2009 年第三屆國際地球科學奧林匹亞競賽
--天文實作測驗
中華民國高中地球科學奧林匹亞委員會
1. 太陽的自轉
太 陽 表 面 有 黑 子 。 根 據 這 些 太 陽 黑 子 在 其 表 面 的 移 動 ， 我 們 可 以 計 算 太 陽 的 轉 速 。 下 圖 顯 示 SOHO 人造 衛 星 在 2006 年 6 月 30 日 到 7 月 6 日之 間 對 太 陽的 觀 測 結 果 (表 中 為 觀 測時 間)。 日 面經 度 則 直 接標 定 在 太 陽表 面 上 。 日 期 時 間 (時 :分 ) 日 期 時 間 (時 :分 ) 6/30 17:36 7/04 18:05 7/01 19:02 7/05 17:36 7/02 17:36 7/06 20:12 7/03 17:36(1) 我 們設 定 6 月 30 日 的 00:00 為 第 0.000 日，也 就 是 Δt = 0.000 為 6 月 30 日 的00:00。 請 完成 下 表 的 Δt (0.6 分) (2) 測 量出 標 定 日 期中 太 陽 黑 子的 日 面 經 度， 並 填 入 表 1。 (1.2 分) 表 1 日 期 Δt (日) 日 面 經 度 日 期 Δt (日) 日 面 經 度 6/30 17:36 0.733 −42.2° 7/04 18:05 7/01 19:02 7/05 17:36 7/02 17:36 7/06 20:12 7/03 17:36 (3) 利 用 表 1 的 數 據，在 下 一 頁的 方 格 紙 上以 日 面 經 度(以 度 為 單 位)對 時 間 (以 日為 單 位)做 圖 。 (4.2 分) (4) 在 圖上 畫 出 最 能擬 合 這 些 點的 直 線 。 (i) 計 算此 直 線 的 斜率 = ( )。 (2 分) (ii) 計 算太 陽 的 自 轉週 期 = ( )。 (2 分) (請 列出 計 算 過 程) 注 意 ： 答 案 必 須 標 明 正 確 單 位 。
2. 望遠鏡操作
找 出 架 設 好 的 望 遠 鏡 及 兩 個 目 鏡 的 規 格 (1) 請 完成 下 表 。 (1.2 分) 望 遠 鏡 目 鏡 口 徑 cm 型 式 焦 距 放 大 倍 率 焦 距 mm mm 焦 比 (f/) mm ** 裁判 將 針 對 望遠 鏡 操 作 打分 數 (2) 一 步一 步 的 望 遠鏡 操 作 。 (3.8 分) (3) 觀 測太 陽 (3 分) 注 意 ： 絕 對 不 要 在 沒 有 太 陽 濾 鏡 的 情 況 下 ， 直 接 透 過 望 遠 鏡 或 尋 星 鏡 觀 測 太 陽 ！ 否 則 會 嚴 重 傷 害 你 的 眼 睛 ， 或 造 成 永 久 性 的 失 明 。 在 下 雨 或 多 雲 的 情 況 下 ， 請 將 望 遠 鏡 對 準 任 一 遠 方 的 建 築 物 ， 調 整 焦 距 至 建 築 物 的 影 像 清 晰 可 見 。 (4) 為 太陽 照 相 (2 分) 完 成 以 上 操 作 步 驟 後 請 舉 手 ， 裁 判 會 讓 你 回 座 。3. 依據極區附近的觀測 來 計算地球的進動
地 球 的 自 轉 就 像 陀 螺，自 轉 軸 就 像 圖 1 所 示繞 出 一個 角 錐。也 就 是說，自 轉 軸的 移 動 沿 著 一 個 圓 。 這 就 是 所 謂 進 動 。 天 北 極 繞 著 黃 道 北 極 以 23.5°的 半徑 及 25,800 年 的週 期 公 轉 。 圖 1圖 2、 (及 一 張 投 影 片 ) 是 北 極 星 附近 的 天 區 。
圖 4、 2009 年 5 月 11 日 北 極 星 附 近的 星 跡 (star tracks)照 片 。 (1) 決 定天 北 極 的 位置 ， 並 畫 在下 面 兩 張 圖上 面 。 (i) 1980 年 3 月 10 日 (圖 3) (2 分) (ii) 2009 年 5 月 20 日 (圖 4) (2 分) (2) 將投 影 片(圖 2)投 影 在 圖 3 上， 將 圖 3 所決 定 的天 北 極 用 馬克 筆 標 示 在投 影 片 上 。 (1 分) (3) 將投 影 片(圖 2)投 影 在 圖 4 上， 將 圖 4 所決 定 的天 北 極 用 馬克 筆 標 示 在投 影 片 上 。 (1 分) (4) 在投 影 片 上量 出 1980 年 及 2009 年天 北 極 之 間的 距 離 ， Δx。 (i) Δx = ( ) mm， (1 分 ) (ii) 計 算 出 地 球的 進 動 為 ( ) mm/年 。 (1 分) (請 列出 計 算 過 程) (5) 圖 2 (即 投 影片)上 恆 星 Ａ與 Ｂ 之 間 的角 距 離 為 6195″。請依此計算圖 2 的比例 尺 為 ( )″/mm 。 (1 分) (請 列出 計 算 過 程) (6) 請利 用 上 面幾 個 小 題 的資 訊 求 出 地球 的 進 動 為 ( )″/年。 (1 分) (請 列出 計 算 過 程)
