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文档简介
國立中央大學地球科學系
地球科學筆試:
1.恐龍的滅絕是否符合均變說,試簡述為什麼!
2.台灣是位在哪兩個板塊的交界帶上?
3.地球中的不連續面是如何發現的?
4.地震波中有一段低速帶,這一段大約在地球內部哪裡?
5.台灣有產油氣的地區大都位在那種地形上?
6.台灣的金礦是由於哪種作用而使得金礦集中在金瓜石?
7.試述鮑氏反應。
8.如何由地殼均衡說來說明大陸漂移說。
9.板塊的隱沒帶大多出現在哪?
10.試述地震波的特性。
11.在墾丁國家公園,為何較古老的化石出現在較高的地方?
12.試述符號所代表的意義。(略)
13.颱風都出現在哪一帶?為什麼?
14.為何每次冷鋒南下,台灣都會吹起東北風?
15.每逢五、六月來臨的梅雨是如何形成的?
16.形成冰雹的多為那種雲系?
17.當台灣冬天時,地球是在軌道面上的哪一點?
18.四季形成的原因?
19.望遠鏡為何口徑越大越好?
20.在台灣的四季共可以觀測到多少星座。
21.「波煞」的形成原因?
22.若「赫伯常數」不固定為一定值,計算出來的數值代表什麼含意?
23.颱風的行進方向軌跡,由什麼因素控制著?
24.鑽石的學名?
25.在哪種岩類中最易發現化石?
小論文寫作:
地震學的歷史沿革
認識環境地質學的應用
二選一(抽籤)(P.S)以上考場有提供資料=====================地震學的歷史沿革(板塊構造學說的發展史)1.大陸漂移學說之前的想法冷縮與熱脹說:十七世紀初期有兩派科學家爭論地球上的火山、地震和山脈的成因﹕(1)有一派認為原始地球是熔融狀態,而後逐漸冷卻收縮,體積減少使地殼受到擠壓,因而形成山脈和地震。(2)另一派認為地球內部會發熱,早期的地球體積較小,後來地球變熱而膨脹,大陸地殼變分裂為好幾塊,並由分裂處形成海洋地殼。2.地殼均衡學說
(1)大陸地殼和海洋地殼都是浮在密度較大的地函之上,並且達到平衡狀態,因此較高的地表便有較高的根部,地表由於侵蝕和沈積的結果高度不斷改變,因此地殼就要產生垂直方向的運動,以達成新的平衡狀態。(2)大陸地殼的密度(2.7g/cm3)比地函(3.15g/cm3)小15%,而海洋地殼(2.85g/cm3)則比地函(3.15g/cm3)小10%,所以浮在地函上較輕的大陸地殼要比較重的海洋地殼高出許多。(3)加拿大北部和北歐的斯堪地那維亞半島,在冰河時期都為厚層的冰層覆蓋,地面受到重壓而下降,現在冰層已經融化壓力減少,目前正以每年1公分的速度向上隆起,這是地殼均衡學說最佳的例證。
3.大陸漂移學說(1)1912年韋格納首先提出「大陸漂移學說」,他認為大陸會在地表緩慢漂移,有時大陸會分裂成好幾塊,有時又會碰撞而據在一起。(2)韋格納並非最先提出這種觀點的人,不過他提出相當的證據﹕若以大陸斜坡的中點為界限,將全球的大陸重新拼合起來,可以得到契合良好的古大陸,其中尤以南美洲和非洲的契合最為良好。非洲和南美洲的地質構造呈現連續性的分布,甚至連礦床的分布也相互對應。世界各地如非洲、南美洲、馬達加斯加島、南極大陸、澳洲及印度半島上,二億年前的地層中均有冰川作用的遺跡,由其刻痕的方向顯示這些大陸曾連在一起過。以上各地的許多地層都含有相同的陸相化石,例如在南美洲和非洲的兩岸之間都有的恐龍化石,這些陸相化石不可能穿越長達數千公里的海洋,除非這些海洋曾連在一起過。(3)由於韋格納無法提出大陸漂移學說的動力來源因此許多學者抱著懷疑的態度,直到二次大戰之後這個學說才被重新提出。4.海底擴張學說(1)1962年赫斯首先根據中洋及兩側的對稱性關係提出「海底擴張學說」(2)地質學上的證據:由中洋脊兩側向外地殼的年齡越來越古老,到海溝最古老。(圖2-6)
海溝和島弧均平行伴生。
轉形斷層多地震。
由中洋脊向兩側沈積物厚度越來越厚。
海洋地殼不老於兩億年。
(3)地球物理上的證據:
中洋脊地熱流量最高而海溝最少。
海溝和島弧多深源地震而中洋脊多淺源地震。
地磁記錄在中洋脊兩側呈現對稱性分布。5.板塊構造學說(1)1967~1968年,勒比雄、麥肯齊、摩根等科學家提出。(2)綜合大陸漂移學說和海底擴張學說以及近代地震學的證據,科學家對地球板塊活動的機制已有初步的了解,地球的板塊(即岩石圈的部份,包括地殼和一部份上部地函)位於軟流圈的上方,軟流圈的熱對流現象像一種輸送帶式的運動,不斷帶動上方剛性板塊的運動,新的物質不斷在中洋脊處形成,運送到海溝處海洋板塊會隱沒下傾,然後又在地函中融化,地球上板塊間的相對運動造成各種海溝、島弧、褶曲山脈及地球上的各種地形景觀。地殼均衡學說如圖依所示,要使AB線段的壓力均等,其上方的重力必須相同。大陸地殼和海洋地殼同樣是浮在密度比較大的地函上,但是因為構成大陸地殼的花岡岩比地函輕15%,而構成海洋地殼的玄武岩比地還輕10%。外加上我們知道海洋地殼平均約厚5公里上方又有沈積物2公里和海水4公里(皆平均值),為了使圖中的AB線段上方的壓力均等,大陸地殼必定要相當的厚!為了要平均壓力,絕大部分厚度的大陸地殼還必須在海平面以下,如圖所示。======================認識環境地質學的應用(應用地質學及其重要性)
地質學基本上可分為物理地質學(physicalgeology)、歷史地質學(historicalgeology)及應用地質學(appliedgeology)三大部門。應用地質學係地質學各個不同學科(例如:礦物學、岩石學、礦床學、古生物學、地層學、構造學、地形學、地球物理學及地球化學等)在資源、工程、水及軍事問題上的應用(GlossaryofGeology,1972)。近年來,由於資源及土地利用而引起的地質災害及水質污染等問題逐漸受到重視,環境問題亦成為應用上的另一項重點。
人類賴以維持生活的自然資源幾乎都直接或間接地來自組成地球外殼的物質。例如:製造器具與機器的金屬原料,製造水泥、陶瓷及耐火材料的礦石,用做建築及裝飾的石材,供給能源的煤、石油、天然氣及核燃料等。甚至一切生命所需的空氣和水,大多數是當岩漿凝結成地殼的時侯,從岩石中釋放出來的;糧食亦由岩石風化後所生成的土壤提供植物生長及繁殖而得以供應不絕。凡此皆須應用地質學的知識與技術,從事探測及開發利用。
吾人為改善生活環境所做的土木工程建設不外「雕」與「塑」兩個基本動作。「雕」即開挖土石,例如:隧道及基礎開挖等。「塑」則利用砂石、鋼筋及水泥等自然材料建造結構物,例如:水壩、房舍及橋樑等。如何有計畫及有效率地雕塑地表與淺部地殼,以適合人類的居住及活動,自然須要地質學及各相關學科的有效應用。
地下水方面須瞭解含水層的地質與水質特性、水源補助及滲漏問題等。凡此皆有待水文地質專家及構造地質、地球物理與地球化學專家的投入工作,方能做到有效的開發與利用。
軍事方面,自然資源常成為戰略上所必須掌握的一項重點。例如:第二次世界大戰中日本發動太平洋戰爭,其主要目的之一即為取得東南亞各國的資源;後來軸心國戰敗也導因於資源的掌握不如以美國為主的同盟國。區域地質及礦床的瞭解,能幫助軍事家做成戰略上的正確決定。
自然資源基本上可分為再生資源,例如:農產及林產品等,及消耗性或非再生資源,例如:礦產及化石燃料等。土壤及水一旦受到污染短時間內甚難重新使用,故亦屬非再生資源。由於人類生活品質不斷提高,對於非再生資源的需求也與日俱增,若干年後終會有用罄的時侯。據Pehrson(1972)統計,全世界石油蘊藏量還可供應未來三十八年的使用,天然氣則為四十年。1972年後雖然陸續有若干大油田發現(尤其是海域石油),但是數十年後的展望仍不樂觀。核燃料方面,雖可提供為替代能源,但其儲量仍為有限,且其廢料處理問題,至今仍未完全解決。土木工程建設常導致地質災害,例如:山崩、地陷等;天然地質災害亦常使工程建設未能達成預期目標。工業開發則常帶來水及環境的污染。凡此皆有待從環境地質學的角度,在資源開發、土地利用及人類活動間取得一平衡點,對人類未來的環境品質做出最大的貢獻。
綜觀上述各點可知,應用地質學是一門與人類生活息息相關而不可忽視的學科。從事地球科學研究者,雖不一定人人皆走應用路線,但是,在追求真理之餘,也不仿瞭解一下所習學科,或所從事的研究,是否尚有附帶的應用價值,而對社會有所回饋。==============國立中央大學地球科學系
地球科學筆試:
1.恐龍的滅絕是否符合均變說,試簡述為什麼!
均變說(由赫登首創,他)認為可藉由觀測現代正在進行的地質作用,推測古代形成的岩石曾經歷的過程,(赫登)認為書寫地球歷史的原則今日與過去是相同的,而未來也會與今日相同,"不必借用地球所沒有的力量,除了慎選正確的原理外,其餘的均可一律摒除不睬"。
(均變說即"Thepresentisthekeytothepast",此為現代地史學的中心思想,赫登以"uniformityintime"稱之,"uniformitarianism"則是十九世紀中期的Whewell所創。)
以今日的觀點解釋,支配地球所發生種種現象的物理、化學、生物原理,在過去、現在與未來都是均一不變的,瞭解現在正在進行的地質作用的原理,便可推測地球的過去或未來的演變。不變的是原理原則,但不同時代的背景不同,相同的事件未必會重演,例如:前寒武紀沈積了大量的鐵礦,但現在大氣化學組成以大大改變,同樣的化學作用已不再大規模發生。恐龍滅絕的原因,眾說紛紜。(目前比較有人在提的有)主要有:地球變動(如地震或火山爆發)、小行星或彗星(隕石)撞擊地球,其他還有有毒植物大量繁衍、小型哺乳動物(尤其是齧齒類)產生等。從均變說的觀點來看,恐龍滅絕的原因並不符合均變說。
(目前,學界較公認的原因,是有一顆直徑約10公里大小的隕石撞擊到地球,撞擊地點懷疑是在中南美洲的猶加敦半島。由於撞擊地點位在海陸交界,因此撞擊當時可能會造成海嘯,淹沒陸地;撞擊時產生的的高熱,則引起森林大火;撞擊時激起的塵埃與森林大火的灰燼,隨大氣氣流遍佈全球,造成陽光被遮蔽,地球氣候隨之丕變,使得植物無法生長,動物也隨之滅亡。
目前支持這項說法的證據,除了已經在猶加敦半島找到的隕石坑外,還有恐籠滅絕時的白堊紀(K)、第四紀(T)交界處有一層黑色薄層(K/T邊界),其中含有異常多的銥元素。銥在地球上為稀有元素,但在小行星中含量很多。這個K/T邊界在全球都有發現,但愈靠近猶加敦半島的隕石坑遺跡,K/T邊界層愈厚;並在周邊的岩石土壤中,找到高溫石英,這種礦物只有在撞擊力道非常強、溫度非常高的環境中才會產生。因此,大部分的科學家相信,隕石撞擊應是恐龍或其他類似滅絕事件的主因。
但是,有一小部分科學家認為:火山爆發也會引起海嘯、森林大火、陽光遮蔽致使氣候改變等現象,甚至他們認為連銥元素異常也有可能是因為火山噴發時,岩漿所含有的成分是比較接近地球內部的物質,有可能地球內部也含有大量的銥元素,只是沒有顯露在地表而已。)
2.台灣是位在哪兩個板塊的交界帶上?
台灣位在歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊的交界帶上。
3.地球中的不連續面是如何發現的?
西元一九¡九年南斯拉夫地震學家莫荷羅維奇氏(A.Mohorovicic)研究古伯河谷(KulpaValley)所發生的地震,發現當時在地震儀上收到的兩組P波和S波中,晚到的一組P波和S波是直接由震源傳播過來的,而另一組先到的P波和S波是經過不連續面再折射到地面上來的。因而發現了地球中的不連續面。(這個不連續面在地面下約五十公里處,其上下物質有相當大的差異,因而使波速發生變化,這可能意味著其上下物質有化學成分或物理性質的突變。為了紀念莫氏的發現,故稱此不連續面為莫氏不連續面(M-discontinuityorMoho)。在莫氏不連續面上的部份叫做地殼(Crust),以下的部份叫做地函(Mantle)。此後在地表下二千九百公里處又發現一個不連續面存在,名叫古氏不連續面(Wiechert-Gutenberg)。這個不連續面可分開其上的地函和其下的地核(Core),表示兩者又有化學成分或物理性質的變化,使得P波速度突然減低而S波在其之下不能傳播。由此可知,地球由好幾層不同性質的東西所組成,我們可以概略地把地球的內部自上而下分為三層,即地殼、地函、地核。)
4.地震波中有一段低速帶,這一段大約在地球內部哪裡?
在地表下二千九百公里處
5.台灣有產油氣的地區大都位在那種地形上?
在背斜構造的岩層。(古時候動物的遺骸經過壓縮膠結就會變成石油,石油會被儲存在背斜構造的中間時間久了就會揮發出天然氣,如果是再向斜構造早就揮發完了。台灣是新摺曲山地是很年輕的地形所以石油產量極少石油是在背斜構造的岩層才有
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這是背斜構造的嚴層這是向斜的構造
箭頭代表岩層的方向)
6.台灣的金礦是由於哪種作用而使得金礦集中在金瓜石?
基隆河上游山中富含金礦,其碎屑被河水沖刷沈積於中、下游河床,成為沙金。到了日本時代,金礦就成為台灣最重要的礦產之以金礦而言,台灣金礦床的分布包括北部地帶的瑞芳、大屯山、基隆河、東部地帶的中央山脈、海岸山脈共八個礦床,但實際的產金百分之九十五是由九份、金瓜石區域所產
7.試述鮑氏反應。
鮑氏反應系列岩漿中各種礦物結晶有一定順序,熔點高者先結晶,熔點低者後結晶。1.
岩漿冷卻時,若溫度低於礦物融化的臨界溫度,則會有礦物開始由液態的岩漿中形成固態的晶體,其中高熔點的礦物先開始結晶,低熔點的礦物較慢開始結晶2.
礦物在岩漿中結晶的時候,因為礦物結晶的時間先後不同,因此不同時間形成的岩石成分也不同3.
一種原始的岩漿在冷卻的過程中,會因為其中某些成分已經結晶,剩餘的岩漿就成為不同的次岩漿,不同的次岩漿會冷卻形成不同的火成岩4.
﹙請參考下圖示---鮑氏反應系列﹚玄武岩岩漿中,若先冷卻形成的火成岩,其中會含有較多的橄欖石、鈣長石;較晚冷卻形成的火成岩中,會有較多的石英﹚結晶溫度結晶順序鎂鐵質礦物系列斜長石類礦物系列高先橄欖石鈣長石輝石角閃石黑雲母鈉長石正長石白雲母低後石英
8.如何由地殼均衡說來說明大陸漂移說。
地殼均衡說認為大陸地殼和海洋地殼都是浮在密度較大的地函之上,並且達到平衡狀態。大陸地殼的密度比地函小15%,而海洋地殼則比地函小10%,所以浮在地函上較輕的大陸地殼要比較重的海洋地殼高出許多。大陸漂移學說認為大陸會在地表緩慢漂移,有時大陸會分裂成好幾塊,有時又會碰撞而據在一起。如果我們能找到某種長期推動地涵的動力,
9.板塊的隱沒帶大多出現在哪?
隱沒帶是兩個板塊撞擊後,比重大的板塊下插到比重小的板塊下方,兩個板塊相交疊的線段,稱之為隱沒帶。沿著隱沒帶由於上下板塊互相摩擦,容易不斷的發生地震,所以又造成地震帶。板塊的隱沒帶大多出現在高山、斷層泥、成雙變質帶、覆瓦狀構造斷層等。(在聚合性交界上兩板塊相遇而碰撞,較重一板塊就沒入較輕的板塊的下面,熱流減低而產生向下的對流運動。板塊的下沈地帶在地形上造成海溝,下降板塊呈數十度的傾角下沈,使老的岩石圈又下降回到地函中去,這名叫隱沒帶。沿著隱沒帶因為上下板塊的互相摩擦,可以不斷的發生地震,所以又造成一條地震帶,震源從地面上最淺的地震,到達隱沒帶最深處震源約為七百公里處,這隱沒帶又名之為班氏地震帶或班氏帶。當下沈板塊沿隱沒帶到達深約一百公里左右的地方,因為上下板塊相互摩擦生熱,在這個深度就可以使兩板塊的岩石混雜其上的沈積物一起融化成岩漿,產生的岩漿由於其密度較低,就因浮力上升噴出地表而造成火山。通常以中性的安山岩為主,所以在聚合板塊界線附近常有火山活動,造成火山弧。如果這些岩漿並未噴出地面,就在地下造成以花崗岩岩類為主的岩漿弧。隱沒帶伴隨著褶皺而起的高山(如台灣海岸山脈)、斷層泥(如台東利吉層)、變質帶(成雙變質帶)、覆瓦狀構造斷層(逆斷層為主).......等。還有海溝與海底火山平行伴隨隱沒帶發生,如龜山島、馬里亞納海溝...等。)
10.試述地震波的特性。
地震波分為二種,一是體波,一是表面波。體波能穿越地球內部,又分為二種,P波與S波:P波為主要波,其特性是前進速度最快,質點的運動方式類似音波,能在固體、液體、氣體中傳遞。S波意指次要波,其特性為前進速度僅次於P波,只能在固體中傳遞,不能穿越液態地殼。表面波只能在近地表傳遞,也分為二種,LQ波(洛夫波)與LR波(雷利波):LQ坡的特性是前進速度比S波慢,質點沿著水平面產生和波傳播方向垂直的運動。LR波的特性是前進速度比LQ波慢,質點運動方式類似海浪。利用地震波的特性可用來探索地底的分層結構與礦藏。地震波主要分為兩種,一種是表面波,一種是體波。表面波只在地表傳遞,體波能穿越地球內部。
體波(BodyWave):在地球內部傳遞,又分成P波和S波兩種。
P波:P代表主要(Primary)或壓縮(Pressure),為一種縱波,粒子振動方向和波前進方平行,在所有地震波中,前進速度最快,也最早抵達。P波能在固體、液體或氣體中傳遞。
S波:S意指次要(Secondary)或剪力(Shear),前進速度僅次於P波,粒子振動方向垂直於波的前進方向,是一種橫波。S波只能在固體中傳遞,無法穿過液態外地核。
利用P波和S波的傳遞速度不同,利用兩者之間的走時差,可作簡單的地震定位。表面波(SurfaceWave):淺源地震所引起的表面波最明顯。表面波有低頻率、高震幅和具頻散(Dispersion)的特性,只在近地表傳遞,是最有威力的地震波。
洛夫波(LoveWave):粒子振動方向和波前進方向垂直,但振動只發生在水準方向上,沒有垂直分量。
雷利波(Rayleighwave):又稱為地滾波,粒子運動方式類似海浪,在垂直面上,粒子呈逆時針橢圓形振動。近代的儀器使用壓電晶體和數位信號處理地震波。
地震波的研究還廣泛應用於找礦以及其他需要了解地下情況的地方,因為地震波像光波一樣在從一種物質進入另一種物質時會發生折射或反射。我們用爆炸人工制造地震,使地震波向地下傳播,這時地震波就會有因地下巖石或礦體性質的不同而發生折射或反射的,遇到地下有裂縫、空洞等時也會改變前進的方向。我們將折射和反射上來的地震波用儀器接收下來,研究它在地下旅程中速度的變化和在多深的地方發生了折射和反射,就可以查明地下許多情況,幫助我們找到礦藏和提供其他方面所需要的資料。例如分析出地下是否有煤層,以及煤層有多厚通過在地面選點放炮產生的地震波反射,再把一個點一個點聯繫起來,就可以確定地下煤層的構造、走勢,並最終探明其厚度和儲量。厚度在0.8米的煤層等都可以在儀器上探測反應,厚度1.5米以上的煤層就可以很好地精確反應。而且,煤層寬在10米之內、落差在3至5米的斷層均可探明。11.在墾丁國家公園,為何較古老的化石出現在較高的地方?由於百萬年來陸地與海洋彼此交互侵蝕影響,地殼運動不斷作用,造就了本區高位珊瑚礁、海蝕地形、崩崖地形等奇特的地理景觀,而較古老的化石也就出現在較高的地方。12.試述符號所代表的意義。(略)
13.颱風都出現在哪一帶?為什麼?
颱風大都出現在熱帶海洋上。在熱帶海洋上,接近海面的空氣因為受太陽照射而溫度較高,使海水蒸發的水汽也增多。因為大量水汽散布在空氣中,所以熱帶海洋上的空氣溫度高、濕度大。這種溫濕空氣因為溫度高而膨脹,因為膨脹而密度減小,加以赤道附近風力微弱,所以很容易產生上升現象,同時四周之較冷空氣流入補充空出來的空間,然後再受熱上升,如此循環不已,就是所謂對流作用,終必使整個氣柱成為重量較輕、密度較小之空氣,這就形成了一個所謂熱帶性低氣壓。在夏季,因為太陽直射於赤道以北地區,來自南半球之東南信風侵入北半球而轉成西南季風,和北半球的東北信風相遇,更迫使輻合帶空氣上升,增加對流作用。再因西南季風和東北信風方向不同,秉性不同,相遇時造成擾動產生旋渦。14.為何每次冷鋒南下,台灣都會吹起東北風?
東亞地區的冷鋒是由大陸高壓推進的,而北半球的高壓是順時針旋轉,因此高壓南下時,位於東南側的台灣便吹起了東北風,且冷鋒一定位於大陸高壓前緣(冷暖氣團交會處),所以當冷鋒接近台灣的同時也意謂冷高壓邊緣接觸到台灣,風向因此轉為東北風15.每逢五、六月來臨的梅雨是如何形成的?
每年五、六月梅雨之產生係由於在此季節來自北方的大陸冷氣團與來自南方的太平洋暖氣團勢力相當,常在華南至台灣、琉球一帶相持不下,形成滯留鋒(又稱梅雨鋒);鋒面帶上常有低氣壓擾動發生並伴隨中到大雷陣雨,而帶來連綿雨與豪雨。16.形成冰雹的多為那種雲系?
形成冰雹的多為積雨雲。在積雨雲裡,上升氣流最猛烈(達每秒15米以上)且時強時弱的那些部分,會形成冰雹。因為會把豐富的水氣(達每立方米10~20公克以上)送到很冷的高空(超過8公里),凝結成雹心,再經過上下翻滾,裹上一層層的冰殼,增大到上升氣流拖不住時,就掉落地面,形成冰雹。有冰雹的積雨雲,真正下冰雹的部分,通常只有三、五公里寬,有的更窄,這種雲可以移動幾時到幾百公里,所以,受害地區通常是一條狹長地帶。17.當台灣冬天時,地球是在軌道面上的哪一點?
台灣冬天時,地球位於北半球偏離太陽的遠日點軌道區。(北半球偏向太陽的遠日點軌道區則是夏季)18.四季形成的原因?
由於地球的自轉軸和黃道面夾了一個23.5度的傾斜角,當北半球傾向太陽的時候,就會造成白天較長,夜晚較短,炎熱的夏天,而這個時候南半球則是處在白天較短,夜晚較長,寒冷的冬天,當地球走到太陽的另一側(北半球偏離太陽)時,這種情況就會反轉過來。冬季之後夏季之前的近日點軌道區則是逐漸溫暖的春季,夏季之後冬季之前的近日點軌道區則是逐漸變涼的秋季。19.望遠鏡為何口徑越大越好?
望遠鏡的口徑越大,它的集光量就愈大(相對於口徑的平方),亮度也就愈高,成像品質愈好且看到的影像愈細緻。在長距離、亮度較差與解像度較差的場合,口徑越大效果越好。倍率?2000年的夏天在猶他州Bryce峽谷,我曾問一位老美的單筒望遠鏡口徑有多少?只見他又驚訝又歡喜的表情,當時我不太懂得他的反應。回台灣後,每當我在郊外架起單筒望遠鏡時,總免不了有路人走過來問一句:「這是幾倍的?」又當我的回答是20倍時,他們大多是一付失望且不解的表情,「這樣子才20倍?」也難怪,市面上的業者在望遠鏡的銷售上通常強調倍率有多麼高,我甚至還見過口徑60mm卻標榜著625倍的功能,聽說這一把望遠鏡還賣得不錯,只能形容這是一部「超越光速」的汽車,因為這已違反了物理學原理。望遠鏡的倍率計算方式是以物鏡的焦距÷目鏡焦距。以我上述所謂的20倍而言,即是480mm之物鏡焦距除以24mm之目鏡焦距所得之商數。倍率並非愈大愈好。在高倍率時,所看見的物體會變得模糊且黑暗,而且視野也會變得很狹窄,稍微一點點因風吹的震動在高倍率的觀察下,目標物可能即已「彈離」了視野。以可換目鏡的單筒望遠鏡而言,適當的「高」倍應為物鏡口徑的大小數值(mm),最高頂多至1.5倍。例如口徑80mm的單筒望遠鏡,以80倍為適當的高倍率,最高最好不要超過120倍。
口徑就是物鏡的直徑大小。選購單筒望遠鏡,不需關心倍率的高低,而是以口徑的大小下決定。口徑越大,它的集光量就愈大(相對於口徑的平方),亮度也就愈高,成像品質愈好且看到的影像愈細緻,當替換為較短焦距的目鏡時,自然就是高倍率。相當水準的單筒賞鳥望遠鏡其口徑約在80mm左右;雙筒望遠鏡則以20至50mm的口徑較為常見。如果雙筒望遠鏡上的標示為8X30,其中8代表倍率,30代表口徑是30mm。就購買雙筒望遠鏡而言,口徑大小應視用途而取捨。若是觀賞球賽、演唱會、登山、旅行等以重量輕且方便攜帶為考量,可以選擇35mm以下口徑的機型,但是不可避免的在亮度和解像度方面將較差;若是長距離、天文或夜間等需要高亮度且高解像力之用途,當然得選大口徑,但需購買具備可以配合裝置相機三腳架之雲台固定用的鎖孔設計者,否則不僅雙手因久持而酸痛,且容易因為雙手的晃動而影響觀測。
焦比這個數值就如同相機的光圈值一樣。它的計算方式是以物鏡的焦距÷物鏡的口徑,例如我的單筒望遠鏡為480mm物鏡焦距及80mm的物鏡口徑,所得到的焦比為6。焦比的數值愈小(短焦),成像的亮度就會愈高;數值愈大,亮度就愈暗(長焦)。焦比若小於5就適合使用於直焦攝影(直接將相機銜接在望遠鏡上),因為照相的曝光時間和焦比的平方成正比,所以焦比值愈小,則曝光時間愈短。對於拍攝較暗的目標物或星體便很有用;介於5和9之間的焦比,算是攝影及觀測雙用途;至於焦比在9以上者則較適合做觀測之用,因為焦比大,焦距長度增加而使放大倍率可以相對的提高,故此多用作觀測行星。
鍍膜市面上有不少望遠鏡的物鏡面上都呈現著亮麗的紅色或是金色的反光,商家還宣稱這是什麼紅寶石或黃金鍍膜,甚至更誇張者說這還具有夜視功能。事實上這一類的鍍膜鏡片不僅無法提昇亮度,反而只會使影像更為昏暗。好的望遠鏡鏡片是有層金屬鍍膜,但這層鍍膜的用途在於提高它的進光量,也就是希望所有到達物鏡的光線都儘可能進入望遠鏡筒內而傳達到我們的眼睛以提高影像的亮度。可以這麼說,好的物鏡鍍膜會始得它看起來像個「黑洞」,也就是幾乎所有的光線都射進了鏡筒內部而不再被反射出來,畢竟這些經物鏡反射出的光線可算是一種「損失」。當然,的確有些望遠鏡具有亮亮的鍍膜,而這類產品用途是在雪地或船上,當時容易有強烈陽光反射的特殊場合,並不適用於我們一般的觀測需求。
射出瞳(ExitPupil)
將望遠鏡的目鏡端離開眼睛有一段距離便會發現目鏡上有個小亮圓,這亮圓就是射出瞳。射出瞳是檢驗望遠鏡的稜鏡品質好壞之方式之一,採用較佳稜鏡的望遠鏡會呈現出完整的圓型射出瞳;而若為四方形或多角形射出瞳之望遠鏡就不要購買。計算射出瞳的方式為物鏡之口徑÷倍率,以7X50的雙筒望遠鏡為例,其射出瞳為7.1mm左右;8X40則為5mm。以二十多歲的人眼瞳孔為例,它在夜間所放到最大的值約7mm,所以一部望遠鏡的射出瞳以接近7mm者具有最高的亮度,這便愈適合天文或夜間的使用。但是我們的瞳孔在白天或隨著年齡增長卻可能只有3至6mm左右,所以若僅止於白天使用的望遠鏡或是三、四十歲以上年紀的人就不需要求射出瞳為7mm的雙筒望遠鏡。
變焦(ZOOM)市面上充斥的低價位望遠鏡最愛強調這個功能了,它讓消費者感覺到不同倍率間的無段調整好像是蠻物超所值的。但奇怪的是,世界知名的大廠如LEICA並不愛生產這一類的雙筒機型。zoom鏡頭之視角通常較為狹窄,況且變焦鏡頭的機構較為複雜又較容易發生故障,真要有好的zoom鏡頭也所費不貲。在此誠懇的呼籲,市面上價值僅數千元的zoom望遠鏡還是少碰為妙。至於單筒望遠鏡所用的較高品質zoom目鏡同樣也是不少銀兩,我則寧可買兩顆不同焦距的目鏡。
良視距(EyeRelief)良視距即是指我們的眼睛需要多接近接目鏡才可以清楚看見整個視野的距離,亦即由目鏡到我們眼睛能清楚看見影像的最短距離。長一點的良視距對於我這種眼鏡族相當重要,雖然近視眼的人可以取下眼鏡再調整望遠鏡上的焦距來進行觀測的補償,但這是卻是相當不方便的。戴眼鏡的人若要能由目鏡看清楚完整的視野至少需要15mm左右的良視距,具有長良視距的雙筒望遠鏡又被稱為「高眼點」機型(HighEyepoint)。若是短於10mm良視距的機型就相當難以使用了,就算沒有健康視力的人也是如此,畢竟得把眼睛一直往目鏡逼近,而在這情況下,就容易在目鏡上留下眼睫毛及油脂,增加清潔上的困擾。
望遠鏡之選擇望遠鏡分成雙筒及單筒二種型式。雙筒型較為方便且機動性高,掛在脖子上即可到處跑;單筒望遠鏡通常有著較大的口徑以及放大的效果,但卻受限於機動性,只較適合於靜態的觀察或外接相機攝影。
雙筒望遠鏡不少人認為單筒望遠鏡一定比雙筒看得更清楚,而且要很高的倍率才能做賞鳥或是天文的觀測,但這些觀念並不正確。單筒望遠鏡雖然常具有大口徑因而倍率高,但卻沒有雙筒望遠鏡的靈巧便利。它通常是笨重且攜帶不便,沒有汽車的使用者是難以將其運到郊外或山頂的。而單筒望遠鏡在架設上也是一項辛苦的工程,許多人將之束之高閣只因為懶得架設;況且它又不具有雙筒望遠鏡一般的廣闊視野而使得搜尋目標物極需要熟練的技巧,否則以高倍率的單筒望遠鏡找目標物,就真的像是大海撈針了。就算單筒望遠鏡的鏡筒側邊配備有「尋星鏡」的輔助裝置,卻它是倒立的成像。所以不論是初學者或玩家,雙筒望遠鏡絕對還是免不了的有用裝備。雙筒望遠鏡的價格差異極大,但這絕對是一分錢買一分貨。從夜市路邊攤乃至書局、大賣場都可以找到望遠鏡出售,但「好的」望遠鏡之光學設計與鏡片的品質相較於照相機是有過之而無不及,當我們選購相機都知道找名牌與大廠時,又為何要在地攤買一把數百元的望遠鏡呢?就一般常見的雙筒望遠鏡如LEICA竟然可以把其價位訂到兩、三萬元必然有其道理,否則如何提供消費者三十年的保固呢?沒有錯,真的是三十年。而數百元的望遠鏡極容易讓使用者產生暈眩的感覺,看久了甚至引起後腦杓的疼痛,這對眼睛是有傷害的。在挑選雙筒望遠鏡時可以對準目標在附近的電線桿或建築物的牆緣,看是否原本該有的直線在望遠鏡的成像時,靠近鏡片的周邊部分產生扭曲或歪斜的情況;最佳的測試目標物則為白色的磁磚,檢視是否產生扭曲或甚至顏色發生改變,有上述情形的望遠鏡當然是買不得,不管它有多便宜,免得傷害自己。一把好的雙筒望遠鏡且保養得當,可以用上數十年並不誇張,其實也不需多特別的保養,重點在於不受到強烈碰撞或因潮溼而發霉,且有些高品質的雙筒望遠鏡內部填充以氮氣,正常使用下要發霉也不容易。NIKON、PENTAX、MINOTA、VIXEN、ZEISS、LEICA都是值得推薦的廠牌,在此並非崇尚名牌,只是這幾家相機大廠的望遠鏡都有一定的水準。至於想要買大賣場的皮爾X登或路邊攤的一些奇怪品牌如紅X、黑X、X星,還是奉勸各位把錢省下來吧!多存些錢,等到預算足夠再說。NIKON有幾種機型其價位約在八、九千元左右即可買到,這絕對比在大賣場所賣之兩、三千元的廉價品值得。至於不少人認為買廉價的雙筒望遠鏡「給小孩子玩」才不會浪費,良心呼籲,還是別玩才好。
單筒望遠鏡單筒望遠鏡並非人人適合買,真有賞鳥或觀星且加以攝影的需求再說,因為具有廣闊視野之7X50或10X50雙筒望遠鏡用以賞鳥或觀星都已足夠。像樣的單筒望遠鏡價格至少在兩萬元起跳,而這一等級的產品在高倍率的攝影上難免會呈現「色差」現象,也就是在目標物的邊緣會泛出藍光或紅光,沒辦法,價位與品質是相關的。為了改善色差的現象,各大光學廠接續發展新一代的鏡片如APO、ED或瑩石鏡片等加以克服,價格也隨之高漲。就賞鳥單筒鏡KOWA82mm口徑系列而言,是否採用瑩石鏡片的機型其價格居然有一萬多元的差異,只是瑩石屬於礦物,具有吸濕性,在保養時需注意防霉;再者瑩石的熱膨脹係數較大,因此容易受溫度變化的影響而些微地改變其原有的焦距長度,別以為這熱膨漲係數與自己好像從來不曾有關,想想下午的台南七股與清晨的阿里山上之兩地溫差吧。相較之下,ED材質的鏡片在焦距上則較穩定,保養也比較方便,但是消除色差的效果卻又不如瑩石。
就因為單筒望遠鏡通常被要求在其物理性質的臨界點上做成像工作,其鏡片的採用與光路的設計就顯得極為重要,再加上使用者所期待的大口徑,這讓單筒望遠鏡成了一項不小的投資。又因為大口徑與大的機身重量,配合一具穩健的三角架也省不得,否則你會發現鏡頭前的景物只因一點點的微風吹拂而震動不已,更甚至發生腳架支撐不住相機與望遠鏡的重量而發生倒下的「悲劇」,這悲觀足以造成望遠鏡內部光軸的歪斜。至於大賣場或路邊攤的「塑膠玩具」單筒望遠鏡就別買了,因為這還不如買一部不錯的雙筒。在此建議幾型不錯且常見的賞鳥單筒,KOWA823、824、NIKONED78、LEICAAPO77,至於天文望遠鏡在本頁就不討論了,畢竟它又牽涉到更複雜的道理。20.在台灣的四季共可以觀測到多少星座。
冬季:(11月上旬到4月上旬):金牛座。冬季:(12月上旬到5月上旬):雙子座。冬末春初:(1月上旬到5月下旬):巨蟹座。春季:(3月上旬到6月中旬):獅子座。春季:(3月下旬到7月下旬):處女座。春末夏初:(5月上旬到8月中旬):天秤座。夏季:(6月至9月):天蠍座。夏季:(7月到9月下旬):射手座。夏季:(8月上旬到11月下旬):摩羯座。秋季:(8月下旬到12月下旬):水瓶座。秋季:(9月下旬到1月中旬):雙魚座。秋季:(10月上旬到2月下旬):白羊座。(【歐】記憶法:「金子巨,獅女秤,蠍射摩,瓶魚白」冬季(11月開始):「金牛的二個孩子很巨大(像巨蟹一樣)」。春季(3月開始):「獅子的女兒很公平(向天秤一樣)。」夏季(6月開始):「蠍子利用射手射中摩羯。」秋季(8月起):「瓶裡的二隻魚嚇得臉發白(像白羊一樣)。」)黃道十二星座白羊座白羊座是黃道十二宮的第一個星座,也是十二宮中最小的星座。白羊位於雙魚座與金牛座之間,北方有英仙座與仙女座,南方則與鯨魚座為鄰。在三千多年春分點正位於白羊座,當時的人們就以白羊座的符號做為春分點的符號,雖然因歲差關係,目前春分點已移往雙魚座,但春分點仍然延用白羊座的符號。目前太陽在每年的3月21日至4月19日通過白羊座。
在希臘神話中,有一隻金色的聖羊,牠從天而降救了阿泰姆斯國的王子,後來牠被當成祭品獻給宙斯,而牠的羊毛被當成聖物,由一隻巨龍看守,這塊金羊毛後來引發了一段希臘英雄的冒險故事。這隻金色的羊即是天上的白羊座,其在星圖的輪廓如右圖所示。
白羊座雖然是黃道星座,但並不甚明亮,在一般情況下,可用肉眼看到的星星大概只有構成白羊頭部的三顆星-白羊a、b及g星,這三顆星頗為接近,呈一弧線(或一鈍角三角形)。而其中最亮的星是白羊a星,英文名為Hamal(阿拉伯語為「羔羊(lamb)」之意),亮度是2.0,呈黃色。白羊座的第二亮星是其b星,英文名字
Sjeratam,亮度為2.6,顏色呈白色,這顆星的名字源於阿拉伯語的「記號(Mark)」,原因可能是在二千五百年前,春分點落在白羊座時,這顆星的位置位於春分點附近。由於春分點為視為赤經0度,且為天球黃道與赤道的交點,故這顆星就成為觀星重要的標的了。而白羊座另一較亮的星為白羊g星,英文名Mesarthim,亮度3.9,呈藍白色,是一顆雙星。他是由兩顆亮度同為4.6的藍白色星所組成,距離大約7.8',用一般的雙筒望遠鏡即可分辨。白羊座是秋季的星座,從十月上旬到二月下旬都可觀測到。升起的位置是在東北東方,通過天頂,由西北西方落下。白羊座亮星集中在羊頭的位置,所以較簡單的方法是由他的a星和b星找起。由仙女座的g星(最東方的那顆)往南方找,在與雙魚座a星連線中點的位置,就是白羊a星了。
參考資料:在中國的廿八星宿中,「婁宿」與「胃宿」正位於白羊座。「婁宿」是由白羊頭部的a、b與g三星構成,依次為「婁宿三」、「婁宿一」、「婁宿二」。而「胃宿」亦有三星,是白羊座東端的星所構成,這兩星宿皆屬西方的白虎七宿。金牛座金牛座是黃道帶的第二星座,位於白羊座和雙子座之間,獵戶座的西北側。金牛座的輪廓像一隻雙角前伸的公牛,不過只有上半身(如左下圖所示),在希臘神話中,這隻公牛可是天神宙斯的化身!而在這隻公牛臉部大約右眼的地方有一顆紅色亮星,即是金牛座中最著名的主星「畢宿五」。除了有一顆閃亮的紅色的主星外,金牛座還擁有兩個著名的星團,是冬季星空中美麗又重要的星座之一。五千年前,春分點正位於金牛座,而現在太陽則於每年的4月20日至5月20日進入金牛座的範圍。
之前提過金牛座有一顆著名的主星「畢宿五」,這顆星位在金牛的右眼處,是金牛座的a星,英文名稱為Aldebaran(意思為「追隨者(Follower)」),呈現紅色,亮度0.85,離黃道線只有5度,是構成「冬季大橢圓」的六顆亮星之一。在其旁為著名的畢宿星團,英文名為Hydaes,形狀呈V字形,在星圖中,它構成金牛的臉部。而金牛座的第二亮星是亮度1.6的b星,位在金牛和和御夫座的邊界上,是兩星座共用的星星。在金牛座裏b星和亮度3.0的z星構成頭部兩隻角的尖端,需在天候良好的情況下才能辨別出這兩隻角及頭部的輪廓。在金牛座中還有另一重要星團-昂宿星團,英文名Pleiades,俗稱「七姐妹
(SevenSisters)」,但當天氣好時可看到九顆星,在希臘傳說中這九顆星為泰坦神族的天神Atlas(亞特拉斯)與他的妻子Aethra以及他們的七個女兒(七姐妹)。這團星星中最亮的星是金牛h星,亮度為2.87,為金牛座第三亮星,在星圖裏這個位置是金牛的背部。金牛座除了上述兩個星團之外,還有一個著名的M1蟹狀星雲,位置在金牛右角尖端z星北方1.5度左右,由於其在望遠鏡拍出的照片中像一隻螃蟹而得此名。
金牛座最佳觀測日期為十一月上旬至四月上旬。出現時自東方升起,經天頂後由西方落下。由於紅色的主星畢宿五非常明顯,故可由它先著手觀察,找到後再試著找出畢宿和昂宿兩星團。不過觀測時不可以雲或光害,否則星團不易看見。最後可以再找出構成雙角的b星和z星,整個金牛的半身輪廓已呼之欲出了!
希臘神話中天神宙斯(Zeus)與底比斯公主賽美爾(Semels)相戀而懷了酒神巴克斯(Bakchos),但善妒的天后希拉(Hera)設計害死賽美爾,幸而宙斯將胎兒救了下來,並吩咐天使漢密斯(Hermes)送到尼西亞(Nyseam),讓一群山林川澤的女神扶養,後來宙斯為了獎勵這群女神細心撫育酒神,就將她們送到天上成為Hydaes星團—即畢宿星團。
昂宿星團的七姐妹也有一個神話傳說。據說在希臘神話中她們是阿特拉斯(Atlas)的七個女兒,有一天她們在森林中玩得正高興的時候,被獵戶Orion追弄,她們閃避無門於是求助於宙斯的幫助,於是宙斯把她們變成鴿子,躲到月亮女神阿媞密斯(Artemis)的袖子裡去,後來女神把她們送到天上成為一群星星。七顆星英文名分別為:Alcuone,Maia,Asterope,Taygeta,Celaeno,Electra和Merope,也就是七姐妹的名字。而昂宿星團的另兩顆星Atlas和Pleione則是她們的父母。參考資料:中國古代廿八星宿中,西方「白虎」七宿的「畢宿」及「昂宿」即位於金牛座。「畢宿」由金牛頭部諸星所構成,包含了畢宿五與畢宿星團(看名字即知)。而「昂宿」則就由牛背的昂宿星團所構成。
金牛座的a星「畢宿五」在古波斯認為它是守護天球四柱之一,另外三顆星或三柱分別是南魚座的a星「北落師門(Fomalhaut)」、獅子座的a星「軒轅十四(Regulus)」及天蠍座的a星「心宿二(Antares)」。雙子座雙子座是黃道十二宮的第三個星座,位於金牛座和巨蟹座之間。在冬季的星空中,雙子座由兩條近平行的四、五顆星星所溝成,被御夫、金牛、小犬等星座環繞共同編織冬季夜空美麗的星網。雙子座不僅明亮,而且非常重要,因為目前的夏至點位於雙子座中(在雙子座與金牛座交界處附近)。太陽在每年的5月21日至6月21日通過雙子座。
在希臘神話中,雙子座是一對同母異父的雙胞兄弟,哥哥克斯特是凡人,弟弟普魯克斯是母親和宙斯所生,擁有天神的血統。後來哥哥戰死了,弟弟傷心之餘要求宙斯收回其不死之身,宙斯受他們的手足之情所感動而將兩人雙雙放到天上,成為雙子座。左圖是星圖中兩人相倚偎的樣子!雙子座最亮的星是雙子b星,英文學名為Pollux,中文名為「北河三」,亮度1.1,呈橙黃色,是天空中最亮的前廿顆星之一。在星圖中這顆星正位於雙子之一的弟弟「普魯克斯(Pollux)」的頭部,故其英文名字即是由此而來。雙子座的第二亮星是位在哥哥「克斯特(Castor)」頭部,亮度1.6且呈藍白色的雙子a星,同理它也是由哥哥的名字-Castor來命名,而中文名字則是「北河二」,。北河二是一顆雙星,由1.9與2.9的兩顆星所構成,而繞行週期是420年,而更複雜的是:這兩顆星又分別為雙星,而其中一顆又再是雙星。所以事實上,整個北河二是由六顆星所組成。在古時候,北河二要比北河三來得亮,這也是為何他被命名為雙子的a星。
雙子座中還有許多雙星,像m、e、d等皆有亮度8或9的伴星。而在變光星部份,則有z及h兩星,z是一顆仙王座變星(CepheidVariable),變光範圍3.7-4.1,週期為10.15日。而h星則是一顆紅色變光星,範圍3.2-3.9,週期為233天,約八個月。除了這些值得觀測的星星,雙子座還有幾個星團和星雲可讓天文迷一飽眼福,其中較著名的是M35星團,他是一個疏散星團,位在雙子h星的西北不遠處,用雙筒望遠鏡或甚至肉眼即可看到,有月亮面積大小。另外,還有一個用望遠鏡才得到的星體,它是位於雙子d星東南側的NGC2392(又名ClownfaceNebula或EskimoNebula),它是行星狀星雲,有籃白色的中心,亮度大概10左右,故得用望遠鏡才看得到。除此之外,雙子座還有一著名的流星群-雙子座流星雨。其輻射點在北河二附近,出現日期在十二月七日至十二月十七日之間,尖峰日期為十二月十四日,每小時約有一百廿顆的流星由輻射點射出。
雙子座是冬季的星座,從十二月上旬到五月上旬都可觀測到。自東北東方升起,通過天頂,由西北西方落下。雙子座的北河三及北河二兩星甚為明亮,位於獵戶座東北方,很容易找到。找到兩星後,往西南獵戶座的方向延伸,在天氣好時,可看到兩排四到五顆的星星,這就是雙子座的兩條主幹。
在古羅馬,雙子座一樣被視為一雙胞胎兄弟,是傳說中羅馬的建國者「羅姆魯斯(Romulus)」和其弟弟「雷姆斯(Remus)」。這對兄弟是戰神「馬斯(Mars)」和「莉雅(Rhea)」所生,但生下來卻被丟棄,由母狼餵哺長大。而在其他民族,雙子座亦皆有不同的傳說,不過都還是被視為「一對」。例如在古埃及,雙子座被視為一對剛發芽的植物;腓尼基人視其為一對小山羊;日本則稱為眼鏡星。
參考資料:在中國的星座中,屬於雙子座且較重要的有「井宿」與「北河」。「井宿」有八顆星,為雙子座西南側的m、u、g、x、e、z、l所組成。而「北河」則是雙子座東北側以a、b為首的星星組成,故a稱為「北河二」,b稱為「北河三」。巨蟹座巨蟹座出現在冬未春初的星座,是黃道十二宮的第四個星座,卻也是黃道帶中最暗淡的星座,最亮的主星也只有四等。巨蟹座位於獅子座和雙子座之間,北方是天貓座、南鄰長蛇座、西南則為小犬座,在三千多年前巨蟹座曾是夏至點的所在,所以西方將北回歸線稱為TropicofCancer(北回歸線是太陽在夏至時直射地球的軌跡)。但隨著歲差的關係,現在夏至點已移至雙子座,目前太陽於每年的6月22日至7月22日經過巨蟹座。
巨蟹最亮的星星是巨蟹b星Altarf,位於巨蟹的左肢,亮度3.52,呈橘黃色,距我們有350光年。而曾為巨蟹座最亮的巨蟹a星Acubens,目前亮度只有4.25,呈白色,其英文名字意思是「大螯(Claw)」,因為在古時候它被看成是巨蟹兩隻螯的其中之一。
巨蟹座的第二亮星巨蟹d星-「鬼宿四」,英文名稱AsellusAustralis(意為「南方的驢子(SouthernAss)」),位於巨蟹左眼的位置,亮度3.94,亦呈橘黃色,是一顆雙星。而位於右眼的是巨蟹g星-「鬼宿三」,英文名為AsellusBorealis(意為「北方的驢子(NorthernAss)」),亮度4.7,呈白色。巨蟹d、g、q以及h四顆星在古中國稱為「鬼宿」,在鬼宿之有有一著名的星團-M44星團,中文稱為「鬼宿星團」,在西方則稱為「馬槽星團(Prasepe)」或「蜂巢星團(Beehive)」。M44是一疏散星團,其最亮的恆星為六等左右,距地球約520光年左右,天氣好的話用肉眼依稀可見到一團青白色的模糊光芒,用雙筒望遠鏡則可看到它是一片恆星散怖的區域,面積比滿月的三倍還大。西方把M44視為馬槽,而將位於南北側的巨蟹d星與g星看成兩隻在馬槽吃飼料的驢子,故此二顆星被稱為南驢和北驢!
另外,在巨蟹a星的西方不遠處亦有一個疏散星團,編號為M67,是已知的最古老星團之一,大概有一百億年之久,距地球約有2500光年左右,約由八十多顆恆星所組成,比M44還多,但由於距地球較遠,所以看起來較小,用小形望遠鏡觀測時非常壯麗,有如星雲一般。
巨蟹座有幾個值得觀測的雙星和的聚星,其中之一是巨蟹z星,中文名「水位四」,亮度4.6,呈藍色,是一顆聚星。用小形望遠鏡觀測會發現它是由兩顆星度分別為5.1及6.1的恆星所組成,若再用大型望遠鏡觀測,可以再看到那顆5.1等的星星有一顆亮度6.1的緊密伴星。此外,位於巨蟹右螯位置的巨蟹i星也是一顆雙星,其亮度為4.02,但用小型望遠鏡可發覺它是由兩顆4.2及6.6的星星組成,是一顆遠距雙星。
參考資料:在中國的星座中,在巨蟹座的有「鬼宿」「水位」和「爟」。其中「鬼宿」是廿八星宿之一,位於四象中朱雀的眼睛部分。鬼宿有四顆星,即巨蟹座的q、h、d與g四星,分別名為「鬼宿一」、「鬼宿二」、「鬼宿三」及「鬼宿四」。被命名為鬼宿是因為中國古時候的占星家在觀測這群暗星時,發現它們的星光恍惚搖盪如同鬼火一般,因此稱此區域為鬼宿。而鬼宿中的M44星團,則被稱為「積尸氣」,因占星家觀測它時,認為其似星非星似雲非雲,好像是一團氣狀物,又因在鬼宿內,所以就將它看成死人身上散發出來的氣體,取名為積尸氣。
M44在中國被認為是人死後尸氣聚雙之處,但在古代希臘,這群晦暗不明的星體則被視為是靈魂的出口,他們認為人在誕生前,上天賦予人類肉體與靈魂,而靈魂的出口就是這群星團。
除了被認為靈魂的出口外,M44在後來的歐洲也被看成耶穌誕生的「馬槽」,故有「馬槽星團(Prasepe)」之稱,而巨蟹座的g與d兩顆星由於正位於馬槽之旁,故被看成是兩隻在吃飼料的驢子,故其英文名分別為:AsellusAustralis-「南方的驢子(SouthernAss)」與AsellusBorealis-「北方的驢子(NorthernAss)」。獅子座獅子座是黃道十二宮的第五個星座,位於巨蟹座和處女座之間,北方與著名的北斗七星為鄰。在兩河時期,每年夏至時太陽正好運行到獅子座,此時為一年中最熱的時期,故當時許多民族總是將獅子座的圖形與太陽結合在一起。現在太陽於每年的7月23日至8月22日間運行經獅子座。
獅子座的a星是「軒轅十四」,英文名稱為Regulus(意思是「小王(littleking)」羅馬時代稱之為「獅子的心臟」),自古以來此星很受人們的尊敬,常被視為「帝王」、「王者」、「支配者」、「英豪」、「力量泉源」等的代名詞,其亮度1.4,顏色呈白色,是春季星空亮星之一,全星空排名第廿一。由於其位置恰好位於黃道線上,亦是黃道線上唯一的一等星,每年八月廿三日太陽正好行經此星位置。
獅子座的b星為位於獅尾的「五帝座一」,英文名稱為Denebola,(意思為「獅尾(lion'stail)」),亮度為2.1,亦呈白色,在夏天的夜空中與牧夫座的「大角(Arcurus)」、座女座的「角宿一(Spica)」構成一正三角型,稱為「春季大三角」。而位於脖子位置的獅子g星「軒轅十二」,英文名稱Algiea,亮度1.9,顏色呈橘黃色,為獅子座第二亮星,是一顆雙星,由兩個光度分別為2.4和3.5的橘黃色星所組成。著名的獅子座流星雨的輻射點即出現在此星的位置,每年十一月中旬當地球穿越此流星群時,則可以獅子座的位置觀測到這狀麗的奇景。天體方面,在獅子座q星東南方不遠處兩個亮度約9等的螺旋狀星系,編號為M65及M66,由於從地球看時呈一斜角,所以用小型望遠鏡觀測時,呈現橢圓形。此外,位於軒轅十四與獅子座q星之間亦有兩個星系M95和M96,這也是一對螺旋狀星系,用小型望遠鏡觀察時,看似綿長的雲煙,亮度也約為9等左右。M95、M96與M65、M66距離地球皆是2000至2500萬光年,非常的遙遠。獅子座屬春季的星座,最易觀測時間為三月上旬至六月中旬,行經路線由東方偏北升起,經天頂在從西方偏北落下。位置約在大熊座的北斗七星南方,獅頭呈鐮刀狀(或倒問號),獅尾三顆星像一小直角三角形,在無月亮及嚴重光害的夜空,一般皆可明顯看見。
參考資料:在中國古時候把獅子頭部和前腳的幾顆星(e、m、z、g、h、a等共十六顆星)叫做「軒轅」,視之為「黃帝之神,黃龍之體」的象徵。而尾巴的b星叫五帝座,是「太微垣」的主星,而獅子座的d、q、i、s及處女座的b星為太微右垣,依次名為「西上相」、「西次相」、「西次將」、「西上將」、「右執法」;而后髮座a及處女座的e、d、g、h星為太微左垣,並依序命名為「東上將」、「東次將」、「東次相」、「東上相」、「左執法」。太微左右二垣圍繞著五帝座,象徵一個皇室左右有群臣輔佐。
在遠古時代,巴比倫人已發現當太陽運行至獅子座時,是一年最熱的季節,於是他們常將獅子座與大陽的圖案結合在一起,而獅子也間接的代表了太陽和光明。古埃及時期,天文學家發現當天狼星在破曉前在地平線升起時,亦是尼羅河水開始氾濫的時候,而此時大陽亦正行經獅子座,故獅子座亦與尼羅河氾濫聯想在一起。於是後來埃及工程中亦有以獅頭雕像做為運河閘口,亦有許多考古學者認為,許多羅馬和希臘的建築中喜歡以獅頭做為水流或噴泉出口的習慣,或許是源於古埃及的風俗。
獅子座的a星「軒轅十四」在古波斯認為它是守護天球四柱之一,另外三顆星或三柱分別是南魚座的a星「北落師門(Fomalhaut)」、金牛座的a星「畢宿五(Aldebarab)」及天蠍座的a星「心宿二(Antares)」。又由於軒轅十四正位於黃道線上,常會被月球所掩蔽,因此在西洋占星術及中國帝王之學上占極重要的位置。處女座「處女座」又名「室女座」,是黃道十二宮的第六個星座,在黃道十二宮中是最大的星座,在全部星座中亦排名第二,僅次於長蛇座。處女座位於天球赤道上,西鄰獅子,東接天秤,北依牧夫,南連長蛇。在星圖中處女座是一個長有翅膀,手持麥穗和棕櫚樹枝的少女(如左下圖),是傳說中的掌管秋收的農業女神,亦是正義女神的化身。目前秋分點正落在處女座上,太陽於每年的8月23日至9月22日通過此星座。處女座有一顆明亮白色的a星Spica(拉丁語為「麥穗」之意),中文角稱做「角宿一」,亮度約1.0,在黃道線南方兩度左右,是春季大三角頂點之一(另兩個頂點是獅子座的b星「五帝一」與牧夫座的a星「大角」),其位置正好是女神左手持的麥穗之處,自古被認為「貞潔」與「尊貴」的象徵。除了角宿一外,處女座其餘星星皆為三、四等左右的暗星。其第二、三亮星分別為g及e星。處女g星「東上相」,英文名稱為Arich(亦稱Porrima)亮度2.8,是由一對亮度皆為3.5的雙星所組成,呈現黃白色,位於女神的左腰。另一亮度亦是2.8的是也呈黃色的處女e星「東次將」,位於女神右手所持的棕櫚樹技位置,其英文名字Vindemiatrix,來自拉丁語「採收葡萄的婦女」。因為在古時候,當此星與太陽同時升起時,即為葡萄採收的時候!但在天文學上,此星曾被視為不吉利的星。
此外,位於女神頭部附近的處女b星「右執法」Zavijava,亮度只有3.8,呈黃白色,此星雖然較暗但亦很重要,因為秋分點正位於其附近,當太陽接近此星時,正是我們晝夜長度相等的秋分!
處女座e星附近有一群星團,包含了二千多個不同型式的星系,分佈在處女座和后髮座之間,稱為「室女座星系集團(TheVirgo-ComaCluster)」,其中最主要的星系有M84、M86、M90、M87、M89、M58、M60、M59、M49、M61等星系,用小型天文望遠鏡即可看到。在室女座星系中以M87星團(VirgoA)最著名,其靠近星系團的中心,是一巨大的橢圓星系,它是宇宙中一強大放射線的來源,為此星系團中最容易用小型望遠鏡觀測到的星系。除了室女座星系集團之外,在處女座西南側與烏鴉座邊界處,約角宿一西方41度左右,有一個螺旋狀星系M104,又稱為「寬帽星系(TheSombreroGalaxy)」,由於它幾乎是用側面正對著地球,所以用小型望遠鏡看似細長形,若用較大口徑的望遠鏡可以看到旋臂的塵帶橫過整個星系中心,中部位則有鼓起狀,很像黑西哥人所戴的草帽。
處女座最佳觀測日期為三月下旬至七月下旬。出現時自東南東方升起,最高至南方仰角45-75之間,再由西南西方落下。尋找處女座可先找到其a星-角宿一。角宿一的找法可以由北斗斗柄的曲線順勢先找到牧夫座的大角,再往南延申即可找到。否則找到角宿一之後再找獅子座的尾端的五帝一,此為大三角之兩頂點,再往南尋找其構成正三角形的最後一頂點,就是角宿一。角宿一找到後,再由星圖逐一找出其他較暗的星,處女座的輪廓就會慢慢顯現。
而另一版本的希臘神話是將處女座視為正義女神阿絲特利亞(Astraea)。傳說自有人類以來,分為金、銀、銅三時代,在最初時期,大地是非常美好的世界,天上的神仙和人類一樣有愛、恨、悲、喜等情感,並且與人類住一起,此時四季如春,地上到處有奇花異果,河流裏流的是牛奶、蜂蜜和葡萄酒,大家不愁吃穿,無憂無慮,是為「黃金時代」;後來由於人類起了私心,變得貪婪自私,風氣日趨敗壞,住在大地的諸神無法忍受人間罪惡,因此紛紛回到天上去,最後只剩下一位代表清淨正義的女神阿絲特利亞,她是被派至人間掌管審判是非善惡的女神,此時大地不再像以前那樣自然生出食物,並且有了寒暑,於是阿絲特利亞亦教導人類耕種,這是「白銀時代」。後來世道日衰,人心愈來愈,人們又發現冶金的方法,從礦石裏提煉銅鐵來製造武器,互相殘殺,於是欺詐、偷竊、姦淫...等惡行到處皆是,人們變得無惡不作,阿絲特利亞在無可奈何下只有離開這醜陋的世界回到天上,但是她在天上化為處女座後,仍然關心著人類的狀況,每當麥穗成熟時,她都會出現在天空,看人類的收成是否良好,因此又被視為秋收的女神。而她常拿在手中,用來衡量人間是非善惡的秤子,則也被放天上,成為天秤座。在埃及神話中尼羅河神名叫奧西里斯(Othrys),父母為天地之神,牠使埃及境內風調雨順,人民富足,引導埃及走向文明,後來不幸死於非命,其妹艾費絲(Iphis)傷心異常,時常痛哭不已,她的眼淚匯聚成尼羅河的洪水,導致泛濫成災,後來被接引到天上,就成為現今的處女座。參考資料:處女座在我國二十八星宿中屬「角宿」及「亢宿」,「角宿」是由處女a星「角宿一」及其附近的三顆星所構成;而「亢宿」則由較東方的l、k、i、u四星所構成。角宿及亢宿相當於四象中蒼龍的角和頸的部位。我國古代以冬至日為天文的歲首,在冬至深夜子時角宿位於東方,故取之為蒼龍(東方七宿)之首。在中國古時候,象徵皇室眾輔臣的太微垣大部份位於處女座:處女座的e、d、g星為太微左垣,而處女座的b星與獅子座的d、q、i、s構成太微右垣,獅子座的b星「五帝一」,則是「太微垣」的主星,像徵皇室而獅子頭部和前腳的幾顆星(e、m、z、g、h、a
)叫做「軒轅」,視之為「黃帝之神,黃龍之體」的象徵。太微左右垣圍繞著五帝座,代表著左右群臣輔佐皇室。天秤座春末夏初在夜空中出現的天秤座是黃道十二宮的第七個星座,在黃道帶上位於處女及天蠍座之間、東北方有蛇夫座、西南方則有長蛇座。天秤座四個亮較亮的主星組成一個有點歪斜的菱形,像一個有兩個秤盤的秤子(如左下圖)。但在最初時期這群星星曾被歸為天蠍座的一部份,其a星「氐宿一」及
b星「氐宿四」被看成是天蠍的兩支大螯鉗,故這兩顆星的英文名ZebenElgenubi與ZubenEschamali是來自阿拉伯語的「南螯(SouthernClaw)」與「北螯(NorthernClaw)」。後來有到了羅馬凱薩大帝時期將它分出來,看成一獨立的星座,這種方式後來就被天文學家採納與沿用,成為現今的天秤座。
在兩千年前,秋分點正落於天秤座的位置,此時晝夜均等,故名為天秤座亦有日夜平衡的意味。目前由於歲差的關係,秋分點移至處女座,而太陽則於每年的9月23至10月22通過天秤座。在後來的傳說中,天秤座的這個天秤,被認為是正義女神「阿絲特利亞(Astraea)」用來衡量人間善惡的一把秤子。天秤座最亮的星是被稱為「北螯」的天秤b星「氐宿四」,亮度為2.6,呈罕見的綠色,據說是肉眼可見到的星星中唯一的綠色星,不過大部份的人可能認為他偏白色,用望遠鏡觀測時較能看出其實正的顏色!而天秤座第二亮星則是有「南螯」之稱的天秤a星「氐宿一」,其亮度2.8,呈藍白色。氐宿一是一顆雙星,由亮度5.2的a1與亮度2.8的a2所構成,除非有很好的視力,否則須在望遠鏡下才可分辨出兩星。
在天文觀測方面,天秤座亦有幾個值得觀察的星星。首先來看天秤座d星,他是一顆食雙星,與英仙座的大陵五屬相同類型,亮度變化範圍為4.9到5.9,週期為2天又8小時,用雙筒望遠鏡即可看到。另一個雙星是天秤座m星,他是由亮度5.7及6.7的兩顆恆星所組成,得用7.5公分以上口徑的望遠鏡才可區分。此外,天秤座i「氐宿二」是一個複雜的聚星,肉眼看是4.5的星星,用雙筒鏡可以看到其6等的遠距伴星。而用7.5公分以上的望遠鏡還可以觀測到主星旁的9等伴星,用更高倍的望遠鏡會發現這個伴星是一顆密近雙星。天秤座是春末夏初的星座,最易觀測的時間是五月上旬至八月中旬,出現時由東南方升起,經過南方天空由西南方落下,最高點為南方仰角55度左右。天秤座的四顆主星不是非常亮,通常大都是利用天蠍座來尋找,在夜空中若能看到天蠍座的心宿二及頭部三顆星,則可由心宿二與天蠍頭部第一顆星的連線找到氐宿四;心宿二與天蠍頭部第二顆星連線上亦可以找到氐宿一;天秤s星則在心宿二與天蠍頭部第三顆星的連線附近。
參考資料:天秤座在中國古時候是屬於廿八星宿裏的「氐宿」,與處女座的「角宿」、「亢宿」,天蠍座的「房宿」、「心宿」、「尾宿」及射手座的「箕宿」共同畫分在東方七宿,在四象中屬「蒼龍」。「氐宿」有四顆星,即是天秤座的a、i、g、b四顆主星。天秤座的a星稱為「氐宿一」,b星稱為「氐宿四」。天蠍座天蠍座為黃道十二宮第八星座,位於天秤座與射手座之間,上方為蛇夫座,下方則與人馬座比鄰,是夏季夜空中最美麗的星座之一,在六月至九月的南方天空可看到它迷人的身影。
天蠍座的輪廓像極了一隻雙夾向前伸、尾巴微微倒捲的蠍子(如左下圖所示),當天空睛朗時,天蠍尾端的倒剌亦清晰可見。而銀河亦自西南方穿過天蠍尾部往東北沿伸,流經牛郎織女所在的天鷹及天琴座。天蠍座在兩河時期曾經是秋分點所在,現在太陽則於每年的10月23至11月21日通過天蠍北端的黃道帶。
在這隻美麗天蠍的心臟位置有一顆耀眼的紅色亮星,此即為天蠍座的a星Antares(拉丁語意為「火星的夥伴」),中文名稱為「心宿二」,於天球南緯5度左右,是一顆紅色的超巨星,亮度變化在0.9至1.2間,週期為4至5年,平均亮度為0.96左右,是全天的第16亮星。心宿二有一敤密近的5等伴星,呈藍白色,繞行週期為900年,用中等口徑的望遠鏡可見到。此外,在心宿二的左右各有兩顆星,分別為天蠍t星及s星-「心宿三」與「心宿一」,此三顆星在中國即為廿八宿中之「心宿」,亦為天蠍座之中心。
天蠍的第二亮星為構成尾巴倒剌的l星「尾宿增二」,英文名Shaula,亮度為1.6,呈藍白色。這顆星與k、u、q、h、m及e等星構成S型的天蠍尾端。在台灣地區,由於這幾顆星出現緯度較低,上升至最高時仰角亦只有廿五度左右,故須於睛朗或無光害的天空才易觀測到。
天蠍座中有不少雙星和聚星,其中較亮的有天蠍b「房宿四」,它是由兩顆亮度分別為2.6及4.9等的恆星所組成,但此二星彼此並無關連,分別距地球530及1100光年,是一顆光學雙星,用小型望鏡即容易區分。天蠍z「尾宿三」亦是遠距雙星,視力好的人用肉眼即可區分,其中z1是4.7等的藍白色超巨星,是NGC6231星團的最亮星;而z2則是3.6等的紅色巨星,距地球150光年。天蠍m星「尾宿一」也是光學雙星,m1亮度為3.1等,m2則為3.6等,彼此併列的角距是5'8",肉眼可區分。此外,m1本身亦是一顆食雙星,以34小時的週期在2.9到3.2等之間變化。聚星方面,天蠍座n星與x星皆為四合星,但須用小型望遠鏡才可看到。天蠍座位於南半球的銀河中,故有不少星體可供觀測,其中最著名的有M4、M6、M7及NGC6231。M4是一球狀星團,在心宿二的西南方,距地球不到7000光年,是最接近地的球狀星團之一,但由於其光源分散,必須用小型望遠鏡才可看見。而M6與M7是疏散星團,在蠍尾毒鉤的東北側。M6距地球2000光年,肉眼可見到,用雙筒望遠鏡可見到個別的恆星,其最亮的是天蠍座BM,是橘色的巨星,變光範圍5至7等。而M7則是大而壯麗的疏散星團,距地球780光年,用肉眼或雙筒望遠鏡亦可見,最亮星為6等。NGC6231亦是著名的疏散星團,距地球5900光年,用雙筒鏡或小型望遠鏡就能看到個別的恆星,最亮的星是之前提過的「尾宿三」,亮度5等。天蠍座最佳觀測日期為七月中旬至九月上旬,於東南方升起,最高點在南方仰角40到20度之間,最後於西南方落下。觀測時可先找尋紅色的主星「心宿二」再往上下沿申逐步找出蠍頭及蠍尾。
天蠍座位於天球南半部,故在北半球想觀測到天蠍座緯度不宜太高。在台灣天蠍座升至最高時仰角為45度(頭部)到20度(尾端),此時最易觀測,升至最高點前後二小時亦可,超過此時間由於部份星接近地平線,較難看到完整的輪廓。
星座傳說:在希臘神話中,天蠍座的這隻天蠍是咬死巨人Orion(獵戶座)的那隻蠍子。在神話裏,大地女神Gaea命令這隻蠍子去叮咬Orion,Orion被咬後雖被Aesculapius(蛇夫座)救活了,但從此之後天蠍和獵戶彼此互為仇敵。天神宙斯為了怕他們再引起麻煩,所有將他們放在天上的兩端,當天蠍座自東方升起時,獵戶座總是自西方落下;而獵戶再度由東方出現,天蠍亦在西方隱沒,兩者彼此誰也見不到誰。而另一種說法是當天蠍自東方出現時,獵戶在西方消失,代表Orion被天蠍所叮咬中毒身亡;而當天蠍隨著蛇夫座在西方落下時,像徵著蠍子被Aesculapius消滅,並將Orion救活,故獵戶又由東方升起。
我國也有類似的傳說,有一對兄弟名叫參和商,因為相處不睦,時常
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