96 u4

單 元 四 運動中的天體

4-1 宇宙與太陽系

P.150

4-2 日地月的相對運動

P.173

4-3 轉動的地球

P.186

4-4 潮汐現象

P.203

149

單元 4:運動中的天體

單元 4:運動中的天體

4-1 宇宙與太陽系 宇宙的組成層次：

由_______個以上星系組成

宇 宙 星系團

本星系群

由許多星系組成，共同繞一個中心旋轉

星 系

銀河系

_______顆恆星組成，共同繞一個中心旋轉，包含個別恆星、 星團與星雲

星 團

昂宿星團(七姊妹)

由幾十個~幾十萬個恆星組成，共同繞一個中心旋轉

恆 星

太陽

1. 組成宇宙的基本單位 2. 高溫氣體球:________為主 3. 核______反應: 發光發熱

行 星

地球

本身不發光，反射恆星的光

衛 星

月球

彗 星

冰雪+灰塵

流 星

與大氣層摩擦產生光與熱

隕 石

流星的殘骸

「星雲」是星際空間中模糊斑點或雲霧狀的天體，由氣體和塵埃微粒所組成，星雲中物質 密度非常稀薄，由於星雲體積龐大，因此雖然密度小，但總質量卻非常大，其主要氣體為氫。 經由恆星照亮。當氣體聚集後可形成”新的星球”。

150

單元 4:運動中的天體

地球

太陽系

151

單元 4:運動中的天體

星團

銀河系(星系)

152

單元 4:運動中的天體

本星系群

星系團

153

單元 4:運動中的天體

宇宙

銀河系：

154

單元 4:運動中的天體

距離的單位: 1.天文單位（A.U.）表示___星間的距離。 2.光年表示___星間的距離。 3.「天文單位」是太陽和地球的平均距離，等於 1.5 億公里。 4.光年：天文上常用「光年」作為距離的單位，指光以光速走了一年的距離。 (約 10 兆公里) 5.直接憑眼睛所能看到的恆星，絕大多數是距離太陽系較近的，其距離約為數光年 至數百光年左右。例如離我們太陽系最近的一顆恆星(半人馬座 α 星)距離約有 4.3 光年，最亮的天狼星距離約 8.7 光年，而常被人提及的織女星則距離約 26 光年。 6.一光年 ≈ 6 萬 3200 天文單位。

宇宙的年齡: 1.宇宙的年齡是指自大爆炸開始至今所流逝的時間，當 今理論和觀測認為這個年齡在 136 億年到 140 億年之 間。 2.大爆炸是描述宇宙誕生初始條件及其後續演化的模 型，宇宙是由一個密度極大且溫度極高的狀態演變而 來的，並經過不斷的膨脹到達今天的狀態。 (繼續膨脹當中) 155

單元 4:運動中的天體

星等與星座: 1.星等 (1)指星體在天空中的_____亮度。也就是「視星等」 ，即為從地球上所見星體的 亮度。(視星等並不能指示出恆星本身的發光強度) (2)在地球上看起來越明亮的星體，其視星等數值就越___。 (3)1 等星比 2 等星亮 2.5 倍。 (4)一顆星星的星等，取決於它離地球的_____、它本身的_____（絕對星等） 、 它的_____大小與星際塵埃遮蔽等。 (5)太陽: -26.7 天狼星: -1.45 織女星: 0.03 滿月: -12.8 北極星: +2

2.星座

1. 每顆恆星都有自己的運動 方向。 2. 因距離地球很遠 短時間 觀察不出來恆星在移動。

投影在同一平面上

156

單元 4:運動中的天體

太陽系的形成與組織 1.大約在____億年前，一團星際雲氣與微塵逐漸凝聚成太陽，穩定地發出光與熱， 直到今天。 2.在太陽誕生的同時，圍繞太陽的各類天體也逐漸形成，構成了「太陽系」。 3.太陽輻射與太陽風將周圍的氣體與微塵往外吹，大部分較輕的物質如水、氫、 氦被吹至外圍，而較重的物質則保留在內圈，後來便形成類似地球的行星，稱 為類地行星。 太陽風形成的原因是，太陽表面下二十二萬五千公里處，有一股擾動得很劇烈的氣流，也 就是產生大量磁場和電荷的地區，這股氣流將釋放大量的電磁波，它含極高能量的粒子，向 四周迅速散逸而去。

157

單元 4:運動中的天體

158

單元 4:運動中的天體

4. 太陽系的成員: 太陽、行星、衛星、彗星、小行星群、矮行星、流星。

地球 金星

火星

水星

冥王星

木星 土星 太陽

天王星

海王星

159

單元 4:運動中的天體

(1) 八大行星的比較: 種類

行星

類地行星 類木行星

成份

密度

體積 質量

與太陽距離 溫度 (公轉週期)

水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星

衛星數目

較近 約 5 g/cm3

(

約 1 g/cm3

較遠 ( )

)

冥王星不屬於類地或類木行星，主要是由冰雪(30％)、岩石(70％)組成。 矮行星

(2) 火流星、流星、隕石的比較: 名稱

形成過程

特色

火流星

大型小行星或彗星因燃燒，拖曳著長長的光痕

像紅色的火球

流星

小行星或彗星因殘餘物與大氣摩擦而燃燒

燃燒的光跡

隕石

殘餘物與大氣摩擦，未燃燒完全的碎屑落至地表

落地時有殘餘碎屑

160

單元 4:運動中的天體

(3)彗星： a. 又稱為掃帚星，主要成分為_______、_______。 b.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。 c.太陽風的吹拂，因此彗尾必定___向太陽。 d.彗星繞太陽公轉，質量愈來愈小，最後可能消失不見。

(4)小行星: 小行星是太陽系內類似行星環繞太陽運動，但體積和質量比行星小得多的天體。

愛神星是環繞太陽運行的一顆近地小行 星，2001 年 2 月 12 日探測器在其表面登陸， 成為第一顆有探測器登陸的小行星。

161

單元 4:運動中的天體

)1. 圖為太陽系中各行星距離太陽的遠近順序示意圖。若將圖中

(

之行星分為三大類：甲、乙、丙，則各類星球的平均密度 關係何者正確？ 【92.基測二】 (A)甲＜乙 (B)甲＝乙 (C)甲＞丙 (D)甲＝丙

(

)2.下表是α恆星系中四顆行星的資料。由表中資料判斷，下列敘述何者正確？ 【92.基測一】 8

代號

與α恆星的距離（單位：1.5×10 公里）

自轉週期

公轉週期

甲

0.39

58.67 日

0.24 年

乙

0.72

243.01 日

0.62 年

丙

5.19

0.42 日

11.86 年

丁

9.51

0.44 日

29.46 年

(Ａ)距α恆星愈近的行星，自轉一週所需的時間愈長 (Ｂ)距α恆星愈近的行星，公轉一週所需的時間愈長 (Ｃ)距α恆星愈遠的行星，自轉一週所需的時間愈長 (Ｄ)距α恆星愈遠的行星，公轉一週所需的時間愈長 (

)3.光走一年的距離為 9.46 × 1012 公里，天狼星距地球約 8.7 光年，由此可知光從天狼星到地 球需時多少年？ 【91.基測二】 12 12 (A) 8.7 (B) 8.7 ×（9.46 × 10 ） (C) 8.7/（9.46 × 10 ） (D) （9.46 × 1012 ）/8.7

(

)4.依據「織女星與地球的距離約為 26 光年」的敘述，下列哪一項推論不適當？ (A) 織女星的光傳至地球約需 26 年 【90.基測二】 (B) 織女星與地球的距離約為光走 26 年的距離 (C) 目前我們所看到的織女星約為 26 年前的景象 (D) 目前的太空船從地球至織女星約需花 26 年飛行

(

)5.觀察太陽系九大行星，可發現沒有岩石外殼、體積龐大、平均密度較小的類木行星，如： 木星、土星、天王星、海王星，常處於太陽系的較外圍。造成此種類木行星處於較外圍的 奇特現象，可能的原因為何？ 【90.基測一】 (A) 行星形成前，組成物質較輕的，受太陽風吹至外圍 (B) 行星形成時，會互相碰撞，缺乏岩石外殼的較易被擠撞至外圍 (C) 行星形成後，質量較輕的，受到的太陽引力較小而移至外圍 (D) 行星形成後，體積較大的，易受隕石撞擊移至外圍

162

單元 4:運動中的天體

(

)6.小花全家南下到天氣晴朗的高山上觀測月食，在觀測時，她發現星空中木星比天狼星亮。 下列何者是木星比天狼星亮的原因﹖ 【93.基測一】 (A)木星體積比天狼星體積大 (B)木星距地球比天狼星距地球近 (C)木星含鐵、鎳等重元素，反射太陽光較強 (D)木星因其本身發生核融合反應，放射光和熱較強

(

【93.基測二】

)7.有關恆星的敘述，下列何者錯誤﹖ (A)恆星的主要成分為氫和氦 (B)夜空中閃爍的星星大多數是恒星 (C)天文學上使用「光年」來表示恆星發亮的程度 (D)恆星所發出的光和熱來自恆星內部的核融合反應

(

) 8.已知：甲、地球是太陽系的一份子；乙、銀河系的圓盤直徑約 10 萬光年；丙、織女星距地 球約 26 光年；丁、X 星系距地球約 100 多億光年，根據上述事實，下列哪一項推論的可信 度最高？ 【94. 基測二】 (Ａ)織女星的年齡約 26 年 (Ｂ)X 星系位在銀河系的圓盤上 (Ｃ)太陽系不在銀河系中

(

(Ｄ)X 星系在太陽系形成之前早已存在

) 9.附圖為北斗七星在十萬年前、現在及十萬年後，隨時間作改變的三種不同形狀示意圖。依 據圖中所示甲、乙、丙三人的敘述，何者正確？甲：北斗七星的每一顆星，都有自己的運動 方向。乙：因北斗七星的形狀會改變，可維知北斗七星是由一些不同星系中的行星所構成。 丙：北斗七星，組成的天體都離地球很遠，人們很難在短時間內用肉眼看出星座改變的形狀。 (A)乙 (B)甲、乙 (C)乙、丙 (D)甲、丙 【95.基測一】

(

) 10.阿貴晚上觀星，看到了月亮旁邊伴著火星，牛郎星、織女星遙遙相對，此時恰有一顆流 星劃過天際。這時下列哪一個星體離阿貴最近？ (A)月亮 (B)火星 (C)織女星 (D)流星 【95. 基測二】

(

) 11.下列有關恆星的敘述何者正確？ (A)每一顆恆星都會自行發光 (C)每一顆恆星到地球的距離都ㄧ樣

【96.基測一】 (B)每一顆恆星都繞著太陽運轉 (D)宇宙中每一顆恆星都在銀河系內

163

單元 4:運動中的天體

(

) 12.蓉蓉發明一艘可以光速行進的太空船。已知有四 顆星球與地球距離分別為：超人星 25 光年，凱蒂 星 1.7 光年，寶貝星 2.2 天文單位，小咪星 1.3 天 文單位。 若蓉蓉欲搭光速太空船從地球出發前往上述星球， 則 1 小時之內可到達的星球有哪些？ (A)超人星與凱蒂星 (B)寶貝星與小咪星 (C)凱蒂星與小咪星 (D)無法到達任何一顆星

(

【96.基測一】

) 13.已知 1 光年為以光速行進 1 年的距離，且光速為 3×105 公里／秒，若阿信觀察到一顆距離 地球 10 光年的恆星，則下列何者為最合理的推論？ (A)此恆星可能是天王星 (B)此恆星的半徑約為 10 光年

【97.基測一】

(C)此恆星距離地球 10×365×3×105 公里 (D)阿信觀察到的是此恆星 10 年前發出的光 (

) 14.表為小暉所查到的太陽系中四顆行星的特性資料，他根據此表之中的某三項特性將甲、 乙兩星歸為一類，丙、丁歸為列一類，則此表中何種特性不是此一分類的依據？ (A)質量

(B)密度

(C)衛星數目

(D)表面重力

特性 質量 密度 衛星數目 行星 (單位：地球質量) (單位：g/cm3) 甲 0.81 5.25 0 乙 1 5.52 1 丙 318 1.33 16 丁 95.18 0.69 18

【97.基測二】 表面重力 (單位：地球表面加速度) 0.9 1 2.64 0.925

(

) 15.根據目前人類對於太陽系的了解，下列相關敘述何者正確？ (A)太陽系的成員中有彗星 (B)目前還沒有發現任何一顆類木行星具有氣體 (C)金星的大氣成分比例與地球的大氣成分比例相近 (D)除了月球之外，尚發現太陽系中其他星球有地質活動

【98.基測一】

(

) 16.關於太陽系中類地行星與類木行星的比較，下列何者正確？ (A)類地行星的密度比類木行星小 (B)類地行星的體積比類木行星大

【98.基測二】

(C)類地行星與類木行星的數量一樣多 (D)土星是類地行星當中離太陽最遠的一顆星

164

單元 4:運動中的天體

請閱讀下列敘述後，回答 17～18 題 科學家定義「地球到太陽的平均距離」為「1 天文單位」，並用此單位來表示太陽系中各天體 之間的距離。例如，木星與太陽的平均距離約為 5 天文單位；土星與太陽的平均距離約為 9.5 天文 單位。當彗星運行到太陽附近，尤其與太陽的距離小於 1.5 天文單位時，有些彗星會發展出很明顯 的掃帚狀長尾巴，稱為「彗尾」。 ( ) 17.判斷下列各行星與太陽的平均距離，何者最合理？ (A)水星約 0.4 天文單位 (B)火星約 0.7 天文單位 (C)金星約 1.5 天文單位 (D)海王星約 8 天文單位 (

) 18.彗星會產生「彗尾」的主要原因為何？ (A)彗星是高溫的氣體所組成 (B)彗星與地球大氣層摩擦而燃燒 (C)彗星部分物質受太陽光照射而形成 (D)彗星與地球的距離小於 0.5 天文單位

(

) 19.若把宇宙中與太陽最近的行星稱為「甲星」，與太陽最近的恆星稱為「乙星」，則下列對 於兩星體的推論何者最不合理？ (A)甲星位於銀河系內

(B)乙星位於銀河系內

(C)甲星像太陽般自行發光、發熱

(D)乙星像太陽般自行發光、發熱

【99.基測二】

(

) 20.比較下列天體的體積，何者最大？ (A)土星 (B)火星 (C)月球 (D)金星

【100.基測二】

(

) 21.在地球上以裸眼看來最亮的各種星體之敘述，下列何者正確？ (A)火星是看來最亮的恆星 (B)太陽是看來最亮的恆星 (C)月球是看來最亮的行星 (D)北極星是看來最亮的行星

【101.基測二】

(

) 22.甲、乙、丙、丁是由太陽系的行星中，依距離太陽由近而遠選取 4 顆連續排列的行星， 圖為四者和太陽之間的位置關係示意圖（距離未按實際比例繪製）。已知其中有 2 顆為類 地行星，另 2 顆為類木行星，下列有關行星的位置敘述何 者正確？ 【102.基測】 (A)若要標示金星，可標在甲、乙之間 (B)若要標示金星，可標在太陽、甲之間 (C)若要標示天王星，可標在乙、丙之間 (D)若要標示天王星，可標在丙、丁之間

165

單元 4:運動中的天體

請閱讀下列敘述後，回答問題

【103.會考】

圖是老師進行教學活動所使用的海報。甲、乙、 丙、丁是太陽系裡排除地球以外的四個不同行星，海 報上記錄四者的相關資料，但部分的內容被有顏色的 便條紙遮住，其中距離是用 AU 作單位，1AU＝地球 755

到太陽的平均距離，並將地球的體積訂為 1。 部分活動流程依序如下：

1.小茵將乙主要組成物質的便條紙翻開，得知被遮住的內容是「岩石、金屬」。小茵根據此時海 報上已揭露的資訊，推得海報中行星分類及其個數的正確結論。 2.老師翻開某一行星與太陽的平均距離之便條紙後，阿哲即根據此時海報上提供的資訊推測行星 名稱，阿哲得出「乙不是水星就是金星」的正確推論。 (

(

) 23.下列何者最有可能是小茵根據當時海報上的內容，推得的正確結論？ (A)有 1 顆是類木行星

(B)有 2 顆是類地行星

(C)有 3 顆是類木行星

(D)有 3 顆是類地行星

) 24.有關文中老師翻開的那張便條紙，其所屬行星與遮住的內容應為下列何者？ (A)甲，小於 1 的數字

(B)乙，大於 1 的數字

(C)丙，小於 1 的數字

(D)丁，大於 1 的數字

ANS: 1.CDADA 6.BCDDD 11.ABDDA 16.CACCA 21.BBBD

166

單元 4:運動中的天體

_____1.行星、衛星本身可以發光。 _____2.銀河系至少由 2000 億顆恆星組成。 _____3.太陽利用核分裂反應而發光發熱。 _____4.光年用來表示行星間的距離。 _____5.天狼星距離地球約 8.7 光年，表示光傳到地球需要 8.7 年。 _____6.宇宙的年齡約 140 億年，且繼續膨脹當中。 _____7.視星等能指示出恆星本身的發光強度。 _____8. 3 等星比 4 等星亮 2.5 倍。 _____9.恆星是不會轉動的。 _____10.組成星座的恆星均在同一平面。 _____11.大約在 46 億年前，一團星際雲氣與微塵逐漸凝聚成太陽。 _____12.類地行星的密度、體積、質量均比類木行星大。 _____13.冥王星屬於株儒行星。 _____14.火星的溫度最高。 _____15.彗尾必定背向太陽。 ANS: 1. X O X X O 6. O X O X X 11. O X O X O

一、選擇題 1.( )二等星比六等星為何？ 2.( 3.(

4.(

(Ａ)暗 2.54 倍(Ｂ)暗 2.55 倍(Ｃ)亮 2.54 倍(Ｄ)亮 2.55 倍。

)表面溫度最低的恆星呈現哪種顏色？ (Ａ)白色(Ｂ)紅色(Ｃ)藍色(Ｄ)黃色。 )甲、乙、丙三恆星的溫度及亮度如下：甲：紅光、星等 2；乙：藍光、星等 1；丙：藍光、 星等 4，下列敘述何者正確？ (Ａ)恆星乙的溫度最低(Ｂ)恆星丙的亮度為恆星甲的 （2.5）2倍(Ｃ)恆星丙的溫度最高、亮度最大(Ｄ)恆星甲的亮度大於恆星丙。 )甲恆星表面是藍色，乙恆星表面是紅色，由此可知下列何者？ (Ａ)乙恆星離我們較近( Ｂ)甲恆星較亮(Ｃ)甲恆星星體表面溫度較高(Ｄ)乙恆星的體積較大。

5.(

)有關恆星的敘述，下列何者「錯誤」？ (Ａ)恆星的主要成分為氫和氦(Ｂ)夜空中閃爍的 星星大多數是恆星(Ｃ)天文學上使用「光年」來表示恆星發亮的程度(Ｄ)恆星所發出的光 和熱來自恆星內部的核融合反應。

6.(

)關於星球的敘述，下列何者正確？ (Ａ)星等是以星球的大小來劃分(Ｂ)行星相對於恆星 之位置隨時間而變化(Ｃ)每日同一時間、同一地點，由地球觀察恆星之位置皆不改變(Ｄ) 太陽系中只有地球擁有衛星。

167

單元 4:運動中的天體

7.(

8.( 9.( 10.(

11.(

)太陽系依距離太陽由近而遠順序排列為：水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星 、海王星及冥王星；請據此判斷下列何者不屬於類地行星？ (Ａ)水星(Ｂ)金星(Ｃ)地球 (Ｄ)土星。 )（甲）氣體（乙）微塵（丙）岩石（丁）金屬；以上哪些物質是類木行星的組成？ (Ａ)（甲）（乙）(Ｂ)（乙）（丙）(Ｃ)（丙）（丁）(Ｄ)（甲）（丁）。 )下列哪一個行星的軌道最不像正圓？ (Ａ)土星(Ｂ)海王星(Ｃ)天王星(Ｄ)冥王星。 )下列敘述何者「錯誤」？ (Ａ)太陽系的九顆行星中，以土星的密度最小(Ｂ)太陽系的九 顆行星中，最靠近太陽者是水星(Ｃ)太陽系的九顆行星中，以金星、火星及水星三者的質 量、比重與地球較像，故稱類地行星(Ｄ)太陽系的九顆行星中，以海王星的軌道偏離黃道 面最遠。 )關於類木行星和類地行星的比較，下述何者錯誤？ (Ａ)類木行星體積較大(Ｂ)類木行星 密度較大(Ｃ)類木行星質量較大(Ｄ)類木行星在類地行星的外圍。

12.(

)有關太陽系天體，下列敘述何者正確？ (Ａ)太陽系的行星全都具有岩石的外殼(Ｂ)太陽 是利用其內部氣體進行化學反應，產生能量，發光、發熱(Ｃ)金星表面大氣非常濃密，生 物可在其表面生存(Ｄ)火星之大氣中略含有水汽，兩極之極冠為乾冰和冰所形成。

13.(

)（甲）金星（乙）地球（丙）火星；按表面大氣壓力由大至小順序排列應為何？ (Ａ) （甲）（乙）（丙）(Ｂ)（乙）（丙）（甲）(Ｃ)（丙）（甲）（乙）(Ｄ)（乙）（甲）（丙）。 )小花全家南下到天氣晴朗的高山上觀測月食，在觀測時，她發現星空中木星比天狼星亮。 下列何者是木星比天狼星亮的原因？ (Ａ)木星體積比天狼星體積大(Ｂ)木星距地球比

14.(

15.(

天狼星距地球近(Ｃ)木星含鐵、鎳等重元素，反射太陽光較強(Ｄ)木星因其本身發生核融 合反應，放射光和熱較強。 )有關太陽系的敘述，何者正確？ (Ａ)金星是最靠近太陽的行星(Ｂ)木星主要是由岩石和 金屬構成(Ｃ)水星是太陽系中體積第三大的行星(Ｄ)火星大氣中略含有水氣，兩極亦有冰

17.(

形成的極冠。 )有關太陽系天體，下列敘述何者正確？ (Ａ)九顆行星全部位於同一平面繞太陽運行(Ｂ) 太陽是利用其內部氣體進行化學反應，產生能量，發光、發熱(Ｃ)金星表面大氣非常濃密 ，生物可在其表面生存(Ｄ)火星之大氣中略含有水汽，兩極之極冠為乾冰和冰所形成。 )有關太陽系的敘述，何者正確？ (Ａ)小行星群位於火星和木星之間(Ｂ)太陽系中，僅有

18.(

九大行星及其衛星(Ｃ)所有行星皆依同一方向自轉(Ｄ)類木行星有四個，密度較小，自轉 較慢，公轉較快。 )九大行星分成類地行星與類木行星，依下表行星 行星 距離 直徑 質量 比重

16.(

的資料，判斷何者屬於類地行星？（距離以太陽 到地球之間的距離為 1.00；直徑、質量以地球的 直徑、質量為 1.00） (Ａ)甲、乙、丙均是(Ｂ) 甲、乙是，丙不是(Ｃ)乙、丙是，甲不是(Ｄ) 甲、丙是，乙不是。

168

甲

0.7

0.95

0.8

5.3

乙

1.5

0.53

0.1

4.0

丙

10.0

9.44

95

0.7