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主題介紹 ─ 太陽系的前世今生

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壹、為什麼選定「太陽系的前世今生」為 2013 年探討主題 ：

         近幾年來天空中總有著很多精彩的天文景觀值得期待，包括彗星通過近日點 (perihelion) 的動態 (例如預估 11 月 29 日通過近日點的 C/2012 S1 (ISON) 彗星可能亮如 滿月 時的 月球 一般)、 流星雨 極大期，若月光不甚亮和天候佳的話是值得觀看。還有， 太陽黑子 (Sunspot) 的 11.2 年 活動周期 也將達到 高峰期 。在前一周期 (編號第 23 周期) 極大期後，延續數年太陽表面黑子不活躍現象，所造成的 太陽系 (Solar system) 內部的太空氣象 (Space weather) 似乎也即將改變。在 2013 年裡，除了北極圈附近的 北極光 (Aurora borealis) 和南極圈附近的 南極光 (Aurora australis) 現象將會令人驚嘆外，大家關心的極端氣候變化會不會也跟著改觀呢？我們可樂觀地拭目以待。

         AEEA 天文教育資訊網 在匆匆的時光中已默默地度過 12 歲生日了。 回顧這些年來的更新歷程，由凌亂無序到每月主題式的呈現，仿如剛在學步的小孩隨著每月主題內容的增進而成長茁壯， 至今似乎也該擬定年度主題作為目標的時刻了。 那麼 2013 年度探討些甚麼主題？在歷經 2012 年度的「馬雅世界末日預言」精神震撼後， 感受到人們對於大自然規律循環特徵的解讀，個自有一番驚人不安的揣測而營造出不少危言聳聽的災難預言、讓謠傳足以興風作浪， 以及世人對於極端氣候變化的不安，在加上預估 2013 年太陽表面活動將達到 11.2 年 活動周期 的 高峰期 ，•••等等許多與 太陽 有相關的現象有待釐清。

          到底怎樣以簡短篇幅來介紹與太陽相干的林林總總呢？ 是不是僅介紹現在觀測中的 太陽表面現象 就夠了？ 要不要再添加上科學家對於這些現象的瞭解與它來龍去脈的推測？ 能不能進一步也系統地介紹天文學家對於 太陽系外行星 (exoplanets)、 恆星 (stars)、 星系 (galaxies)、甚至宇宙時空 的起源與演化，以及彗星與小行星體撞擊行星、生命起源的推測與目前的瞭解 ，•••。再三思索下，終於決定在這一年裡，與大家來分享 「太陽系的前世今生」。 我們依序時間的演化，首先介紹宇宙史觀與宇宙起源學說、觀察瞭解恆星和星系的形成與演化、恆星一生對星空的影響，其次詳述 太陽 和 太陽系 裡的種種現象，最後說明針對這些現象我們應俱有的大自然態度。

　

貳、宇宙史觀與大霹靂學說：

中國古代對宇宙的思維 古代歐亞對宇宙的思維 古希臘思辯宇宙時期對宇宙的思維 古希臘球形大地時期對宇宙的思維 古希臘同心球宇宙時期對宇宙的思維 古希臘天文量測時期對宇宙的思維
匯整古希臘宇宙思維的托勒密的地心體系 15 世紀哥白尼首倡的日心體系 中古歐洲的第谷體系宇宙觀 20 世紀前的宇宙觀演進 宇宙膨脹的論點與觀測 大霹靂學說與宇宙背景微波輻射觀測
大霹靂說的理論驗證與新近觀測 20 世紀初的宇宙規模大辯論 20 世紀末的宇宙規模大辯論 牛頓的「萬有引力」概念 愛因斯坦狹義相對論中的相對時空概念 愛因斯坦廣義相對論中的彎曲時空概念
Margaret Geller 發現星系長城和 Vera Rubin 的暗物質論點 宇宙自然法則之大辯論 大霹靂學說的依據 大霹靂學說的視界問題 (Horizon problem) 大霹靂學說的曲面空間平坦 (Flatness) 問題 大霹靂學說的原始物質豐度 (Abundance of primordial elements) 問題
有別於大霹靂學說的準靜態宇宙模型 有別於大霹靂學說的牛頓力學改良 (MOND) 模型 有別於大霹靂學說的遲緩光 (Tired light) 模型 有別於大霹靂學說的電漿宇宙模型 渾沌膨脹的宇宙起源觀點 旋論鏡像的宇宙起源觀點
迴圈狀無止盡的宇宙起源觀點 起初 神創造天地 ─ 時空和物質初現 大暴脹時期 ─ 夸克等基本粒子期呈混沌狀 電弱時期 夸克時期 強子時期
輕子時期 光子時期 太初核融合 物質主導時期 復合時期 黑暗時期
大尺度結構 宇宙物質分佈實況 史隆長城 我們在這裡 大霹靂的迴響 ─ 餘暉 漣漪狀的絲狀結構
重子不對稱性問題 暗能量 暗能量主導宇宙宿命？ 暗物質 暗物質與暗能量所扮的不同角色 其他大霹靂？
平行宇宙 彎曲的宇宙有中心嗎？ 最新宇宙背景輻射圖示宇宙年齡約 138 億歲了！

     
　

叁、恆星、星系的誕生與演化

首顆恆星誕生的前奏曲 首批恆星誕生的曙光 恆星誕生的溫床 恆星群誕生的奧秘 老鷹星雲裡恆星風的雕塑 佈滿塵埃的雪球雲氣裡是恆星誕生的地方
大麥哲倫星雲內的 N11 恆星形成區和蜘蛛星雲 船底座大星雲 天鵝星雲裡的塵埃與分子氣體 圖示恆星的形成 恆星育嬰室 NGC 602 恆星育嬰室 NGC 604
船底座大星雲的雲柱頂端 船底座大星雲內雲氣柱峰的奧秘 恆星與臨近環繞的行星間的互動關係 雛恆星的噴流現象 雛恆星誕生時的景觀想像圖 揭示恆星誕生時的故事
DNA 部分材料和蛋白質環繞在恆星附近 如雨般落入我們銀河系旋轉盤面裡來的氣體星雲 圖示行星系統的形成 行星誕生過程中存亡的第一道關鍵時刻 三裂星雲的雛星群 玫瑰星雲 NGC 2244 之刺
半人馬座 ω 球狀星團紅外光影像 第 2 型類星體 (Type 2 Quasar)
螺旋星系盤面 星系大融合起舞步驟 星系合併中的現象 環狀星系 AM 0644-741 Arp 148 ZW II 96
星系核心的黑洞噴流 哈柏太空望遠鏡看見深空大量的星系 星系的形成 哈柏的星系類型 Abell 370 Abell 1689 附近的彎曲時空
蝌蚪星系 (UGC 10214，Arp 188) M 31 與 M 32 碰撞證據 車輪星系 初期宇宙的大星系 遙遠群聚的星系團紅外光影像 早期宇宙裡最年輕最明亮的星系之一 Abell 1689 - zD1
MS1054 星系團 星系大都會 CIG J02182-05102 遠古星系團 CIG J02182-05102 仍在生成恆星 宇宙邊緣的星系都會　COSMOS-AzTEC3 HDF 130 英仙座星系團（Perseus Cluster，Abell 426)
Abell 520 (Train Wreck Cluster) Abell 1758 Abell 2744 (Pandora's Cluster) 矩尺座星系團 (Norma Cluster，ACO 3627，Abell 3627) MACS J0717.5+3745 史蒂芬五重星系 (Stephan's Quintet)
Hydra A 鳳凰座星系團（Phoenix Cluster，SPT-CL J2344-4243) 星爆星系 M 82（NGC 3034，雪茄星系） 棒旋星系 NGC 3079 觸鬚星系 (Antennae Galaxies，NGC 4038/NGC 4039，Caldwell 60/61) 仙女座星系（Andromeda Galaxy，M 31，NGC 224)
1E 0657-56 直接證實暗物質


　

肆、恆星的一生

星球演化的奧秘 (赫羅圖) 星球演化的奧秘 類似太陽的恆星垂死時所產生的 NGC 6537 星雲 蝴蝶星雲 NGC 2346 貓眼星雲 NGC 6543 愛斯基摩星雲 NGC 2392
NGC 6751 NGC 2440 年輕小型行星狀星雲 NGC 7027 超新星殘留雲氣 蟹狀星雲 M 1　 螺旋星雲 NGC 7293
環狀星雲 M 57 SN 1987A 超新星 麒麟座 V 838的迴光現象 環繞恆星的塵埃盤面 環繞恆星的塵埃環與盤面 M 4 裡的白矮星
北落師門星周盤面 N132D 超新星的震波 太空望遠鏡裡的 SN 1604 影像 Tycho 超新星殘留物 螺旋星雲 NGC 7293 GRB 020813
GRB 050709 NGC 4374 (M 84) 的旋轉黑洞 　 　 　 　

　

伍、太陽系是我們的家

銀河系暈 (Galactic Halo) 銀河系核心的高熱氣體 銀河核心黑洞 ─ 人馬座 A*（Sgr A*） 太陽系是我們的家 地球在太陽系的位置 太陽在銀河系的位置
太陽系的鄰居 銀河系的鄰居和銀河系所在的本星系群 太陽系家族成員 行星公轉特徵 太陽和行星的自轉特徵 類地行星
類地行星的結構特徵 類地行星的運行特徵 類地行星的大氣 類木行星 類木行星的結構特徵 類木行星的運行特徵
類木行星的面貌 類木行星的大氣 行星的磁場特徵 矮行星 小行星帶 庫柏帶
特洛伊小行星與特洛伊小衛星 木星的衛星 伽利略衛星 土星的衛星 土星的環 天王星環與衛星系統
歐特雲 ─ 不活躍彗星的家鄉 誰是太陽系裡的老大？ 太陽與其他星體體積大小比一比 循規蹈矩的行星 頑皮的衛星群 潮汐力的作用
潮汐鎖定的現象 彗星外觀 塵埃尾和離子尾 彗星運行時的彗尾 古代中國天文記載裡的彗星圖像 旋轉外噴的哈雷彗星核
流星與隕石 獅子座流星雨與 Tempel-Tuttle 彗星 被撕裂的修梅克•李維九號彗星 絕大多數彗星的結局 彗星通過近日點 近地小行星
海王星內天體 ─ 半人馬小行星 海王星內天體 ─ 海王星特洛伊小行星 海王星外天體 ─ 庫柏帶共振小行星體 海王星外天體 ─ 冥族小行星體 海王星外天體 ─ 黃道離散天體 太陽系的形成和演化 ─ 太陽星雲
太陽系的形成和演化 ─ 行星的形成 太陽系的形成和演化 ─ 類地行星胚胎 太陽系的形成和演化 ─ 微行星 太陽系的形成和演化 ─ 行星遷移 太陽系的形成和演化 ─ 後期重撞擊 太陽系的形成和演化 ─ 後期重撞擊之後
太陽系的形成和演化 ─ 衛星 太陽系的形成和演化 ─ 行星衛星與行星環系統 太陽系的形成和演化 ─ 長期的穩定 太陽系形成初期的可能情景 　 　

　

陸、太陽內部是個什麼東西？

圖示由內到外的太陽結構和表面現象 太陽的前世風華 氘-氚核融合 質子-質子鏈反應 核融合與能量釋放 碳氮氧循環
熱碳氮氧循環 (HCNO cycle) 太陽內部組成的秘密 太陽內部能量的傳導模式 太陽內部能量的輻射模式 不同的恆星質量內部傳遞能量的順序與比例 太陽內部能量的對流模式
對流層南北半球的流動與形成的磁場 太陽內部擺不平的能量 恆星內部的重力和熱壓力對抗 超新星爆發仍將會保留下高密度的核心 太陽的身份記載 太陽可能是二代恆星

　

柒、太陽表面的風采

太陽表面的風采 光球層 (Photosphere) 色球層 (Chromosphere) 日冕 (Solar Corona) 米粒組織 (Granule) 針狀體 (Spicule)
日珥 (Prominence) 如海嘯般的日震景觀 太陽磁場惹的禍 太陽黑子 (Sunspot) 觀察太陽黑子的移動可以知道太陽的自轉情形 光斑
閃焰耀斑 (Flare) 日冕物質拋射 (Coronal Mass Ejection，CME) 太陽風 (Solar wind) 從日冕洞竄出形成太陽風 太陽磁層 (Magnetrosphere)

　

捌、恆星風的真象

恆星風（Stellar Wind） 恆星風和雛恆星震波的傑作 舞蹈中的太陽風 太陽風的形成 往外吹襲的太陽風 星球磁力圈
地球的磁場和磁層 太陽磁場和太陽風塑造出的太陽磁圈 日冕物質拋射形成太陽風與行星的關係 盾形震波 (Bow Shock) 行星盾形震波的形成 太陽盾形震波阻擋從銀河中心來的星系風吹襲
獵戶座星雲內和 M17 裡的盾形震波 極光 (Aurora) 繽紛的極光 木星上的極光 土星上的極光變化 太陽風造成了彗星各方向不同形狀與組成份的彗尾
紫外光和太陽風可能誘導出冰冷太空中有機化學反應 星際分子雲核裡的氨基乙酸 新恆星誕生的激波與生命有機物質的關聯 在宇宙早期發現生命素材 生命素材分子與行星的可能關聯 彗星尾裡找著的生命素材分子
C/2012 S1 世紀大彗星接近了 太空風帆 　 　 　 　

　

玖、太陽表面的活動

太陽表面的活動 太陽公轉的曆法故事 冬至和夏至的週期 近日點與遠日點 地球繞行太陽公轉形成星空變化的規律時間 北極在哪？
自轉中的太陽表徵 行星際磁場 (IMF) 帕克螺旋 太陽黑子周期 太陽表面的活躍周期 太陽黑子的生成機制
太陽黑子下方的磁力線分佈結構 太陽周期 太陽黑子周期對地球的影響 400 年來的太陽黑子觀測史 400 年來的太陽黑子觀測史和地球大氣層中 14C 變化量 太陽磁場和太陽風營造的太陽圈籠罩保護著太陽系
以地磁指數預測太陽活動周期的震幅 劇烈的太陽閃焰耀斑和日冕物質拋射活動 衝向地球的劇烈日冕物質拋射 受太陽風影響的地球環境

　

拾、目不轉睛地盯住太陽變化的太空觀測衛星
　
拉格朗日點 (Lagrange points) 上的太空觀測衛星 太陽與太陽圈觀測台 (SOHO) 日冕物質拋射物質 (CME) 太陽動力學天文台(SDO) 日震 日地關聯天文台(STEREO)
日冕物質拋射 (CME) 陽光衛星 (Yohkoh) 軌道太陽天文台 (OSO)、先進合成探索器 (ACE) 太陽過渡區與日冕探測器 (TRACE) 太陽極大期任務衛星 (SMM) 先鋒無人探索計畫 (Pioneer program)
先鋒 11 號（Pioneer 11） 先鋒 10 號與先鋒 11 號攜帶的鍍金鋁版圖案 航海家號探索計畫 (Voyager program) 航海家 1 號（Voyager 1） 航海家 2 號 (Voyager 2)

　

拾壹、太陽與地球密不分的角色關係

太陽與地球密不可分的角色關係 行星系統裡可能的生命起源 地球大氣層 地球各層大氣層 天氣一詞與氣候不同 氣候變化
大氣環流 緯度環流 噴射氣流 溫鹽環流 洋流與氣候 聖嬰現象與反聖嬰現象
北極震盪與南極震盪 地震帶 環太平洋火環地震帶 太陽對地球演化的影響 行星演化五步驟 適合生命孕育與繁衍條件的形成
溫度條件在生命存活過程中的影響 地球自轉的奧秘 地球自轉與公轉之間的奧秘 地軸進動的奧秘 地軸的進動與章動 潮汐力的奧祕
潮汐鎖定現象使得月球總是以相同的這一面朝向地球 白道是月球繞行地球的公轉軌道 月球的運行軌道 地球上活躍的生命 微生物處處逢生 生機盎然的深海生態
文明孕育初期的可能存活之地 長胖中的地球 地球大氣層高空的水氣 彗星衝入地球大氣層形成宇宙雨 增重中的地球 宇宙雨帶來的太空禮物？
喜瑪拉雅山東西兩側的差異環境

　

拾貳、彗星傳奇

彗星的結構 彗星會長尾巴 彗星會有不同形狀的尾巴 霍姆斯彗星（17P/Holmes）遠紅外波段影像 彗星的成分組成 彗星的家鄉
小行星與彗星的來源 歐特雲 (Oort cloud) 歐特雲的起源 伯利恆星 伯利恆星的聖經記載 伯利恆星的路徑考證
古畫中彗星的移動示意著神使者所在之星圖 長沙馬王堆三號西漢墓帛書中 29 幅彗星圖 貝葉掛毯（Tapisserie de Bayeux) 版畫中的 1833 獅子座流星雨 巴比倫人對於哈雷彗星接近地球時的觀察描述 歐洲古代天文裡的彗星角色
凱撒彗星（公元前 44 年大彗星，Caesaris astrum） 中國古天文的哈雷彗星 (1P/Halley comet) 記載 歷次哈雷彗星回歸時的編號與近日點時間表列 1106 年大彗星 (X/1106 C1) 1577 年大彗星 (C/1577 V1) 1680 年大彗星 (C/1680 V1，Gottfried Kirch 彗星或牛頓彗星)
1744 年大彗星 (C/1743 X1，歇索彗星或克林肯伯-歇索彗星) 1811 年大彗星（C/1811 F1） 1843 年大彗星（C/1843 D1） 多納蒂彗星 (Comet Donati， C/1858 L1、1858 VI) 1861 年大彗星（C/1861 J1、1861 II） 1882 年大彗星（C/1882 R1、C/1882 II、C/1882b）
1910 白晝大彗星（C/1910 A1，一月大彗星） 池谷－關彗星 (Comet Ikeya–Seki，C/1965 S1、1965 VIII、1965 f) 威斯特彗星 (West comet，C/1975 V1) 百武二號彗星 (Hyakutake comet，C/1996 B2) 觀測百武二號彗星的新發現 海爾•鮑普彗星 (Hale-Bopp comet，C/1995 O1)
麥克諾特彗星（Comet McNaught，C/2006 P1） Schwassmann-Wachmann 1 (29P/SW-1) 的彗星分裂碎塊紅外光影像 恩克彗星（2P/Encke）的彗星雙噴流紅外光照片 霍姆斯彗星（17P/Holmes） 流星(Meteor) 與流星雨 獅子座流星雨 (Leonid)
獅子座流星雨與 Tempel-Tuttle 彗星 來自火星的隕石 彗星帶來生命素材 星際間氨基酸的形成機制？ 彗星是太陽系裡行星間的流浪者 彗星尾巴的分子觀測
默奇森 (Murchison) 隕石 默奇森隕石內部的驚人發現 塔吉什 (Tagish) 湖隕石的發現 修梅克-李維九號彗星撞木星的史實觀測 掉落在芝加哥砸壞屋頂的火流星 小行星體撞擊行星形成地表隕石坑的過程
巨大隕石撞擊後產生坑洞的影響過程 弗里德堡隕石坑（Vredefort crater） 索德柏立盆地（Sudbury Basin） 希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub crater） 曼尼古根隕石坑（Manicouagan Reservoir，又稱曼尼古根湖） 巴林傑隕石坑 (Barringer Crater)
通古斯大爆炸事件 修梅克-李維 9 號彗星撞木星帶來的震撼 大撞擊帶來的是大滅絕、還是重生之大自然規律現象 C/2012 S1 世紀大彗星發現史 Comet C/2012 S1 ISON 彗星的新發現 ISON 彗星與水星、金星、地球、太陽的距離日誌表與亮度日誌
Comet C/2012 S1 ISON 彗星影像日誌 Comet C/2012 S1 ISON 彗星影像日誌 (2) Comet C/2012 S1 ISON 彗星影像日誌 (3) ISON 能否安然通過近日點的評估 ISON 彗星教了我們些甚麼？ ISON 碎片會不會撞地球或帶來些甚麼？
似彗星帶尾的小行星 也能見到遠在天王星附近的彗星被碎裂了 彗星尚有該認識之處

　

拾叁、末世預言

曆法起源於大自然的規律 古埃及曆法中的黃道十二宮 大火太陽在曆法中的地位 月亮在曆法中的規律周期 農民曆與 24 節氣 日月星辰規律運行帶來的「日」子
馬雅人的20進位與馬雅曆 曆法推算無限延伸的末日預言 八卦 馬雅神話傳說第 4 紀元的結束 英國「每日電訊報」的最熱門 10 種世界末日說法 彗星的接近是可以預測的
隨著時間變換的地球磁場 太陽周期黑子數預估 預言了日期是吉還是凶？ 是人禍還是自然災害？ 工業廢氣破壞了原有大氣裡二氧化碳濃度變化的規律 宇宙線通量與黑子數成逆相關
太陽黑子數、太陽照度和 Δ14C 豐度 太陽活動、二氧化碳與溫度變化間的關聯 火山冬天原理 太陽、宇宙射線如何影響雲的形成和地質的活動 針對氣候對中國古社會影響的系統性研究 極端氣候與太陽活動的可能關聯
地震、火山活動與太陽活動的可能關聯 海嘯帶來的心靈震撼 地磁轉換與生物活動的關聯 自然災難所帶來的毀滅性影響評估 我們該有何種態度來面對末日謠言？(1) 我們該有何種態度來面對末日謠言？(2)

　

拾肆、太陽系電磁機制模型

彗星原有標準觀點 歐特雲 (Oort Cloud) 是彗星的來源 庫柏帶 (Kuiper belt) 是大多數短周期彗星的來源 彗星電氣模型觀點 有別於假設水冰是彗星主成分的活躍的彗星理論 檢視彗星材質形成條件
檢視彗星材質形成時間 彗星表面電化學 (1) 彗星表面電化學 (2) 彗星爆發揭示彗髮裡的電化學奧祕 (1) 彗星爆發揭示彗髮裡的電化學奧祕 (2) 活躍彗星普遍存在的爆發性 x 光
活躍彗星爆發性 x 光的機制 深擊號 (Deep Impact)任務重擊坦普1 號 (Tempel 1) 彗星的觀測 (1) 深擊號 (Deep Impact)任務重擊坦普1 號 (Tempel 1) 彗星的觀測 (2) 深擊號 (Deep Impact)任務重擊坦普1 號 (Tempel 1) 彗星的觀測 (3) 彗星的崩解分離 霍姆斯 (Holmes) 彗星、C/1999 S4 Linear 彗星的崩解分離
列昂尼德 (Elenin) 彗星、ISON 彗星的崩解分離 73P/Schwassmann-Wachmann 3 彗星解體的過程 日冕物質拋射 (Coronal Mass Ejection，CME) 的威力 彗星與小行星的奇特形狀揭示它們的有趣身世 (1) 彗星與小行星的奇特形狀揭示它們的有趣身世 (2) 揭開彗星超長的彗星尾奧祕
揭開彗星球面狀的彗髮奧祕 揭開彗星形成區域的奧祕 彗星不是太陽系形成遺留下來的一個原始物件？(1) 彗星不是太陽系形成遺留下來的一個原始物件？(2) 彗星表面電弧現象 (Surface Arcing) 電氣彗星模型帶來的省思

　

資料來源 ：

Chandra

Big bang model with animated graphics

Cosmology

Evidence for the Big Bang

Solar System Profile

SEDS

NASA/JPL Solar System main page
作者與主編 : 陳輝樺  
                 諮詢服務 : 陳輝樺 (NMNS)
                              蘇明俊 (STU)

最近更新日期 : 2014/4/30