第
3章 從 地 球 看 星 空
0
第三章
從地球看星空
3-1認識星空
3-1.1 星座
3-1.2 天球座標與星圖
3-2物換星移
3-2.1 星體的運動
3-2.3太陽與星星的軌跡與日照時間
3-3 星星的亮度與顏色
3-4 天文望遠鏡裡的大千世界
3-4.1 星系
3-4.2 星團與星雲
3-4.3 億億萬萬個世界
學習目標
知道星座的由來。
知道天球的概念與使用星圖。
知道星空具有規律性的變化。
知道日照時間因季節變化。
知道恆星看起來的亮度與其發光能
力及距離有關。
知道恆星的顏色與其表面溫度有關。
知道浩瀚的宇宙中，除了太陽系之
外，還有星雲、星團、星系等。
知道哈伯望遠鏡觀測到更多的星系。
朝天球赤道方向拍攝的星跡（不是流星雨）
。
1
第三章
從地球看星空
你是否曾經在滿天星斗之下，對天地的廣闊與美麗產生感動及好奇？
天文學家們為了滿足人類最初的好奇心，嘗試去解讀星星、月亮、太陽看似
規律的運行，並利用各種望遠鏡，觀察並推論這些天體、天象的種類與成因，甚
至於尋找外太空文明。經過幾千年來的觀測與記錄，天文學已逐漸從哲學思想走
入了科學研究的領域，讓人類的智慧擴展到全宇宙。
銀河中心附近，由許多恆星、星團、星雲、塵埃、黑暗物質等所組成。
第
3章 從 地 球 看 星 空
2
3-1 認識星空
每個人都認識天上的太陽和月亮，但是大多數的現代人
都不會辨識
夜空中
的點點繁星。
了解太陽、星星、月亮運行
的方式，就可以利用他們來
估計時間，分辨方向。古
人
就是
根據天體
的運行
來制定曆法。辨識星空對人類早期文明的發
展貢獻很大，也是
現代人
野外求生必備的知識。
3-1.1 星座
全天肉眼可見的星星約有六千顆，為了辨識這麼多的星
星，古人將星空加以組合，歸類劃分為幾個星座。一般星座
的組合與命名只針對較亮的星星而言。世界各地所定的星
座，剛開始並不相同
。
例如，西方在十八世紀時，有
89個星
座的紀錄，而中國於清朝時期，卻有
306個星官（星座）。直
到西元
1930年，國際天文聯合會（International Astronomical
Union，簡稱IAU）才宣布將全天的星空統一劃分為88個區域
。
這
88個星座的劃分，就如同行政區域的劃分，提供了天上每
一顆星星與其他天象大致的歸屬位置。
3-1.2天球座標與星圖
在地球上，每一塊土地，都有它所屬的國家與行政區。
人們為了製作地圖，引入了地理座標系統
。
於是每一個城市
與鄉鎮，都有一個特定的經緯度座標。同樣的，為了製作星
圖，天文學家就利用古人想像出來的天球概念，設計了一個
天球座標。如此，我們便可以精確地描述每顆星星與每一個
天象在天上的位置。
決定天球座標系（圖
3-1）的重要元素包括了天球北極、
天球南極、天球赤道面、黃道面與春分點。天球北極與天
百寶箱
3-1
中 、 西 方 星 座 命 名 的
由 來
西方星座的命名大
致承襲希臘、羅馬時代
的神話故事，主要是以
北半球較易看見的星座
為對象，其中包括英雄
人物（如：獵戶座）
、動
物（如：天蠍座）和器
具（如：天琴座）等。
而南半球的星空，則大
多是十五世紀末航海時
代被發現的，所以，以
航海器具（如：船底座）
的名稱來命名。
中國的星空最早被
分為三十一塊區域，包
括三垣及二十八星宿，
其中，天球北極附近是
帝王所在的京城，稱為
紫 微 垣 ， 而 在 京 城 之
外，分別有以朝廷官位
命名的太微垣，及以地
方諸侯命名的天市垣。
其他位於天球赤道與黃
道的星星，分為東方蒼
龍、西方白虎、南方朱
雀、北方玄武共四種神
獸（稱為四象）
，各有七
個星宿，共計二十八個
星宿，類似於西方的黃
道十二宮，也是日、月、
五大行星（水星、金星、
火星、木星、土星）運
行必經之處。
3
球南極是將地球自轉軸向外延伸後，和天球面相交的北、南
兩
個交點。天球赤道是將地球赤道面向外延伸
和天球面相交的
大圓
。黃道面是地球繞太陽公轉
的
軌道面。赤道面與黃道面
相交之直線
與天球有兩個交點，其中之一即春分那天太陽在
天球上的投影點，是為春分點，此點是赤經的起算點。天球
座標由赤經與赤緯所組成。赤緯與地理緯度類似，但以符號
＋及－表示天球的北或南半球。天球北極、南極、及赤道的
赤緯分別為
+90度、－90度、與0度。赤經是以時間單位表示
座標，取通過春分點的經線為
0小時，自西向東繞一圈共24
小時，故赤經
1小時為角度15度。
遙遠恆星的天球座標位置幾
乎不變，故在星圖上標示天球座標有助於天文觀測。太陽與
太陽系的成員離地球比較近，故其天球座標位置不固定。
太
陽在天球上的移動軌跡稱為黃道，一年之中依序經過的十二
個背景星座
就是
黃道十二宮（圖
3.
1
）。
動動腦
3-1
地球上有那些地方經
過一整年的時間，可以看
遍全天88個星座？
百寶箱
3-2
天 球的 概 念
星星、太陽、月亮的
東升西落令古人想像：天
上星體是鑲在一顆很大的
空心球殼上，這個球殼（稱
為天球）不停的圍繞著地
球旋轉，轉一圈大約是一
天的時間。
若以現代人的觀點來
看，天球像是個套在地球
外面的巨大球殼，是不動
的座標。
本來
地球每天自
轉一
周
，
赤道區的觀測者
就可以看遍整個天球
。
可
是白天
大氣散射陽光，所
以無法同時看到太陽與背
景的星星（超新星除外），
必須等到清晨或黃昏，才
能看到太陽附近比較亮的
內行星。至於
夜晚
看到的
星星，多位在
太陽對面的
天球壁上。地球繞太陽公
轉，
使得太陽在天球上的
位置會隨著四季改變，故
夜晚出現的星座也隨四季
改變，造成了物 換星 移。
因為我們只能看到地平線
上方的天空，所以台灣地
區
看不到天球南極附近的
星空。北極
附近的居民
永
夜時只見北天球的星空
天
天繞著天頂打轉，沒有四
季的物換星移可言
。
第
3章 從 地 球 看 星 空
4
圖3-1 天球、天球座標系、黃道、與黃道十二宮示意圖。
百寶箱3- 3
地 球自 轉 軸 的 變 動
地球的自轉軸傾角若發生改變，則地球上所看到
星星的位置，亦會隨之發生變化。
已知地球自轉軸會
有些短週期的小幅變化以及長週期的大幅變化。因月
球的攝動以及地球非正圓球形所造成的轉軸變化幅度
很小，約一百年不到百分之一度。大幅變化源於地球
的自轉軸每兩萬六千多年會像個超大型的陀螺
，慢慢
地繞著公轉軸畫圈圈，此種運動方式稱為進 動。進動
不僅會造成天球北極位置的改變，也會造成黃道十二
宮的日期與三、四千年前古巴比倫時代的日期不同，
而是往前移了一個星座，此種現象又稱為歲 差。
百寶箱
3-4
認 識星 圖 與 四 季 星空
在
88個星座中，黃道十二宮所
對應的十二個星座，是最為一般大
眾所熟悉的星座。這
88個星座都可
以在北天球星圖與南天球星圖（圖
3-
4
）上找得到。要認識星空，建議
不妨由北天球星圖上所標示的幾個
特殊星座入門。例如：要找到北極
星 的話 ， 春 天常 用 北 斗 七星 來 尋
找 ，秋 天 常 用的 則 是 Ｗ 形的 仙 后
座。牧夫座、室女座、獅子座的主
要亮星，形成春天裡很容易分辨的
春 三角。中國神話中的牛郎星、織
女星，與天鵝座尾部的天津四，一
起組成有名的夏 三角，夏天南邊可
看到天
蠍
座（圖
3-3）。秋
季
四 邊 形
是由飛馬座的肚子所構成。冬天的
獵戶座腰帶上有三顆星排成一列，
非常好認，還有明亮的天狼星所在
的大犬座、並排而立的雙子座、一
串 葡萄 鑽 飾 般的 昴 宿 星 團七 姊 妹
等，也都是秋冬星空中肉眼可見的
主要星星。
圖3-3台北都市中的天蠍座。都市夜間因為光
害，肉眼雖然看得到天蠍座，但看不到銀河。天蠍
座是在南邊的方向（星座之連線係人為劃上的）。
圖3-2 在阿里山所拍到的北極方向的星跡，最接近圓
心的就是北極星，其他星星像是在繞北極星旋轉（其實
是地球在自轉）。在台灣看不到南極附近的星座。
5
圖3-4 北天球星圖與南天球星圖。
地球自轉軸進動示意圖。
第
3章 從 地 球 看 星 空
6
3-2物換星移
瞭解日月星辰的移動方式
是從事天文觀測必備
的知識
。日常生活中，我們經常不自覺的利用太陽
估算時間與方位。
然而
太陽劃過天空的軌跡
會
隨著
四季以及觀測地點緯度的不同而改變。所以
台灣的
日出日落經驗並不適用於全世界。因此了解日月星
辰的移動方式也是現代人環遊世界時必備的常識
。
3-2.1 星體的運動
地球約每
24小時自轉一周
。北半球觀測者面對
天球北極
看天上星星每
1小時會
以天球北極為圓心
自
東向西
逆時針方向
移動
15度，1天約轉一圈，稱為
周日運動。
我們一天的時間是根據太陽連續兩次通
過中天子午線的時間距來制定的。天文上稱為太陽
日。因為地球繞著太陽公轉，所以地球真正自轉一
周的時間為恆星日，也就是遠方恆星連續兩次通過
中天子午線的時間距。恆星日比太陽日短，所以根
據太陽日所制定的時間表中，
每隔一天同一時間所
看到的同一顆星星，都向西
偏
移約一度（
360/365
度），一個月共
偏移
了
30度（赤經2小時）。如此過
了一年，同月同日同時刻的星空又會跟一年前的相
同，這種變化稱為周年運動。太陽系的成員因距離
地球比較近，在天球上的位置變動不會依照周年運
動的方式移動，而會出現順行與逆行的現象。
3-2.2太陽與星星的軌跡與日照時間
因為地球自轉的緣故，一天之間日月星辰的移
動軌跡，就像是繞著天球北極或南極打轉的同心圓
百寶箱
3-5
月 亮的 方 位
月亮所在的方位，可由日地
月三者之相對位置（
如下圖
）來
推算。
陰曆初一（朔 ）月亮位在太
陽與地球之間，因此夜晚看不到
月亮，是觀星的好日子。若太陽、
月亮、與地球剛好排成一直線，
則發生日 蝕現象。但因月球繞地
球公轉面與黃道面有一個夾角，
所以三者通常不會剛好排成一直
線。
陰曆初七的傍晚月亮出現在
天頂，此時太陽西下照亮了月面
的西側，使得月亮西明東暗，稱
為上弦 月。當我們傍晚放學回家
時，如果看到月亮掛在天頂，就
可估計當時約為陰曆上旬。
陰曆十五（望 ）地球位在太
陽與月亮之間，因此傍晚滿月從
東方升起，午夜到達天頂。若太
陽、地球、與月亮正好排成一直
線，則發生月 蝕的現象。
陰曆二十二的清晨月亮出現
在天頂，此時太陽東昇照亮了月
面的東側，使得月亮東明西暗，
稱為下 弦 月 。當我們清早上學
時，如果看到月亮掛在天頂，就
可估計當時約為陰曆下旬。
月球圍繞地球之日地月關係。
7
。這些同心圓軌跡皆平行於天球赤道，並以天球北
極或天球南極為共同圓心（圖
3-5）。對北半球的
觀測者而言，同心圓軌跡在天球北極到地平線之間
的星星，都都不會落入地平面之下。因為天球北極
與北方地平線的夾角（仰角），與觀測地點的地理
緯度相同。所以緯度愈高，不落入地平面之下的星
星也越多。
若不考慮大氣的折射效應，日照時間的長短可
由太陽停留在地平線上方的時間來決定。因此台灣
夏天的日照時間比冬天長。台灣與加拿大相比，台
灣冬天的日照時間比加拿大長；但夏天的日照時間
卻比加拿大短很多。在赤道地區，日照時間全年皆
為
12小時。在北緯66.5度以上的北極圈內，夏至時
太陽終日都不會落入地平線之下，是為永晝；冬至
時太陽終日都不會出現在地平線之上，是為永夜。
圖3-5 四個不同緯度地區所看到的星跡與太陽的軌跡。圖中深紅色區域表示在地平面之上，
黃色張角涵蓋天球南北緯
23.5度的範圍（即北回及南回歸線之間）。比較地平面上，掃過北
緯
23.5度的軌跡線與南緯23.5度的軌跡線，可知為何夏至日照時間長，冬至日照時間短。
百寶箱
3-6
追 蹤天 體
在晴朗的夜空，對著星空長期
曝光所拍攝的天文照片，可以記錄
下 不同 方 位 的星 星 移 動 軌跡 （ 圖
3-2）。這些星跡是地球自轉所造成
的星星的周日 運 動。使用天文望遠
鏡鎖定一個天體做長時間的觀察時
（ 如 觀 看 星 星 或 做 太 陽 黑 子 記
錄）
，地球自轉的效應會導致目標持
續的移位，造成觀測上的不便。
在
天文望遠鏡
上加裝
赤 道 儀 （
如下
圖
）
就可解決這個問題。
赤道儀的
原理就是利用一個與地球自轉速率
相同但
轉向相反
的馬達，
將轉軸對
準天球北極或南極，如此就可以
自
動追蹤星星了。
動動腦
3-2
算算看在台灣地區，春分、夏至、秋分、冬至時，
白天（日照）時間有多長？
第
3章 從 地 球 看 星 空
8
3-3 星星的亮度與顏色
藉由長時間曝光的照片（圖
3-6），我們可以看出星
星的顏色不大相同，每條星跡的粗細也不相同。天文學
家可以從星星的外觀顏色，進而推論星球表面溫度的高
低情形。表面溫度愈高，星星的顏色會愈偏藍色（最高
45,000
o
K）。表面溫度愈低，星星的顏色會愈偏紅色（最
低
2,500
o
K）
。太陽的顏色為黃色，表面溫度約為
6,000
o
K。
天文照片中，較亮的星星比較容易讓底片感光，造
成比較大的星點
或比較粗的星跡
。星星的明暗與星星本
身的發光能力
以及星星與我們之間的
距離有關。星星
看
起來
之明暗程度（亮度），稱為視星等或星等。視星等
的數字愈小，表示星星亮度愈大，看起來愈亮。如果我
們要比較星星本身發光能力的強弱（光度），就必須將
星星置於與地球相距
32.6光年之處，比較其明暗程度，稱
為絕對星等，絕對星等的數字愈小，表示星星本身的發
光能力愈強。絕對星等與星體發出的輻射能量有關。太
陽的視星等為
-26.8等，而絕對星等為4.8等。
一個穩定發光的恆星，質量愈大，表面溫度愈高，
輻射能量也愈高，因此絕對星等值愈小，顏色愈偏藍。
3-4 天文望遠鏡裡的大千世界
星空中，除了一顆顆閃亮的星星外，還有一些迷濛發
亮的區域，看起來很像是一團發亮的碎鑽或雲氣。比方
說，銀河是橫過星空最大一片迷濛發亮的區域。在乾爽
的的秋冬星空中，也可以在仙女座（圖
3-7）、金牛座、
獵戶座附近看到一團團較小的迷濛發亮區域。我們都知
道，在顯微鏡底下，一滴池塘的水所呈現出的景象，通
常是一個非常複雜的生物世界。同樣的，透過大型天文
百寶箱
3-
7
星 等與 亮 度
古人將夜晚所見最亮與
最暗的星星亮度分為六個等
級(1 至6等，6等為肉眼所能看
到最暗的星)，後來天文學家以
儀器測量，發現1等星比6等星
大約亮100倍，即每個星等間
的亮度差約2.512（100
0.2
）倍。
太陽的視星等為-26.8等，滿月
的視星等為-11等，除了太陽之
外，全天第一亮的恆星-天狼星
的視星等為-1.4等。但太陽系
內 的 行 星 由 於 距 離 地 球 較
近，有機會比天狼星還亮！
圖3-6 全天魚眼相機所拍
攝的星跡
。
圖3-7 仙女座M31螺旋大星
系，距離我們
230萬光年。M31
上方為
M32星系，下方為M110
星系，這兩個矮橢圓星系都是
M31的衛星星系。
9
望遠鏡去看這些大大小小的迷濛發亮區域，也能讓我們
看到一個截然不同的宇宙。這些區域，有些是與我們同
在一個銀河家族裡的星團與星雲，有些卻是與我們距
離非常遙遠的另一個銀河世界，這樣的銀河世界稱為
星系（圖
3-8）。天文望遠鏡所拍攝到的星團、星雲、
星系等照片，其壯麗的景象常令人歎為觀止，同時也揭
露了恆星誕生與死亡的祕密。
3-4.1星系
星系是由許多恆星、星團、星雲、塵埃等所組成
的大家庭（圖
3-8）。我們可以藉由觀察其他星系的外
觀與結構，來反推我們自己所處的星系（又稱銀河系）
的可能樣貌。
西元
1925年哈伯根據星系的外觀將星系
分
為螺旋星系（圖
3-7；圖3-9）、棒旋星系（圖3-10）、
橢圓星系（圖
3-11）、與不規則星系（圖3-12）
四大
類
。科學家目前認為我們的銀河系介於螺旋星系與棒旋
星系之間，只是棒狀結構較不明顯。
百寶箱
3-
8
漩 渦臂 的 真 相
科學家相信漩渦臂是一
個高密度的壓縮激震波，可
以壓縮進入的氣體。被壓縮
的氣體，密度增加，形成不
透光的暗塵結構。由於這些
區域的氣體密度高，重力收
縮盤的效率也比較高，容易
形成大質量的恆星。一但星
星開始形成，這些壓縮區域
就 轉 換 為 耀 眼 的 亮 星 群 集
區。這就是為什麼漩渦臂總
是前方有暗塵，後方卻明亮
璀璨的緣故。漩渦臂上的恆
星，質量大，溫度高，顏色
偏 藍 ， 因 為 質 量 大 燃 燒 得
快，所以壽命短。
圖3-8 銀河系正視圖與側視圖。
動動腦
3-3
為什麼本銀河系（太陽所
在的星系）在夜晚星空中，看
起來像 一條橫 過天 空的 河流
（銀河）？
第
3章 從 地 球 看 星 空
10
螺旋星系的外觀結構像是一個荷包蛋（圖
3-8），
中央的核球是一個恆星密集的區域，外圍的盤面是由
明
亮的
漩渦臂
與高密度暗塵氣體
所構成。星系盤面上、
下方的空間稱為銀暈。銀暈中散布著稀疏點點的球狀
星團，各以不同的旋轉面繞著核
球
打轉。若兩個星系相
撞（圖
3-9），可能會改變
原來星系
的結構，造成另一
個複雜的立體
星系
結構。
棒旋星系
（圖
3-10）
也有漩渦臂與高密度暗塵氣
體，但是核球結構比較複雜，成因仍是目前的研究課題。
橢圓星系（圖
3-11）
只有中央的核球，沒有明亮的
漩渦臂，也缺乏吸光的高密度暗塵氣體
。
不規則星系
沒有明顯核球結構。
距離我們很近的
大、小麥哲倫雲星系（圖
3-12）
就屬於不規則星系
。
百寶箱
3-
10
常用 天文 距 離單 位
光速 ：每秒約
30萬公里。
1光年：光速在一年所走的距離。
1AU（一個 天 文 單位 ）：地球與
太陽的平均距離，若是以光速來
走，約需
8分鐘。
1pc（一個秒差距）：以地球最長
的天文觀測底線（
2AU）觀測視
差角達到兩角秒的天體距離。一
個秒差距約相當於
3.26光年。
角 度 換 算 ：
1度=6角分=3600角
秒。
圖3-10 天爐 座 棒 漩 星 系NGC
1365是個巨大的棒漩星系，距
離我們約六千萬光年。
圖 3-11 室 女 座 橢 圓 星 系
M87，是室女座星系團中最大
的一個，距離我們約四千萬
光年。
圖3-9 獵犬座M51螺旋星系與
其伴侶
NGC5195星系。距離地
球約
2500光年。
圖3-12大麥晢倫雲星系，泰半
位在劍魚座，是很靠近我們的
不規則星系，與我們的銀河系
同屬於本星系群。
百寶箱
3-
9
本 星系 的 小 檔 案
太陽所在的銀河系直徑
約
10萬光年（圖3-8），中央核 球
直徑
約
2萬光年。銀河系中心
約在人馬座的方向，在直徑約
30億公里的範圍內
（約土星公
轉軌道的大小）
，集中了一群
擁擠高溫的恆星，
總質量約
50
萬個太陽的質量，
放出強烈的
無 線 電 波 及紅 外 線 ，正中心
可能有個大黑 洞。銀河盤面上
的恆星、星雲、星團都繞著銀
河中心打轉，
愈靠中心公轉週
期越短，但是切線速率未必比
較快。這是因為銀河系的質量
不是完全集中於銀河中心，而
是分散於核球與盤面上之故。
動動腦
3-4
太陽離銀河中心3萬光年，
以每秒約250公里的切線速率繞
著銀河中心打轉。算算看太陽繞
銀 河 中 心 公 轉 一 圈 約 須 多 少
年？
11
3-4.2 星團與星雲
星團可分為球狀星團（圖
3-13）與疏散星團（圖3-14），
同一個星團中的星星幾乎是同時期形成的。
球狀星團多位在銀暈之中，由質量較小的年老星星所
組成。因為質量小的恆星核融合反應速率較慢、壽命較長，
所以目前所見銀河系中球狀星團的星星年紀都很大了。
疏散星團多位在漩渦臂中，由質量較大的年輕星星所
組成。因為質量大的恆星核融合反應速率較快，壽命較短，
所以通常看不到由老星星所組成的疏散星團。
星雲的形成與星球的誕生與死亡有密切的關係。星雲
根據其外型可分為瀰散星雲與行星狀星雲。
表
3-1
根據星雲
的成因，可將星雲進一步區分為與恆星死亡有關的行星狀星
雲與超新星遺跡，以及與恆星誕生有關的暗星雲、反射星
雲、與發射星雲。反射星雲、發射星雲、暗星雲就像地球
上的積雲一般，可以組成各種有趣的圖案，如獵戶座馬頭星
雲（圖
3-21）、獵戶座鳥狀星雲（圖3-22）、天鵝座北美洲
星雲（圖
3-23）等。
表
3-1 星雲的分類
暗星雲：
高密度氣體或塵埃位在觀測者與恆星之間，擋住星光
而形成暗星雲。（圖
3-21）
暗
星
雲
反射星雲：
高密度氣體或塵埃反射附近恆星的光。反射星雲顏色
由恆星的光色來決定藍色或黃色。（圖
3-14與圖3-20
中藍色雲氣）
與恆星誕生有關：
恆星形成之初，恆星
風尚未把四周雲氣吹
散。因此四周雲氣反
射、吸收、或遮掩恆
星之光與熱所造成之
亮雲氣或暗雲氣。其
中恆 星 風 與 太 陽 風
相似。
發射星雲：
原始雲氣吸收附近恆星所放出之光與熱，被加熱游離
而發光。原始雲氣，如氫與氦，多發紅光。但也會
發出紅外光與微波。（圖
3-20與圖3-23中紅色雲氣）
瀰
散
星
雲
超新星遺跡：
超新星爆炸的雲氣，與巨大質量恆星死亡有關。（圖
3-17；圖3-18；圖3-19）
行星狀星雲
與恆星死亡有關：
超 新 星 爆 炸 或新 星
爆炸
行星狀星雲：
新星爆炸的雲氣，與中等質量恆星死亡有關。（圖
3-15；圖3-16）
亮
星
雲
圖3-13 半人 馬座球 狀
星團--ω星團，是我們
銀河 系中 最 大的 一個
星 團 ， 距 離 我 們 約
15000光年，裡頭約包
含了 一千 萬 顆的 較年
老恆星。
第
3章 從 地 球 看 星 空
12
圖3-22 獵戶座鳥狀星雲：M42
（鳥身）與
M43（鳥頭）
。中心
有恆星誕生的區域。
圖3-23 天鵝座NGC 7000
北美洲星雲。
圖3-21 獵戶座馬頭暗星雲，
直徑約
3光年。
此暗影是因高
密度暗塵氣體遮住背景之紅
色發射星雲的光線而形成的
有趣圖案。
圖3-14金牛座疏散星團--
昴宿星團M45，俗稱「昴
宿七姊妹」，距離我們約
410光年。
圖 3-15 天 琴 座 M57
環狀星雲。這個行星
狀星雲是一顆正在邁
向死亡中的恆星噴發
出氣體的現象，藍色
的部份是氦氣，綠色
的部份是離子化的氧
氣，離中心最遠紅色
的部份是離子化的氮
氣。
圖3-16 天龍座
NGC6543貓眼星
雲。這可能是一個雙
星系統的新星爆炸所
產生的行星狀雲氣。
圖
3-17
金牛座
M1蟹狀星雲，是
宋朝時期所觀測
到的超新星（晝可
見）爆炸的遺跡。
圖3-20 人馬座M20三裂星
雲。直徑
50光年，距離地球
3000光年。
圖3-19 獵戶座旁的巴納德環
為超新星爆炸的遺跡。
圖
3-18
天鵝座NGC 6992
面紗星雲，是超新星爆炸後
的遺跡。
13
3-4.4 億億萬萬個世界
西元
1990年，聞名全球的美國哈伯太空望遠鏡發射
升空，是一具口徑
2.4公尺的反射式望遠鏡，置於地球
低衛星軌道上
(600公里高空)，由地面控制。由於哈伯
望遠鏡置於大氣層之外，可以提供比地面的望遠鏡高十
倍的攝影品質，達到
0.1角秒解析度，提供了許多鮮艷
的太空天體照片
，也提供許多前所未有的遙遠宇宙的天
體影像（圖
3-24），擴大了人類對宇宙的視野。
西元
1929年
，美國天文學家哈伯觀測發現，距離我
們愈遠的星系，遠離我們的速率愈快，且遠離速度與距
離成正比，證明了宇宙正在膨脹之中。
哈伯太空望遠鏡
就是為了紀念哈伯這項重要發現而命名。
目前天文學家
估計宇宙中的星系數量約有五百億個以上，比早期科學
家估計的多上五倍，而星系又有成團聚集的情形，通常
由一百個至上千個左右的星系構成星系團，數十個星系
團又集合成超星系團。
宇宙究竟有多大？有多少超星系
團？有多少看不見的物質？有多少未知的能量？這些都
是目前科學家努力想要探究的迷團！
圖3-24
哈伯望遠鏡所拍攝的北 天 深 空 影 像
(左圖)與南 天
深 空 影 像
(右圖)。影像中，星系或正面或側面向著我們，
其中有些光譜顏色偏紅，正在遠離我們。這兩張深空影像皆
拍攝到距離約
120億光年的星系，當時的宇宙還在襁褓之中
呢！
百寶箱
3-
11
尋 找外 太 空 的 文 明
宇宙中的星體、星系除
了發出可見光之外，也發出
各 種 肉 眼 偵 測 不 到 的 電 磁
波 ， 其 中 無 線 電 波 波 長 最
長，輻射源能量較低，有可
能來自外太空的文明，一向
為科學家或科幻電影用來尋
找 地 球 外 生 命 （
ET ；
Extra-Terrestrial）或為未明飛
行 體 （
UFO ； Unidentified
Flying Object）來源的工具。
1980年，美國新墨西哥州設
立世界上最大的「孔徑合成」
無線電望遠鏡，叫做「巨大
天線陣」（見下圖）。無線
電望遠鏡利用干涉原理，可
以分成許多小天線，並散開
很遠，以增加解析的能力。
「巨大天線陣」最大的觀測
能力為直徑36公里，所能達
到的最好的解析率是0.05角
秒，已觀測到許多強烈的無
線 電 波 源 ， 推 論 都 是 中 子
星、黑洞等核心。但是，尚
未有證據指出外太空文明存
在。
第
3章 從 地 球 看 星 空
14
本章重點整理
1. 國際天文聯合會將全天的星空統一劃分為88個區域，也就是88個星座。
2. 天球座標由赤經與赤緯所組成。赤經以時間為單位，赤緯以角度為單位。赤經以
春分點為
0時。赤緯與地理緯度類似。
3. 地球的自轉造成星星的周日運動，必須在望遠鏡上加裝赤道儀才能追蹤星星或對
太陽、月亮做長時間的觀測。
4. 當地球繞太陽公轉時，太陽投影在天球上的移動視軌跡稱為黃道。
5. 星星的周年運動是因為地球的公轉以及採用太陽日做為計時標準所造成的。
6. 天球北極的仰角與北半球觀測地點的地理緯度相同。
7. 天體的赤緯與天球北極的夾角，小於天球北極的仰角時，天體只會在天上打轉，
不會落入地平面之下。
8. 星星表面溫度愈高，顏色愈偏藍色；星星表面溫度愈低，顏色愈偏紅色。
9. 我們看到的星星亮暗程度（亮度），稱為視星等。視星等的數字愈小，表示星星
看起來愈亮。星星的亮度與該星星的光度及其距離我們的遠近有關。
10. 假想將星星移到一個距離我們相同的位置，再比較它們的亮暗程度，可得到星星
的絕對星等，代表星星真正發光能力的強弱（光度）。
11.
一個穩定發光的恆星，質量愈大，表面溫度愈高，輻射能量也愈高，因此絕對星
等值愈小，顏色愈偏藍。
12. 星空中迷濛發亮的區域，可能是星系、星團、或星雲。
13. 星系由星星、星團、星雲、塵埃等組成。
14. 星系依其外觀可分為螺旋星系、棒旋星系、橢圓星系、與不規則星系。
15. 星團可分為球狀星團與疏散星團。
16. 球狀星團多位在銀暈之中，由質量較小的年老星星所組成。
17. 疏散星團多位在漩渦臂中，由質量較大的年輕星星所組成。
18. 星雲的形成與星球的誕生與死亡有關。根據外型區分，星雲可分為瀰散星雲與行
星狀星雲。根據成因區分，星雲可分為與恆星死亡有關的行星狀星雲與超新星遺
跡，以及與恆星誕生有關的暗星雲、反射星雲、與發射星雲。
19. 美國天文學家哈伯觀測發現，距離我們愈遠的星系，遠離我們的速率愈快，且遠
離速度與距離成正比，證明了宇宙正在膨脹之中。
20. 哈伯太空望遠鏡提供許多遙遠宇宙的天體影像，擴大人類對宇宙的視野。
15
習題練習
1-2題為題組
右表為冬季大三角（參宿四、
天狼星、南河三）的顏色、距離、
視星等的資料，請回答
1-2題。
1. 關於冬季大三角的溫度高低，何者正確？ (A)甲＞乙＞丙 (B)乙＞丙＞甲 (C)
乙＞甲＝丙
(D)甲＞丙＞乙。
2. 下列敘述何者錯誤？ (A)甲、丙看起來一樣亮 (B)乙看起來最亮 (C)甲的發
光強度比丙大
(D)甲的絕對星等數字會比丙大。
3. 下列哪些為北緯40度地區所見的恆星視運動示意圖？
4. 關於星座盤的敘述，何者有誤？ (A)將觀測日期對齊觀測時刻 (B)將星座盤舉
起，仰頭觀測
(C)擺在桌上低頭觀測，橢圓內的星空即為當時的星空 (D)不同
的日期搭配不同的時刻，可能會看到相同的星空。
5. 下列哪一項關於太陽之天球座標敘述是正確的？ (A)春分時太陽位在赤經0小
時、赤緯
0度 (B)秋分時太陽位在赤經12小時、赤緯0度 (C)夏至時太陽位在赤
經
18小時、赤緯+23.5度 (D)冬至時太陽位在赤經18小時、赤緯-23.5度。
6. 下列敘述何者正確？ 月蝕可能發生的時間為 (A)陰曆初一 (B)陰曆初七 (C)
陰曆十五
(D)陰曆二十二 (E)以上日期皆可能發生。
7.
下列敘述何者正確？
日蝕可能發生的時間為 (A)陰曆初一 (B)陰曆初七 (C)
陰曆十五
(D)陰曆二十二 (E)以上日期皆可能發生。
8. 下列敘述何者正確？ 球狀星團(A)都位於十萬光年之外 (B)都位在漩渦臂中
(C)是由質量小的星星所組成 (D)顏色多呈現藍色。
9. 下列哪一項敘述是錯誤的？ (A)超新星爆炸時，白天可能也看得見它的星光
(B)
昴宿星團中的星星死亡時會發生超新星爆炸
(C)超新星爆炸的遺跡就是行
星狀星雲
(D)宋朝時所見的客星就是爆炸中的超新星，它的遺跡目前仍舊可見。
10. 下列何者正確？ (A)本星系為橢圓星系 (B)太陽位在本星系的銀暈中 (C)黃道
十二宮沿著銀河分布
(D)大、小麥哲倫星系與本星系隸屬同一個星系團。
顏色
距離
視星等
(甲)參宿四
紅色
500光年
0.4等
(乙)天狼星
白色
8.6光年
-1.5等
(丙)南河三 黃白色
11光年
0.4等