自然痕跡與心靈印記

7-1初窺宇宙

光年不是時間的單位。

光年 (lightyear) 是【長度】單位之一，指光在真空中一年時間內傳播的距離。

光每秒行進距離約三十萬公里，這個距離相當於繞行地球七圈半；

1光年約等於(365×24×60×60) × 3×105 ≒ 【10的13次方公里】

光年一般用在天文學中，用來量度很大的距離，如太陽系跟另一恆星的距離。

每顆恆星與地球的距離不同，與太陽系最近的一顆恆星(毗鄰星)，離地球約【4.3 光年】。

夜晚肉眼可見的行星

1.【水星、金星】：因靠近太陽，只出現於黎明(東方)或黃昏(西方)。

2.【火星、木星、土星】：以恆星為背景，行星運行軌跡有順行與逆行。

【恆星】：夜空中所見閃爍的星星，大部分和太陽一樣，是會自行發光的星體。

肉眼可見恆星約6000顆。

光度太暗的恆星須透過望眼鏡才能看到。

透過望遠鏡看到的滿天星斗，大部分是會自行發光的恆星。

影響恆星明亮程度的因素，除了恆星本身發光能力外，也受到恆星與地球距離遠近的影響。

太陽是距離地球最近的一顆恆星，因此看起來比其他星體大而且明亮。若將太陽與地球間的距離拉到非常大時，太陽就和許多星星一樣，只是一個小光點。

【視星等】天體的亮度，用視星等表示。星星愈亮，則【星等愈小】。

織女星的亮度定為0等，北極星是【2等星】。肉眼所能見到最暗的約【6等星】。

恆星的顏色與其【表面溫度】有關。

藍白色恆星(天狼星)表面溫度較高，約10000~12000℃

黃色恆星(太陽)溫度約6000 ℃

天蠍座中的心宿二偏紅色，約3000℃

宇宙的年齡大約是140億歲，宇宙中大約有【一千億個】星系。

星系主要由：【恆星、星團與星雲】構成，每個星系裡，都有【幾十億甚至幾千億】顆恆星。

球狀星團：是數萬顆至數百萬顆恆星聚集在10至30光年直徑的空間，外觀大致呈球形的恆星集團。

疏散星團：由數百顆至上千顆由較弱引力聯繫的恆星所組成的天體，直徑一般不過數十光年。

星雲是塵埃、氫氣、氦氣、和其他電離氣體聚集的星際雲。泛指任何天文上的擴散天體。

銀河系的直徑約【十萬光年】。銀河系是宇宙中大約一千億個星系的其中之一。

銀河系擁有的【2000億】顆恆星，我們的太陽只是2000億顆恆星中的一顆。

銀河系的外形俯視呈現【螺旋狀】，中間厚，兩邊薄。側視如【荷包蛋】。大多數恆星聚集在盤面上。銀河系直徑【100000光年】，太陽距銀河系中心約【30000光年】。

【仙女座大星系】是距離銀河系最近的大型星系。

北極星-【日週運動】 (每日轉一圈)

北極星仰角＝【觀測者緯度】。

由於地球自轉，地球自轉軸的軸線的北端直指北極星附近，所以從地球上看去，北極星似乎始終不動，其他星星都繞著它在轉動。

星星因地球公轉，23小時56分回原位置，即每日【早4分鐘】。

7-2太陽系

太陽系及地球的形成時間約距今【46億年】，為宇宙【雲氣與微塵】的聚集產生。

太陽系成員包括：【太陽】【行星】【衛星】【彗星】【小行星群】【矮行星】等。

太陽：屬於恆星，本身會發光發熱

• 中心溫度和密度很高，以【氫融合氦】的核融合反應產生光和熱

• 由氣體所組成，主要成分是氫和氦。直徑約一百四十萬公里

八大行星

【類地】行星，組成與【地球】相似。【水星、金星、地球、火星】

【類木】行星，組成與【木星】相似。【木星、土星、天王星、海王星】

                                 類地行星                                    類木行星

成份             金屬岩石，有堅硬地殼                        冰雪氣體，外觀僅見到高速流動氣體

密度               大；約5 g/cm3                                        小；約1 g/cm3

體積              小                                                               大

質量             小                                                                大

與太陽距離較近                                                            較遠

衛星數目      少                                                               多

【水星】：最靠近太陽的行星；表面【沒有大氣層】保護，布滿隕石坑，日夜溫差大。

【金星】：在星空中的亮度，僅次於太陽與月亮，為全天第三亮的星體。

大氣有 96.5%是【CO2】，嚴重的溫室效應造成表面溫度超過【460℃】

【地球】：由外太空看，為一水藍色的行星，70%的表面佈有液態水。

地球是現知的本太陽系中，唯一有生命存在的星體。

一顆衛星。

【火星】：為一紅色行星，其色澤是源自【氧化鐵】。

因距太陽較遠，且大氣稀薄，所以溫度常在【冰點以下】；南北二極也有冰冠。

二顆衛星。

【小行星帶】：位於【火星和木星】之間。主要成分為【金屬和岩石】

小行星：成分多為石塊與金屬，少數幾個直徑達數百公里，其餘形狀多不規則，僅有數公尺。

【木星】：也有光環，但不顯著。為太陽系體積最大的行星。

至少有四十顆以上的衛星。其中最大的四顆稱為【伽利略衛星】。

特徵為明暗交替的帶狀條紋與斑點。帶狀條紋係源自快速的自轉。

斑點為氣旋與風暴。

【土星】：體積僅次於木星的行星。它的光環是由碎石冰塊組成。

表面也有帶色彩的雲帶。衛星數目多達30顆以上。

密度小於1，比水的密度還小，能浮在水面上。

【天王星】：表面有濃密大氣，主要成分為氫和氦。也有光環，由冰塊和石塊組成的。

至少有20顆衛星。

【海王星】：亦有光環。表面有濃密大氣【甲烷】，帶淺藍色。有一個由風暴形成的斑點

矮行星：【冥王星】的表面沒有大氣，它是固態行星。體積比月球小。

【彗星】又稱為【掃帚星】。彗星的主體【彗核】是【冰塊與塵埃】混合而成，大小約數公里。當彗星公轉接近太陽時，會造成冰雪融化及灰塵飛出，再反射陽光形成閃亮的【彗尾】。由於太陽風的吹拂，因此彗尾必定【背向太陽】。

彗星繞太陽公轉，質量愈來愈小，最後可能消失不見。

彗尾分塵埃尾與離子尾兩種，塵埃尾是由塵埃組成，離子尾主要由氣體組成。

彗星釋放出來的冰塵殘渣遺留在軌道附近，當地球經過時，一部分碎渣便以高速進入大氣層，與空氣摩擦產生熱而被融化。

【流星】：小行星或彗星殘餘物與大氣摩擦而燃燒的光跡。

【隕石】：未燃燒完全的碎屑落至地表。

    地球的形成

• 宇宙中小岩塊撞擊

• 地表形成高溫的岩漿海

• 冷卻形成固態的地表

• 溫度降低，水蒸氣凝成成水滴

• 水蒸氣對流旺盛，形成濃厚的雲層和暴雨

• 形成陸地和海洋。

     地球大氣的演變

• 地球形成初期大氣中主要的成分為【氫氣、氦氣、氨氣、甲烷】。

• 初期火山運動非常活躍，噴出大量【水蒸氣、二氧化碳和氮氣】等，形成早期的大氣層。

• 溫度逐漸下降，水氣凝結降水，逐漸形成海洋。

部分的【二氧化碳】溶入水中，有些二氧化碳與鈣結合成【石灰岩】，使得大氣的二氧化碳大量減少。

• 【光合作用】才使大氣的氧氣濃度逐漸增加。形成【臭氧層】，生物才登陸。

    地球生命的誕生

• 太陽系八大行星中，只有地球孕育繁多的生命，這與各星球距離太陽的遠近有關。

• 距離太陽太近：水會因過於炎熱，而變成水蒸氣。

• 距離太陽太遠：溫度過低，水會凝固成冰。

• 地球與太陽的距離適當，所以地球上的溫度適宜．水能以液態態存在，所以生物得以生存。

• 金星：CO2佔96％溫室效應強烈；溫度太高；氣壓大。

• 火星：CO2佔95％；氣壓為地球的1/100。

7-3晝夜與四季

地球自轉方向

• 由地球北極往下看，地球自轉方向：【逆時鐘】。

• 地球自轉方向的前方﹝箭頭前方﹞為【東】。地球自轉方向的後方﹝箭頭後方﹞為【西】。

地球自轉軸與【黃道面】夾【23.5】度。形成【季節變化】【晝夜長短變化】

北極星仰角等於觀測者緯度。

天體東升西落(晝夜變化)

7-4日-地-月相對運動

由於月球、太陽和地球的相對位置會改變，所以從地球上看，月球就有了盈虧的現象。

月球公轉週期

月球繞地球公轉週期為【29.53天】。農曆大月為【30天】；小月為【29天】。

農曆一年 29.5*12=354.36天；和國曆一年365.25 ：相差365.25-354=10.89天，約11天

每三年農曆就可置閏月。

農曆初1、30 (朔)   清晨06：00月昇東方    中午12：00月上中天   傍晚18：00月落西沉
農曆初4、5               上午09：00月昇東方   下午15：00月上中天   晚上21：00月落西沉
農曆    7、8 (上弦)   白天12：00月昇東方   傍晚18：00月上中天   子夜24：00月落西沉
農曆 15、16 (望)      傍晚18：00月昇東方    子夜24：00月上中天    清晨06：00月落西沉
農曆 18、19              晚上21：00月昇東方    夜晚03：00月上中天    上午09：00月落西沉
農曆 22、23(下弦) 子夜24：00月昇東方     清晨06：00月上中天    中午12：00月落西沉
農曆25、26               夜晚03：00月昇東方    上午09：00月上中天     下午15：00月落西沉

上弦月VS下弦月
上弦月：1.上半夜在2.西方天空3.西邊亮
下弦月：1.下半夜在2.東方天空3.東邊亮

日食的成因
月球運行到太陽和地球之間且三者成一直線時。
地球上的觀測者會因月球擋住全部或部分太陽，而可看到日食的現象，這大約發生在農曆初一【朔】的白天。

日食的種類
 【日偏食】：觀測者在月球的【半影區】，會看到太陽的一部分被月球遮住。

 【日全食】：觀測者在月球的【本影區】，則可看到太陽全部被月球遮住。

 【日環食】：當月球距離地球【較遠】時，只能遮住太陽的中心部分，而無法把整個太陽全部遮住，觀測者可看見太陽外圍的一圈光環。

日食─太陽的【西側】開始被食。
太陽東升西落---24小時回到原處。月亮東升西落+公轉---24小時50分回到原處
(月亮每天晚50分)
故東升西落的速率【太陽＞月亮】
所以日食發生時是太陽由東方追上月亮，故太陽的西邊先發生食相。

月食的成因
地球在太陽與月球之間。
如果月球運行到地球的陰影區時，就會有月食的現象，這大約發生在農曆十五【望】的夜晚。

月食的種類
 當月球行經地球的【半影區】時，會形成【半影月食】。月亮光度減弱，但肉眼無法區別。
 當月球繞地球運行時，如果一部分進入地球【本影區】則形成【月偏食】。
 如果整個月球都進入地球本影的陰影區則形成【月全食】。

月食─月亮的【東側】開始被食。

發生月全食時，太陽光穿過地球大氣層時，偏紅色的光線發生折射而照到月球表面。

因此，月球並不是全黑看不見，而是變成【暗紅色】。

月球軌道【白道】和黃道交角【5°】，所以不是每次朔、望月的時候三者成一直線，當然就不一定會產生日、月食！

【潮汐】
是海面週期性的升降運動，白天海水上漲的現象稱為「潮」；發生在晚上則稱為「汐」。

海面上升達最高時，稱為【滿潮】。海面下降至最低時，稱為【乾潮】。

由乾潮至滿潮的期間，稱為【漲潮】。由滿潮至乾潮的期間，則稱為【退潮】。

自某一次滿潮至下一次滿潮，或由某一次乾潮至下一次乾潮的時間，稱為【潮汐的週期】。

滿潮與乾潮之海面高度差稱為【潮差】。

因地球自轉24小時內面向月亮、背向月亮時為滿潮，所以一天有【2次】滿潮、【2次】乾潮。潮汐週期受【地形、洋流】等影響各地不同。

潮汐每天晚約【50分鐘】。故潮汐週期【12小時又25分】

潮差最大：大潮【朔與望】；潮差最小：小潮【上下弦】

潮汐影響

船隻在航行或靠、離碼頭時，必需考率慮吃水的深度。

利用潮汐灘地或河口地區養殖牡蠣及文蛤、蚶、蜊等經濟貝類。

澎湖利用漲、退潮時的水位變化，在海邊建構石滬來圍捕魚。

伴隨著潮水的漲落，造成潮流。漲潮流可將海水帶入港區，退潮時可將港區的海水帶離，潮流所帶來的海水對港灣、河口具有清潔功能。

潮流所帶來的漂沙，造成西部沿海沙岸的沉積地形，如中南部外海的外傘頂洲。台中港的漂沙多由北方來，因此港口北側建有防沙堤，而高雄港的漂沙多來自南方，因此港口南側見有多道防沙堤。