身星体 与视星等转换式﹕
度 11分级，视星等 的 光 1 m－M＝5log(d)－5
1. 光学望远镜基本构造：主要在观察
无线电波 42波段，
电波望远镜原理和反射式望远镜相似，不过是利用碟形天线反射无
线电波，聚焦在接收器上，再转成电子讯号后由计算机记录。
2. 电波望远镜的优点：
(1) 较不受天候及日夜影响：在白天或阴雨时也可进行观测，较
不受天候影响。
(2) 制作较为容易：无线电波波长较长，碟形天线的表面起伏只
以改进﹐制造出可
沿
革
以放大20倍的折射 式望远镜﹐首度用 来观测天空 (3) 后来克卜勒将目 镜改为 凸透 32 镜﹐改善了伽利略 式望远镜视野太小 的问题
(2) 1672年盖赛 格林设计盖赛 格林式望远 镜﹐因镜身 短﹑焦距长﹑ 倍率高故成像 清晰
望远 镜
折射式望远镜
反射式望远镜
(1) 昂贵：重视材料，费 (1) 聚光用凹面镜金属镀膜易氧化，
5-2
星空觀測
一、天文观测的方法 1. 天体运行之规律性纪录：探讨天体运动的规律性、天体的 性质，以及人与天地的关系，包含日、月、恒星运行，与历法 之建立。 2. 天文现象观察：用肉眼直接观测的天文现象包括辨认星座、 观察月相变化、流星、日食、月食等。 3. 望远镜观测：
(1) 地面望远镜观测：主要观测波段为 可见光 1、 无线电波 2及部分 红外线 3波段。 (2) 太空望远镜观测：除以上波段，其他波长之电磁波波段 必须将望远镜架设于大气层外观测，如γ射线、X光、紫外线、 微波等波段必须在大气层外观察。
物镜 20 目镜21焦
（λ﹕光线 波长 望远镜 物镜
22﹔A﹕ 23直径）
直径）
距）
(1) 解析角（θ）越小影像
计算 说明
望远镜物镜直径 愈 大 24﹐聚 光力愈大
在不更换物镜的
情况下﹐目镜焦 距愈 短 25﹐ 放大倍率愈大
愈清晰 (2) 光线波长愈 短 26
影像愈清晰﹐故蓝光较红
光清晰 (3) 望远镜直径愈 大 27
是下列哪位科学家？
(A)哥白尼 (B)伽利略
(C)第谷
(D)牛顿
[答案] D
四、大型望远镜
1. 大型望远镜的优点：由于物镜口镜愈大，其 聚光 38力与
解析 39力则愈佳，故望远镜物镜口径愈做愈大，如夏威夷
凯克望远镜Ⅰ、Ⅱ。
2. 组合式望远镜：解决支撑的问题而发展出利用组合式镜片的
方法。每个小镜片有各自的支撑系统，可以藉由计算机同步
17， 目地在寻找星体位置，再由主 镜观察。
3. 光学望远镜的三大功能：
功能
聚光力
放大力
解析力
让影像更明亮﹐ 说明 可见到更暗的星
体
让影像放大﹐易 于观察
让影像更清晰呈现
聚光力＝A2／d2 放大率（M） 解析角（θ）正比于λ／A
计算 式
（A﹕望远镜 物镜 18直径﹔d﹕
眼睛 瞳孔 19
＝ F／f （F﹕ 焦距﹔f:
要不大于 波长 43即可，制作容易。
3. 阵列式望远镜：将多座电波望远镜排成阵列，互相间隔一段距
离，观测相同天体，可以大幅提高 解析 44力，如极大阵列
（VLA）。
选项 最亮星 亮度相 差倍数
(A) 织女星
6.25倍
(B) 北极星
5倍
(C) 天津四
5倍
(D) 心宿二
6.25倍
答： Ａ 。
2. 光学望远镜基本构造： (1) 主镜部分： 1 物镜－聚集星光，依据聚 光方式之不同区分为折射式 望远镜（由 凸透 15镜聚 光）及反射式望远镜（由 凹面 16镜聚光）。 2 目镜。 3 镜筒。 (2) 寻星镜 ── 平行主镜的小 望远镜，视野较主镜 大 1
1. 椭圆视窗中心﹕为天顶﹐ 1. 圆的中央﹕天北极。
即观测者仰角90度的位置。 2. 实线圆﹕天球赤道﹐天球赤
2. 不规则圆视窗边界﹕地平 道外为南半球上方的天空。天
线﹐即仰角0度。
球赤道内为北半球上方的天空。
3. 不规则圆边界上的点﹕为 3. 虚线圆﹕黄道﹐即太阳在天
点 相对观测者的方位。
球上运行的轨迹。
暂的天体，可以有详细的研究，并且可以弥补位在其他经度
天文台观测的不足。
5
如果不考虑地球大气扰动的影响，下列有关光学望远 镜口径大小、聚光力、解析力的配对，何者正确？
【92.学测补考】
选项 口径大小 聚光力 解析力 选项 口径大小 聚光力 解析力 (A) 愈小 愈小 愈小 (E) 愈大 愈小 愈小 (B) 愈小 愈大 愈小 (F) 愈大 愈大 愈小 (C) 愈小 愈小 愈大 (G) 愈大 愈小 愈大 (D) 愈小 愈大 愈大
点
于维护
（昂贵、色差、镜筒长）
(1) 发现月球表面并不光滑﹐是凹凸不平的
(2) 银河并非是人们以为的云气﹐而是由许多
望远镜发明后 的新发现
恒 35星所组成 (3) 看见了太阳表面有会移动的黑点﹐证明了太 阳本身也在旋转
(4) 发现木星有 四个 36卫星环绕
(5) 金星 37盈亏现象
註 ：色差之修正：
2. 将星座盘盘面朝下往上看﹕星座盘 使用时必须盘面朝下﹐往上看﹐如 左星座盘﹐视窗方位标示﹐此星座 盘若直接拿起观测星空﹐则视窗前 方为南方﹐故面对南方﹐右手方为 西方﹐左手方为东方。 註 ﹕地平线和天球赤道交点为正东 与正西。
二、地面天文观测：
1. 视星等与绝对星等的意义与换算：
星等
代表意义
影响
绝对 数字愈 小 12， 13度
m：视星等；
星等 代表光度愈大
M：绝对星等；
d： 距离 14(pc)註
註：pc（秒差距） ── 详见5-4节。 1 pc（秒差距）＝3.26光年。
1
一等星亮度是六等星亮度的100倍，则每差一个星等， 其亮度约差多少倍？ (A) 0.5 (B) 1 (C) 2.5 (D) 6 (E) 100
(A)超过4百万倍 (B) 1百万倍 (C) 40万倍
(D) 25万倍 (E) 14万倍
[答案] Ｃ
解 析 太阳视星等－26，满月视星等－12，差14等，故 亮度差＝2.51214＝（2.5125）3／2.512≒1003／2.5＝ 40万倍
[类题] 夏季星空中常见亮星有天蝎座α星（心宿二）为1等星、 天琴座α星（织女星）为0等星、小熊座α星（北极星）为2 等星、天鹅座α星（天津四）为1等星，则其中最亮的是哪 一颗星？与四颗星中最暗的星比较，亮度约差几倍？
调
整观测角度，如此一来，就相当于是一片巨大的镜片。
3. 超大望远镜（VLT）：利用数台大型望远镜同时接收可见光 波，再运用光学干涉原理大幅提升解析力和聚光力鹿。林
4. 台湾的大型望远镜：台湾目前最大的望远镜为
40天

文台的一公尺望远镜，而太两阳公系尺望远镜也即将架设完成，口
径并不大，但对于
41内天体以及出现时间短
用昂贵、制作不易
需要定时更新
(2) 色差 33现象：各 (2) 开放式镜筒，会在主镜上累积
缺 点
颜色折射率不同经过透 灰尘
镜产生 註
(3) 温度变化与机械因素易使主镜
(3) 镜筒太 长 34：要 变形，故维护不易，且镜筒内
提高放大率需要焦距更 空气对流易造成扰动
长的物镜，也因此会使
镜筒更长
优 镜头使用玻璃镜片，易 克服了折射式望远镜的主要问题
[答案] Ｃ 解 析 X＝2.51，故每差一等星，亮度差2.51倍。
2
星等是天文学描述天体亮度的单位，依据星等与亮
度的定义，1星等的亮度是6星等的100倍；也就是说，