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年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別：三等考試
類 科：天文
科 目：天文學
考試時間：2小時 座號：
※注意：
禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
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一、我們偶爾會聽到要閏秒，主要因為地球自轉越來越慢之緣故，請問造
成地球越轉越慢最主要的原因為何？（10 分）
而上述之機制會同時造成月球離地球越來越遠，請問原因為何？（10 分）
二、主序星的能量來源為氫核融合反應，要使氫核融合發生，必須將二個
質子拉近到距離約 10-13 公分，使核力產生作用，這必須要讓質子有足
夠的動能才能突破質子之間的「庫侖障蔽（Coulomb barrier）」，如果
質子的動能是由熱運動而來（稱之熱核融合），依古典物理估計，溫
度須達到約 1010 度K才能完成，但事實上主序星核心的溫度僅約 107
度K左右，請問為何在如此「低溫」下，主序星仍能有足夠的氫核融
合反應率維持其持續輻射？（10 分）
主序星星內的氫核融合反應主要分成二種，一為質子-質子鏈
（proton-proton chain），一為碳氮氧循環（CNO cycle），而碳氮氧循環
要在大質量恆星中才比較重要，請問原因為何？（5分）
在大質量恆星演化時，許多較高原子序的元素會不斷經由複雜的核融
合產生，但當鐵26
56
Fe
產生後，卻無法藉由熱核融合反應使26
56
Fe
變成更
高原子序的核種，請問原因為何？（5分）
事實上我們地球上仍有發現少量比鐵更重的元素（稱之超鐵元素，如
金、鈾等），請問這些元素又是如何產生的？請描述其過程。（10 分）
代號：
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三、小質量恆星死亡後，最後可能留下一顆白矮星，白矮星是表面溫度非
常高，發光功率卻很低的星，然而白矮星既然是一顆已死亡恆星，恆
星內部已無核融合反應，請問其為何能持續發光？（5分）
由亮度與表面溫度推估，白矮星非常小，大約與地球差不多，但其質
量約與太陽相當，在如此高的密度下，表面重力場非常強，就算白矮
星溫度高，也無法以其熱壓力平衡重力，而天文學家發現是「電子簡
併壓」平衡了白矮星的重力，請問何謂「電子簡併壓」？它又是如何
產生強大的壓力來平衡白矮星的重力？（15 分）
依上述機制，天文學家可以計算出白矮星的質量與半徑關係，並發現
白矮星的質量有上限。因此在大質量恆星死亡後，留下的緻密天體不
是白矮星，而可能是中子星，中子星半徑比白矮星更小，約十公里左
右，但質量通常比白矮星還大，而天文學家認為僅用「中子簡併壓」
恐怕無法解釋中子星重力平衡問題，以致於中子星的質量與半徑關係
至今仍是天文學上未解難題之一，請問原因為何？（5分）
四、2019 年天文學的一件大事就是公布了人類第一次拍到了在 M87 的黑洞
剪影，事實上，天文學家基本上已早知我們的宇宙存在著黑洞，依質量
分類，可分為恆星級黑洞，其質量約為數倍之太陽質量，與超大質量黑
洞，其質量約為太陽質量的數百萬倍至百億倍。
孤立的黑洞僅能發出極微弱的霍金幅射，以人類目前觀測能力尚無法
觀測這種幅射，請問天文學家大多是利用觀測那一種天文物理的現象
去研究黑洞？而又是主要觀測那些天體分別去研究上述二種黑洞？
（10 分）
關於銀河系外的超大質量黑洞，除 M87 目前可用直接顯影的方式觀
測，請問天文學家是觀測到那些的現象，進而推論出這些現象是由於
存在著超大質量黑洞所造成？（10 分）
天文學家已發現我們銀河系中心有一超大質量黑洞（約 460 萬倍太陽
質量），請問天文學家主要是觀測什麼現象得知其存在？（5分）