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金星特快車(Venus Express)初步結果

金星特快車(Venus Express)初步結果
臺北市立建國高級中學地球科學科蔡哲銘老師/國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

金星與地球在體積、密度質量都差不多,因此天文學家認為兩者的初始狀態應該相當類似,經過四十多億年,卻演變出差異相當大的表面氣候環境。目前,金星表面的溫度比烤箱還高,濃厚的二氧化碳產生的強烈溫室效應,使得表面的溫度接近攝氏500度。同時金星表面的氣壓高達90大氣壓,並且混雜有毒的氣體在大氣中。這些都與我們所認知的地球表面氣候環境截然不同。

歐洲太空總署於2005年11月發射一艘命名為「金星特快車(Venus Express)」的太空船,於2006年4月抵達繞行金星的軌道,探索金星並蒐集相關的資料,希望能了解科學家長久以來對於金星的疑問,諸如:金星表面為何如此高溫?目前是否仍有火山活動?為何能夠不斷產生颱風級的行星風?同時也希望能夠透過了解金星炎熱高溫的氣候環境,讓我們對於地球本身氣候的環境能由更多的認知。

掠日彗星(Sungrazing Comet)

掠日彗星(Sungrazing Comet)
國立台灣師範大學地球科學研究所陳柏宇研究生/國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

依據克卜勒行星運動定律,行星繞恆星公轉的軌道為橢圓,而地球的軌道則是一個非常接近圓形的橢圓軌道。但是彗星的橢圓軌道,通常是一個長軸與短軸相差非常多的橢圓軌道,造成某些彗星經過近日點時會十分接近太陽表面,甚至有些彗星會直接衝入太陽內部,這類的彗星,被稱為「掠日彗星」。

大爆炸 (Big Bang)

大爆炸 (Big Bang)
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師/國立台灣師範大學地球科學系陳林文教授責任編輯

大爆炸理論是現代宇宙學中最重要的一個學說,與過去其他的宇宙模型相比,它能說明較多的觀測事實。它的主要觀點是認為我們的宇宙開始於「從熱到冷」的演化史。在這模型之下,宇宙體系並不是靜止的,而是在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化。這一從冷到熱,從密到稀的過程如同一次規模很大的爆發。

根據大爆炸理論的觀點,在早期的宇宙,溫度極高,密度也相當大,因此能提供適當的物理條件讓中子與質子結合而形成較重的原子核。但當宇宙的溫度隨著膨脹降至5億度以下時(此時約在大爆炸後15分鐘),宇宙便不再繼續合成原子核了。而這些在宇宙最初15分鐘內產生的輕元素的數量比例,就成了檢驗大爆炸模型所預測的早期極熱宇宙的證據。當溫度降到幾千度時,輻射減退,宇宙間主要是氣態物質,氣體逐漸凝聚成氣雲,再進一步形成各種各樣的恒星體系,成為我們今天看到的宇宙。

航海人(Navigater)的故事(下)

航海人(Navigater)的故事(下)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

汪洋中的一條船:
如果我們今天拿出哥倫布當時的航海路線來看,我們可以發現當時的人對於行星風系的了解已經有一定的程度了,他們可能不知道為什麼會有這個現象,但是他們已經知道哪些地方會吹什麼風,當哥倫布從歐洲出發,往西邊航行的時候他走的路徑是比較偏南方的航線,因為這條航線上有赤道東風帶的吹拂,所以對於一個航海家而言,這是一條通往西方的絕佳航線,他沿著這條路不斷向西方前進,最後抵達現在薩爾瓦多這個地方,薩爾瓦多的意思就是救世主的意思,當他們抵達他們所認為的「印度」之後,他們沿著西風帶回到了歐洲,所以當時的航海家已經知道要如何利用風來航行。

航海人(Navigater)的故事(上)

航海人(Navigater)的故事(上)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

東方夢:
在十三世紀的時候,一位義大利商人-馬可波羅從威尼斯出發,最後抵達了中國,當他抵達中國的時候,中國的富庶讓他覺得十分不可思議,光是中國在杭州進出的船隻,每年就達二十萬艘,這個數字可能比當時歐洲所有河川的船隻還要來的多,所以中國當時的經濟規模,是當時歐洲人所無法想像的,當他在回到義大利時,將自己的所見所聞寫成了一本「東方見聞錄」,雖然中國跟西方在很久以前就透過絲路有所來往,但是馬科波羅將自己的這趟旅程寫成一本書,許多歐洲人看了這本書之後,對於遙遠的東方激起無限的好奇。

歲差(Precession)與天北極

歲差(Precession)與天北極
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

地球像一支陀螺般自轉,一天一圈,永不止息。也像陀螺一樣自轉軸又繞著圈圈轉,而且大約要25800年才轉一圈,物理學將這種現象稱為「進動」(precession);地球自轉軸的進動稱為「歲差」。

遠在數千年以前,古人便觀察到太陽在群星間移動,一年繞一圈又回到原位;這一條視軌跡稱為黃道。黃道與天球赤道相交,有兩個交點,其中一個稱為春分(點),是太陽由南天進入北天時的交點(昇交點)。西方自古觀察太陽再黃道上的移動,以春分為參考點,太陽由春分繞一圈又回到春分,稱為一回歸年。黃道最南端的點稱為冬至,中國以冬至為參考點,作為回歸年的起始點;太陽由冬至起始,繞天一周(稱為周天)又回到冬至這一點,太陽剛好繞天一周,稱為一「歲」。

星星(Star)田徑賽

星星(Star)田徑賽
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

田徑賽一直是體育競賽中,最引人注目的項目之一,跑得最快的人常成為運動明星。天上所有的星星竟然也在運動,相信一定讓許多人驚訝不已。其中最受矚目的當然是「看起來」移動的最快的一些恆星,目前已知最快的金牌、銀牌、銅牌分別為的當屬巴納德星(Barnard’s star)、凱普頓星(Kapteyn’s star)、古陸門布雷吉1830(Groombridge 1830,為了簡潔後文稱為「古氏1830」)。

人類進入文明以後,仰望星空也有數千年之久,一直都認為恆星是不動的,就像印在傘面上的圖案一樣。直到西元1718年,英國天文學家哈雷將自己在南半球的觀測數據與西元150年扥勒密星表比對,發現許多恒星彼此間的相對位置有變化,其中天狼、大角與南河三(Sirius、Arcturus與Aldebaran)的變化最明顯,超過半度以上,這才發現恆星是會運動的,稱為恆星「自行」(proper motion)。

沙羅週期

沙羅週期 (Saros Cycle)
國立臺灣師範大學地球科學研究所 陳柏宇 / 國立臺灣師範大學地球科學系 傅學海副教授 責任編輯

在2009年7月22日發生的日全食現象,臺灣地區只能看見日偏食現象,必須等到2070年在恆春半島才有機會觀賞日全食。

日食的形成原因是因為太陽、月球、地球剛好在同一條直線上,月球恰巧將太陽遮住,所以在地球上的某些區域無法看到太陽。
如果單從月相變化來看,每當月亮位於「朔」的位置,似乎就應該產生日食,但實際上卻並不是如此。原因就是地球繞太陽公轉的平面(黃道面)與月球繞地球公轉的平面(白道面)有一個大約五度的夾角,必須日、月兩者的位置相距在一度內,才能產生日食現象;所以並不是每次逢朔就會產生日食現象,必須等到地球繞太陽公軌道的位置,剛好位於白道面與黃道面的兩個交點(升交點、降交點)才有可能發生日食的現象,但並不是每一次月亮位於這兩個交點時都恰好位於朔的位置,所以必須符合這兩個條件才有可能發生日食的現象。

北極星與天北極

北極星 (Polaris)與天北極
國立臺灣師範大學地球科學系 傅學海副教授責任編輯

在孔子時代,認為北極星就代表著天北極。至少到了宋朝,已經很確定知道北極星並不在天北極的位置上。

在晴朗的晚上,只要有心,花上五到十分鐘,便可以觀察到星星在移動,尤其觀察在屋角或山邊附近的星星,更是明顯。所有的星星都與太陽、月亮一樣東升西降。利用照相機長時間曝光,則所有的星星都因為移動而呈現一條圓弧,圓弧的中心稱為天北極,正是地球自轉軸指向的方位。

2009年加一閏秒(Leap Second)

2009年加一閏秒(Leap Second)
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

時間,暨具體又抽象。時間在每時每刻過的生活中流逝,似乎再具體不過了,卻又很難清楚說明時間是什麼。地球上的生物,基本上都依循著晝夜交替與季節變遷過日子,這關係著生物的作息與存亡,非常重要。因此,不論要怎樣計數時間的流逝,最後都需要回歸到季節的週期上。

人類很早就利用太陽的升起與落下的規律性計日,利用「野火燒不盡,春風吹又生」的季節規律來計年。總結來說,是利用周期性來描述時間,其中地球自轉的週期關係到日、時、分、秒的精確度,人類很早便發明各種計時器,日晷、水鐘都已有千年以上的歷史。在文藝復興時期以後。歐洲的科學與技術日益精進,發展出精確的鐘錶來計時,基本上都用能夠產生週期運動的物體,例如擺鐘、石英震盪錶等。

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