當人們提到天文，總是會想到星座、流星、彗星和黑洞，還有人會想到外星人。並不是說，這些不屬於天文學的範圍，只是天文學涉獵的範圍非常廣泛。在空間上，從太陽繫到一百多億光年以外的宇宙：在時間上。從一百多億年前的宇宙大爆炸到現在。在這樣的範圍內。天文學知識的範圍不僅僅是人們觀念中那些對象。隨著各類科學的快速發展，天文學和其他科學的關聯越發密切，如太陽系內的太空科學、星際塵埃與物理、化學密切相關。這使得天文學的知識更豐富、更系統。曾耀寰主編的《宇宙新探索》便是以天文學和其他領域的關聯為主軸，介紹天文知識，《宇宙新探索》希望讀者能用更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。
基本介紹
- 書名：宇宙新探索/青少年科學啟智系列
- 出版社：長春出版社
- 頁數：185頁
- 開本：16
- 定價：22.00
- 作者：曾耀寰
- 出版日期：2013年1月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7544526232, 9787544526234
- 品牌：長春出版社
內容簡介,圖書目錄,文摘,序言,
內容簡介
隨著各類科學的快速發展，天文學和其他科學的關聯也越發密切，天文學的研究範圍博大無窮，除了傳統的天文觀測，套用其他領域的專業技術是不可避免的。曾耀寰主編的《宇宙新探索》便是以天文學與其他領域的關聯與套用為主軸，介紹天文知識，希望讓讀者能有更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。
圖書目錄
古今天文觀測的飛躍
電波天文觀測儀器
在0與1之間認識宇宙
用X射線看星星
黑洞：抗拒不了的吸引力
從星際塵埃中窺見宇宙萬千
光明與黑暗——與人類福禍相倚的太陽
探索太陽系的起源
冥王星是怎么被幹掉的？
從鹿林看鹿林彗星
五彩絢麗的極光
微弱的宇宙輻射化石
暗能量：來自宇宙的大謎團
宇宙里更多的“地球”
尋找系外生命計畫
在宇宙中尋找氣候變暖的線索
探索宇宙的電眼
電波天文觀測儀器
在0與1之間認識宇宙
用X射線看星星
黑洞：抗拒不了的吸引力
從星際塵埃中窺見宇宙萬千
光明與黑暗——與人類福禍相倚的太陽
探索太陽系的起源
冥王星是怎么被幹掉的？
從鹿林看鹿林彗星
五彩絢麗的極光
微弱的宇宙輻射化石
暗能量：來自宇宙的大謎團
宇宙里更多的“地球”
尋找系外生命計畫
在宇宙中尋找氣候變暖的線索
探索宇宙的電眼
文摘
除了許多星星的運動狀況，電腦還可用以研究單一恆星內部的結構。我們經常說的星星，是指類似太陽的恆星，是一種核心進行核融合反應，可以產生大量能量的星體。恆星可以看成一個大氫氣球，這個氣球如何能維持固定的體態？
恆星維持體態的主要因素有二：萬有引力和壓力。萬有引力永遠是吸引的作用力，恆星自身的萬有引力使得恆星向中心收縮，星體越收縮，體積就越小，密度就越大，結果造成萬有引力收縮得越厲害。恆星自身的氣體壓力主要來自於核融合反應，核心藉由核融合反應產生的壓力會向外擴張。只要二者達到近乎平衡的狀態，恆星就能維持一定的體態，使得恆星能穩定地發光發熱。一旦知道恆星穩定的原因，便可以用數學式子描述穩定狀態下恆星內部密度、溫度等，當中主要的數學式子包括質量守恆、動量守恆定律、氣體狀態方程式和連線恆星密度分布與萬有引力間的關係式。
有了恆星自身運作的物理原理，藉由電腦的數值計算，可以針對不同質量的恆星進行計算，了解恆星內部的詳細狀況，這便是電腦發揮強大功能的地方。現處在穩定平衡下的恆星，若考慮更多實際狀況，如參考太陽表面的米粒狀結構，得知太陽內部存有對流的運動，這時便會讓數學式子稍微複雜些。如果再加上核心核融合反應產生能量的速率，以及有限的反應燃料量（也就是核心氫的使用狀況），便可以計算出恆星一生的演化過程。
星球演化是天文學家利用電腦計算的重要成就，所以我們現在知道，太陽再經過五十億年後，會變成暴肥的紅巨星。根據推算，質量是太陽三十倍的恆星，不僅壽命只有數百萬年，其暴肥的結果會出現像元旦煙火秀一樣的超新星爆炸。此外，二者最後的遺留產物也不盡相同，太陽會變成白矮星，而大質量恆星可能變成中子星或黑洞。這些過程都能藉由電腦一一呈現。
宇宙當中不僅只有恆星，還有許多星雲和星塵，會和恆星混雜在一起，中性的分子雲藉由萬有引力可以塌縮成恆星，初生的原恆星會藉由分子流或噴流吹散四周的雲氣，之間的相互作用非常複雜，空間中的磁場和恆星所產生的輻射都是影響的重要因素，雲氣本身屬於流體的範疇，掌管流體的流體方程式也是非常複雜，大多數情況都得靠電腦的強大計算能力。P32-34
恆星維持體態的主要因素有二：萬有引力和壓力。萬有引力永遠是吸引的作用力，恆星自身的萬有引力使得恆星向中心收縮，星體越收縮，體積就越小，密度就越大，結果造成萬有引力收縮得越厲害。恆星自身的氣體壓力主要來自於核融合反應，核心藉由核融合反應產生的壓力會向外擴張。只要二者達到近乎平衡的狀態，恆星就能維持一定的體態，使得恆星能穩定地發光發熱。一旦知道恆星穩定的原因，便可以用數學式子描述穩定狀態下恆星內部密度、溫度等，當中主要的數學式子包括質量守恆、動量守恆定律、氣體狀態方程式和連線恆星密度分布與萬有引力間的關係式。
有了恆星自身運作的物理原理，藉由電腦的數值計算，可以針對不同質量的恆星進行計算，了解恆星內部的詳細狀況，這便是電腦發揮強大功能的地方。現處在穩定平衡下的恆星，若考慮更多實際狀況，如參考太陽表面的米粒狀結構，得知太陽內部存有對流的運動，這時便會讓數學式子稍微複雜些。如果再加上核心核融合反應產生能量的速率，以及有限的反應燃料量（也就是核心氫的使用狀況），便可以計算出恆星一生的演化過程。
星球演化是天文學家利用電腦計算的重要成就，所以我們現在知道，太陽再經過五十億年後，會變成暴肥的紅巨星。根據推算，質量是太陽三十倍的恆星，不僅壽命只有數百萬年，其暴肥的結果會出現像元旦煙火秀一樣的超新星爆炸。此外，二者最後的遺留產物也不盡相同，太陽會變成白矮星，而大質量恆星可能變成中子星或黑洞。這些過程都能藉由電腦一一呈現。
宇宙當中不僅只有恆星，還有許多星雲和星塵，會和恆星混雜在一起，中性的分子雲藉由萬有引力可以塌縮成恆星，初生的原恆星會藉由分子流或噴流吹散四周的雲氣，之間的相互作用非常複雜，空間中的磁場和恆星所產生的輻射都是影響的重要因素，雲氣本身屬於流體的範疇，掌管流體的流體方程式也是非常複雜，大多數情況都得靠電腦的強大計算能力。P32-34
序言
2009年是全球天文年，紀念伽利略使用天文望遠鏡四百年，由於天文望遠鏡的使用，天文科學研究才算踏實。若單就天文的發展起源來推算，時間可以推前到公元前4000多年。在現今的英格蘭出現環狀的巨石陣，據說排列位置和夏至的太陽升起位置有關。另外埃及金字塔內的通道，也有指向天狼星的設計。其他如古代的圭表、十字儀、渾儀、簡儀、赤道經緯儀、黃道經緯儀、地平經儀、地平經緯儀、象限儀、紀限儀、璣衡撫辰儀等，這些精巧的儀器主要用於觀測天上星體的位置。雖然人類仰觀天象的歷史長達數千年，但唯有天文望遠鏡的使用，不僅更清楚地記錄星體位置，還能進一步分析望遠鏡收到的星光。隨著相關科學的進展，天文學作為一門嚴格的自然科學，並藉由相關觀測儀器的協助，開始加入實驗科學的行列。
初期天文觀測除了不斷地改良可見光望遠鏡，增加影像的品質，並提高影像的空間解析度，天文學家不但可以將星體看得更清楚，並且可以獲得星光亮度的空間分布。但只有位置和亮度的仔細記錄是不夠的，若要認識宇宙，還需要對星光做更仔細地分析。除了亮度外，對光的進一步研究始於牛頓，牛頓利用三稜鏡將白光展開，形成彩虹般的光譜布局。19世紀初，德國科學家約瑟夫·馮·夫琅和費（Joseph von Fmunhofer）發明了精密的分光儀，藉此發現太陽光譜內有574條暗譜線，後續研究發現其他星體也有類似的譜線，光譜便成為天文學家認識星體的另一項有力工具。由於量子物理的發展，我們可以正確地了解原子的本質與運作，光譜是光在不同波長上的強度分布，根據物理學，任何物體只要有溫度就會產生連續光譜，也就是說在各個波長上的強度連續分布，而光譜線是在特定波長上的線條，光譜線的產生和原子分子的能階躍遷有關，光譜線成為原子分子的指紋，天文學家研究遙不可及的星體已不成難事。
到了20世紀中葉，天文學家將觀測的目光延伸到電磁波的其他波段。人類肉眼看到的光線只是電磁波的一小部分，可見光的波長從380納米到740納米，而電磁波依照波長分布，可以從波長數千米的無線電波到0.001納米的伽馬射線。天文學家發現宇宙除了有可見光外，還充斥了各種不同波段的電磁波，於是針對各種不同波段的天文學應運而生，例如電波天文學、毫米波和亞毫米波天文學、紅外線天文學、紫外線天文學、X射線天文學以及伽馬射線天文學等，而對應不同波段的天文觀測工具也需要不同的技術，在《古今天文觀測的飛躍》和《電波天文觀測儀器》兩篇文章中，作者就分別針對電荷耦合元件（或稱CCD）以及電波天文觀測做了深入的介紹。此外，電腦對現代天文研究是不可或缺的工具。不論是自動控制大型望遠鏡、遠距遙控望遠鏡、分析天文觀測資料，還是理論的數值計算以及數值模擬，都需要高速的電腦計算能力才能完成。
一般人提到天文，總是想到星座、流星、彗星和黑洞，還有人會聯想到外星人。並不是說這些不屬於天文研究範圍，只是天文學的研究範圍非常廣，在空間上，從太陽繫到一百多億光年外的宇宙，在時間上，從一百多億年前的宇宙大爆炸到現在，在這樣的宇宙範圍內，天文學家研究的題材不僅僅限於星座。現今天文學家研究的範圍還跨足到其他科學領域，例如研究太陽系內的太空科學，研究極限物理條件的高能天體和黑洞，研究星際塵埃的化學特性，從其他星球尋找類似地球暖化的現象以及找尋系外生命的可能性，這些議題可以在本書各篇文章中得到詳細的解答。此外，本書還選了一篇與天文教育推廣相關的文章《探索宇宙的電眼》，介紹對可見光望遠鏡和電波望遠鏡的教育推廣活動。
隨著各類科學的快速發展，天文學和其他科學的關聯也越發密切，天文學的研究範圍博大無窮，除了傳統的天文觀測，套用其他領域的專業技術是不可避免的。本書便是以天文學與其他領域的關聯與套用為主軸，介紹天文知識，希望讓讀者能有更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。
編者
初期天文觀測除了不斷地改良可見光望遠鏡，增加影像的品質，並提高影像的空間解析度，天文學家不但可以將星體看得更清楚，並且可以獲得星光亮度的空間分布。但只有位置和亮度的仔細記錄是不夠的，若要認識宇宙，還需要對星光做更仔細地分析。除了亮度外，對光的進一步研究始於牛頓，牛頓利用三稜鏡將白光展開，形成彩虹般的光譜布局。19世紀初，德國科學家約瑟夫·馮·夫琅和費（Joseph von Fmunhofer）發明了精密的分光儀，藉此發現太陽光譜內有574條暗譜線，後續研究發現其他星體也有類似的譜線，光譜便成為天文學家認識星體的另一項有力工具。由於量子物理的發展，我們可以正確地了解原子的本質與運作，光譜是光在不同波長上的強度分布，根據物理學，任何物體只要有溫度就會產生連續光譜，也就是說在各個波長上的強度連續分布，而光譜線是在特定波長上的線條，光譜線的產生和原子分子的能階躍遷有關，光譜線成為原子分子的指紋，天文學家研究遙不可及的星體已不成難事。
到了20世紀中葉，天文學家將觀測的目光延伸到電磁波的其他波段。人類肉眼看到的光線只是電磁波的一小部分，可見光的波長從380納米到740納米，而電磁波依照波長分布，可以從波長數千米的無線電波到0.001納米的伽馬射線。天文學家發現宇宙除了有可見光外，還充斥了各種不同波段的電磁波，於是針對各種不同波段的天文學應運而生，例如電波天文學、毫米波和亞毫米波天文學、紅外線天文學、紫外線天文學、X射線天文學以及伽馬射線天文學等，而對應不同波段的天文觀測工具也需要不同的技術，在《古今天文觀測的飛躍》和《電波天文觀測儀器》兩篇文章中，作者就分別針對電荷耦合元件（或稱CCD）以及電波天文觀測做了深入的介紹。此外，電腦對現代天文研究是不可或缺的工具。不論是自動控制大型望遠鏡、遠距遙控望遠鏡、分析天文觀測資料，還是理論的數值計算以及數值模擬，都需要高速的電腦計算能力才能完成。
一般人提到天文，總是想到星座、流星、彗星和黑洞，還有人會聯想到外星人。並不是說這些不屬於天文研究範圍，只是天文學的研究範圍非常廣，在空間上，從太陽繫到一百多億光年外的宇宙，在時間上，從一百多億年前的宇宙大爆炸到現在，在這樣的宇宙範圍內，天文學家研究的題材不僅僅限於星座。現今天文學家研究的範圍還跨足到其他科學領域，例如研究太陽系內的太空科學，研究極限物理條件的高能天體和黑洞，研究星際塵埃的化學特性，從其他星球尋找類似地球暖化的現象以及找尋系外生命的可能性，這些議題可以在本書各篇文章中得到詳細的解答。此外，本書還選了一篇與天文教育推廣相關的文章《探索宇宙的電眼》，介紹對可見光望遠鏡和電波望遠鏡的教育推廣活動。
隨著各類科學的快速發展，天文學和其他科學的關聯也越發密切，天文學的研究範圍博大無窮，除了傳統的天文觀測，套用其他領域的專業技術是不可避免的。本書便是以天文學與其他領域的關聯與套用為主軸，介紹天文知識，希望讓讀者能有更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。
編者
