2013年11月27日 星期三

國中地科第七章講義


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【】。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【】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【】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【】,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。

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