第一章 板塊構造學說
一、地球的層圈構造 1.由地震波探地球的內部構造：P 波為縱波可以在固體、液體、氣體中傳播。S 波為橫波， 僅可以在固體之中傳播。P 波的波速度較 S 波傳播的速度快，在密度與硬度有差異的交 界面上，震波會產生反射、折射的現象。 2.走時曲線：縱軸為時間（震波到達的時間），橫軸為測站到震央的距離所形成的曲線。 3.地球的內部構造：從地表至地心分成地殼、地函、地核（外核、內核）等層圈構造 (1)大陸地殼比較厚（30-60km），分成花岡 岩質層與玄武岩質層。海洋地殼比較薄 （5-10km）為玄武岩質層。 (2)地函是從莫氏不連面到表面以下 2900km 為止。為橄欖岩質層，狀態為固體。 (3)外核是液體，內核為固體。外核、內核都是 含鐵、鎳合金。外核與內核的交界面（雷 門不連續面）位於地表之下約5100km 處。 4.層圈構造的交界面： (1)地殼與地函的交界面：稱為莫氏不連續面。因地震波的走時曲線在此處有打折的現象， 而這曲線打折是因地震波在地函之內傳播的波速比地殼快。若從震央到打折處的距離為 ，且直接波與折射波波速為v1與v2，可以計算出地殼的厚為d。 1 2 1 2 v v v v 2 d (2)地核與地函的交界面：稱為古氏不連續面。離震央的圓心角距 103°-142°的範圍（遮 蔽帶）內，沒有P 波與 S 波被發現，到 142°以後 P 波可以觀測到，因此得知外核為液 體。 (3)外核與內核的交界面：稱為雷門不連續面。由於觀測技術的進步在遮蔽帶內發現有微弱 的P 波反射，因而發現此面的存在。 二、板塊構造學說的發展史 1.大陸漂移說：在 1915 年，德人韋格納提出大陸漂移說，他認為在二億年前，有一單一 古大陸盤古大陸，經大陸漂移，才逐漸形成現在的樣子。且以大陸邊緣為界線把大西洋 東西兩側大陸接合起來。 (1)大陸漂移說的地質學上的證據 在大西洋的兩側有同種陸生植物化石。 古生代末期冰川遺跡的分存，可以利用冰 川遺跡拼成盤古大陸的南半部。在歐洲與北美洲的山脈其褶皺的方向一致。 2.海底擴張說：1962 年美國地質學家海斯提出。他認為地函的岩漿，因熱對流作用於中洋 脊湧出，生成新的海洋地殼，而使海洋地殼往兩側移動。老的海洋地殼於海溝處隱沒， 終告消滅，又回到地函之中 (1)海底擴張在地質上與地球物理上的證據： 地質上的證據 A.以中洋脊為中心，左右兩側地形對稱。 B.中洋脊熱流值高，海溝熱流值低。 C.愈靠近洋脊，沉積物愈薄，離洋脊愈達 愈厚。 D.離洋脊愈遠的沉積物，年代愈老。且最老 不超過侏羅紀，約距今二億年前。 地球物理上的證據： A.在海上測定地球磁地，發現有強弱分布的 條帶磁性異常分布，這些條帶磁性異常記 錄了地磁反轉的現象，以中洋脊的兩側呈 對稱分布。 3.板塊：在地函之內有震波的低速帶存，在這層 以上含上部地函一部分與地殼合起來稱為板塊 （岩石圈）。板塊約厚達100km。 4.板塊構造學說：結合大陸漂移說、海底擴張說與地震學而成的新的地球觀。地球表層可以 分成為七大板塊（包括太平洋、歐亞、南美洲、非洲、北美洲、南極和印澳等）和十幾個小 板塊所覆蓋，分別以每年數cm 的速度漂移。每個板塊漂浮於高溫且可塑性較高的軟流 圈之上，板塊更因軟流圈之作用而牽動漂移，相互撞擊形成山脈、海溝及島弧，造成現 在大地的形貌。
三、板塊邊界的類型 1.主要的板塊與其邊界 2.板塊邊界的類型 (1)張裂型板塊邊界（相背移動，逐漸分離）： 形成洋脊。有高的地熱流，有強的火成活動，發生淺源地震，板塊相背向外推移，自洋 脊向兩側分離。 (2)聚合型板塊邊界（相向移動，逐漸聚合）： 隱沒型：形成海溝。大陸板塊與海洋板塊互撞，密度大的海洋板塊互撞，密度大的海 洋板塊隱沒入大陸板塊之下。在大陸內部有與海溝平行的火山分布，易發生 地震。隱沒的板塊形成班尼奧夫帶。 碰撞型：形成造山帶。密度大的大陸板塊，隱沒入密度小的大陸板塊，產生強烈的擠 壓，並在板塊相接處形成高大的山脈。 (3)錯動型板塊邊界（水平錯動，不張裂不聚合）： 形成轉形斷層。轉形斷層是平移斷層的一種，與洋脊成垂直，易發生淺源地震。
3.板塊邊界與地震 板塊邊界 類型 地形 實例 震源的深度 斷層種類 (規模)M 張裂型 洋脊 大西洋中央脊 淺源地震 正斷層 小 錯動型 轉形斷層 北美洲聖安得里斯斷層 淺源地震 平移斷層 小 聚合型 海溝與造山帶 日本海溝 淺源~深源地震 逆斷層 大 (1)班尼奧夫帶： 從海溝沿著板塊面上向下隱沒，在內部發生的震源帶，從海溝起愈向大陸方向愈深， 稱為班尼奧夫帶。 四、台灣地區之板塊與地震分布 1.台灣的位置：台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊碰撞之處，因此地震頻繁。 2.台灣地區的地震分存與板塊構造：下圖（右）表示台灣地區規模大於 3.0 的地震震源分 布情形。下圖（左）表示其板塊構造立體示意圖。 3.台灣地區板塊互動情形與結果 (1)菲律賓海板塊以每年數公分之速度向西北方移動，於是其北邊部分在琉球海溝處以 45 度角向北隱沒到歐亞板塊之下。 (2)菲律賓海板塊的西邊，則是逆衝到歐亞板塊的上方。換言之，歐亞板塊在馬尼拉海溝向
東隱沒到菲律賓海板塊的下方。
(3)臺灣地區由於板塊劇烈碰撞，地殼急速隆起，岩層褶皺、破裂、地質脆弱，因而加速河 川侵蝕，侵蝕率世界聞名。
第二章 岩漿的活動
一、板塊構造運動與岩漿活動 1.岩漿與火山的形狀 (1)岩漿：岩漿是地下深處熔融的岩石物質，呈黏稠狀的高溫流體，成分以熔融的矽酸鹽 為主，岩漿通常混合有少量的礦物晶體與氣體。 (2)岩漿的成分：含 A1、Fe、Mg、K、Na 等矽酸鹽，並與金屬氧化物混合，除此以外還含有 H2O、CO2、SO2、H2S 等揮發性成分的氣體。 (3)岩漿的種類：上部地函的橄欖岩產生部分融熔而形成玄武岩質岩漿。侵入周圍岩石熔融 的花岡岩質岩漿。此外介於玄武岩質岩漿與花岡岩質岩漿之中間成分的安山岩質岩漿。 岩漿形成是因地下溫度上昇或壓力降低所致。 (4)因熔岩的性質不同，噴發的方式與火山的形狀有差異。 玄武岩質熔岩，黏滯性小，流動性大，形成熔岩台地或盾狀火山。 流紋岩質熔岩，黏滯性大，流動性小，形成鐘狀火山。 (5)火山的分布：火山的分布經調查是有規則性的。 在海洋板塊隱沒入大陸板塊的島弧與海溝附近。 海底火山噴發（海洋板塊形成）在洋脊附近產生。 從地函深處有岩漿供應，形成鏈狀火山島的熱點噴發。 2.岩漿生成的環境 (1)中洋脊地區：岩漿活動以玄武岩質岩漿為主。 (2)隱沒帶地區：岩漿活動以安山岩質岩漿為主。 (3)含大陸地殼的板塊地區：岩漿活動以花岡岩質岩漿為主。 (4)海洋地殼內部（熱點式）：岩漿活動以玄武岩質岩漿為主。 3.火成岩的組織：依岩漿冷卻速度的不同而形成。 (1)岩漿在地表附近固結，形成火山岩，含有斑晶與基質的斑狀組織。 (2)岩漿在地表之下深處固結，形成深成岩，大致有同樣大小礦物密集的粒狀組織。 二、礦物 1.定義：自然形成的固態結晶物質，經由無機作用生成，具有一定範圍的化學組成，和有 規則的原子排列。 2.物理性質： (1)顏色：礦物具有不同的顏色，即使同一種礦物，常因成分上微小的變化，而呈現不同 顏色。 鐵鎂質矽酸礦物，尤其鐵、鎂的含量較高者多呈深暗色。如黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石 均為富Fe、Mg 成分的礦物。 矽鋁質矽酸鹽礦物，則顏色較淺，甚至無色透明。如石英、長石類（鉀長石、斜長石等） 均為富SiO2成分的礦物。 (2)光澤：是礦物表面反射光線的狀況。(3)條痕：是礦物粉末的顏色。礦物粉末的顏色與礦物的顏色不一定相同，在初步鑑定礦物 時，條痕比顏色更為有用。 (4)密度：礦物單位體積所含的克數。 含鐵、鎂成分愈多的礦物密度愈大，如橄欖石、輝石、角閃石等皆大於 3。 含鐵、鎂成分愈少的礦物密度愈小，如石英、長石、白雲母、方角石等皆小於 3。 (5)硬度：是礦物抵抗磨損的能力。兩塊礦物互相磨擦，受損的一塊具有較小的硬度。 摩氏礦物硬度標準，共分十級。硬度由小至大，以十種礦物為代表，分別為滑石、石膏、 方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。 摩氏硬度級數是一相對大小的比較量。 (6)解理：解理是礦物受外力作用時，沿著許多相互平行的光滑平面發生破裂，發生解理的 原因，是因為晶體的某一組結晶面之間的距離較大，結合力較弱所致。 (7)斷口：斷口則是不規則亦不平整的破裂面。 (8)磁性：如磁鐵礦帶有天然磁性。 3.造岩礦物：構成岩石的礦物，以矽酸鹽礦物為主，而形成火成岩的造岩礦物有鐵鎂質礦 物與非鐵鎂質礦物（矽鋁質礦物）。 (1)非鐵鎂礦物：白色、無色的礦物。如石英、長石（鉀長石、斜長石）等。含這種礦物的岩 石，含SiO2多，含Fe、Mg 少。 (2)鐵鎂礦物：黑綠色、黑色的礦物。如黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石等。含這種礦物的岩石， 含SiO2少，含Fe、Mg 多。 4.固熔體：結晶構造不改變，而化學組成有連續變化的礦物，例如橄欖石其化學式為 （Mg、Fe）2SiO4。 三、火成岩的分類 1.分類：依其組織與含 SiO2的量如下表加以分類。 2.酸性岩、中性岩與基性岩的分類 (1)酸性岩：SiO2的含量在66%以上的岩石，主要含有石英、鉀長石、黑雲母。 (2)中性岩：SiO2的含量在52%-66%的岩石，主要含有斜長石、角閃石、輝石。 (3)基性岩：SiO2的含量在52%以下的岩石，主要含有斜長石、輝石、橄欖石。 3.造岩礦物晶出的順序：岩漿冷卻如下表的順序晶出礦物。 早期←→晚期 矽鋁質 礦物 斜長石 鉀長石 石英 富Ca 斜長石 富Na 斜長石
鐵鎂質 礦物 橄欖石 輝石 角閃石 黑雲母 殘液 →Fe、Mg、Ca 減少 Si、O、K、Na 增加→ （基性岩） （中性岩） （酸性岩） ◎由玄武岩漿晶出造岩礦物的順序 4.岩漿的分異作用：上圖所示早期晶出的礦物，其比重大做沈澱，且與殘留的岩漿分離， 形成玄武岩與輝長岩。殘留的岩漿為安山岩質岩漿，形成安山岩與閃長岩。再者殘留的 岩漿為流紋岩質岩漿，形成流紋岩與花岡岩。 四、台灣的火成岩 1.成因：台灣位於歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊的交界處，而菲律賓海板塊不斷的隱沒鑽 擠進入歐亞大陸板塊下方。當隱沒至地底150km 深處，板塊就會被地熱熔成岩漿。岩漿 沿著斷層裂縫噴出地面，造成了火山爆發。 2.台灣的火成岩分區：台灣的火成岩分區有一為西部，二為東部，三為北部，三個分區。 (1)西部火成岩區：該區分布在澎湖群島，岩性是以玄武岩為主，發生於中新世至更新世， 其原來是淺海的地區，發生海底火山噴發，產生了澎湖群島。 (2)東部火成岩區：該區分布在綠島、蘭嶼、海岸山脈，岩性是以安山岩為主，發生於第三 紀中新世，為台灣與菲律賓間連串的火山島成員。是由海底經多次噴發而形成。 (3)北部火成岩區：該區主要分布在大屯火山群、基隆火山群，岩性是以安山岩為主，發生 於第四紀更新世噴發而成，到距今75 萬至 50 萬年前尚有間歇性的噴發。
第三章 造山運動與變質岩
一、板塊運動與造山運動 1.造山運動：地層發生褶皺、斷層或火成活動，地殼因而隆起形成山脈稱之。 2.世界的地質：大陸地殼可以區分穩定大陸（地盾）與造山帶。 (1)地盾：地殼變動比較穩定的地域（前寒武紀的岩石分布區域）。 (2)造山帶：在地盾的周圍分布的地區，是地殼激烈變動的地區。 3.造山運動的特徵：有下列各特徵。 (1)產生大的山脈。 (2)在垂直方向的變動量有 1 萬公尺為單位的變動。 (3)在時間長度有數千～2 億年為單位，影響生物的演化。 (4)是重要地下資源製造的場所。 4.引起造山運動的場所：造山運動的場所如下所示。 (1)島弧～海溝附近：板塊隱沒的地方，由於海底的沈積物隆起形成山脈。 (2)大陸板塊互相碰撞：兩個大陸板塊互相碰接，形成山脈。 二、變質岩 1.變質作用：岩石長期在地底下深處受到高溫高壓作用，維持固態下結晶出新的礦物，這 種作用稱之。 2.變質岩：沈積岩或火成岩受到變質作用，組織與礦物組成改變的岩石。 3.接觸變質作用：岩漿侵入時，圍岩受到熱的作用，而變質稱之，而產生的岩石稱為接觸 變質岩。 (1)角頁岩：由泥岩或砂岩變質而成。含有黑雲母、紅柱石。 (2)大理石：由石灰岩變質而成，是方解石的集合體。 4.區域變質作用：造山運動等大規模受壓力與熱變質而成稱之，而產生的岩石稱為區域變 質岩。 片岩：葉理發達，有光澤的岩石，且含有綠泥片岩、石英片岩等種類為多。 片麻岩：葉理結構不如片岩。由酸性的火成岩或含長石的砂岩或泥岩變質而成。 5.變質岩的特徵：變質岩的特徵如下所示。 (1)區域變質岩的葉理發達。 (2)持有光澤。 (3)持有變質岩特有的礦物。 (4)受到高溫與高壓作用不含化石。 6.原岩的影響：原岩的成分，影響生成何種變質岩的主要因素如下表所示。 原岩 石灰岩 砂岩 橄欖岩 玄武岩 花岡岩 頁岩（泥岩） 變質岩 大理岩 石英岩 蛇紋岩 角閃岩 花岡片麻岩 板岩.片岩.片麻岩 7.變質的程度：（低）←泥岩－板岩－千枚岩－片岩－片麻岩→（高） 8.變質作用的溫度與壓力：由右圖可以讀出當溫度與 壓力不同時礦物改變的情形。以A12SiO5為例，矽 線石為高溫低壓型。藍晶石為低溫高壓型。 三、板塊運動與地震 1.地震的成因：地表下岩層發生斷層時突然滑動所引 起，同時也產生地震波。 2.地震波的種類：地震波依傳播路徑分成兩類。 (1)實體波：能穿透地球內部者。 (2)表面波：平行地表的方向在地球淺部傳播者。 (3)實體波可依波動分成 P 波與 S 波。 (4)P 波的性質： P 波是縱波，當它通過地層時，質點會產生一疏一 密的振動，其性質和音波相似。 P 波的波速在地表附近約為 5~7km/s。 可以在固、液、氣中傳播。 (5)S 波的性質： S 波是橫波，當它通過地層時，質點會產生與波傳播方向互相垂直的振動。S 波的波速在地表附近約為 3~4km/s。 僅可以在固體中傳播。 (6)表面波的性質： 週期長，振幅大。 可以沿著地球表面淺部傳播。 傳播速度約 3km/s。 (7)地震波與 P 波、S 波、L 波在介質中振動的情形： 3.震源至測站的距離(d)的求法 當 測 站 測 得 S 波 到 達 時 刻 與 P 波 到 達 時 刻 的 時 間 差 為 t ， 已 知 測 站 到 震 源 離 為 d[km] ， P 波 的 波 速 為 vp[km/s] ， S 波 的 波 速 為 vs[km/s] ， 則 p v d s v d t ， 所 以 )t s v p v p v s v ( d ，d=kt，k 的值一般為 7~8 左右。 4.地震記錄 (1)以相對運動作為原理的地震儀，記錄地震波的資料，用來決定地震波發生的時間、規模 和震央位置及震源深度。 發震時間：根據某地點的地震儀所記錄下的 P 波和波到 達時間加以推算，t0=tP -p v d 或ts -s v d 。t0：為發震時間。 規模：代表地震的大小，常用芮氏規模表示，乃是根據 地震記錄上震波最大振幅，取常用對數值計算出來。規 模愈大的地震，發生次數愈少。 震源深度和震央位置：利用 P 波及 S 波到達三個測震站 的 時 間 間 隔 ， 可 計 算 出 地 震 觀 測 站 至 震 源 的 距 離 （RA、RB、RC）。分別以三測站為圓心，（RA、RB、RC） 各為半徑，畫圓相交，過每兩圓相交之二點作一公共弦， 三個公共弦的交點即為震央的位置（如右圖中之E 點）。 再以e、f 兩點為直徑繪一圓通過 e、f 兩點，繪垂線交於 圓上一點H，EH 的長度（對應地圖上的比例尺長度） 即為震源深度。 震度：為地震發生時實際受損的程度。可分為無感與有感兩類，有感再分七級，微、輕 弱、中、強、烈、劇震。 5.地震帶：全球地震帶分布如下： (1)環太平洋地震帶：也屬聚合性板塊邊界。由於板塊隱沒較深，震源深度的分布也是由淺 到深。臺灣位在此地震帶上。 (2)地中海及亞洲地震帶：為聚合性板塊邊界。主要以造山運動的逆斷層為主，震源深度分 布由淺源到中源。 (3)中洋脊地震帶：為分離和錯動性板塊邊界所構成。斷層種類主要有正斷層和轉形斷層， 震源深度較淺。
四、台灣的地震分布 1.台灣的地震分布：台灣位處於歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊交界處，地震頻繁。下圖左 表示台灣地震源之立體投影。圖中顯示東部和西部均有淺源地震，而東北部及東南部地 區除了淺源地震帶外，尚有中源地震，分別形成向北和向東傾斜的班尼奧夫帶，即菲律 賓海板塊隱沒至歐亞大陸之處如下圖右所示。 2.台灣地區地震分布：台灣地區地震分布可分成三區如下。 (1)西部地震帶：自台北南方經台中、嘉義而至台南。寬約 80 公里，大致與島軸平行。地震 發生頻率較低，且均屬淺層地震（深度約在十公里左右），往往造成地面劇烈錯動， 因此地震災害較大而且餘震亦可能較多。 (2)東部地震帶：北起宜蘭東北海底，向南南西延伸經過花蓮、新港到台東一直到呂宋島。 此帶成近似弧形朝向太平洋，亦和台灣島平行，寬約130 公里，特徵為地震次數多， 通常震源較西部者為深。 (3)琉台地震帶：此帶自琉球群島向西南延伸，經花蓮、宜蘭至蘭陽溪上游附近。震源深度 從淺層一直到300 公里之深。
第四章 地層與地球的歷史
一、沈積物與沈積岩 1.沈積物：露地表的岩石經風化、侵蝕，藉流水或風或其它營力的搬運，形成屑碎沈積物。 其中顆粒＞2mm 稱為礫。介於 16 1 mm~2mm 稱為砂，＜ 16 1 mm 稱為泥。 2.沈積岩：沈積物經壓密、膠結、再結晶等成岩作用之後形成的岩石稱之。 3.沈積岩的分類： (1)碎屑沈積岩：碎屑物沈積而成者。如礫岩、砂岩、泥岩、凝灰岩等。 依構成粒子的粒徑來分類： 顆粒的直徑 (mm) 2 以上 2~16 1 16 1 ~2561 2561 以下 沈積物的名稱→ 沈積岩的名稱 礫→礫岩 砂→砂岩 泥→粉砂岩 泥→頁岩或泥岩 (2)生物岩：古生物堆積而成者。如石灰岩（紡錘蟲）、石灰岩（珊瑚）、燧石（放射蟲）、 煤等。 依化學成分或生物的種類來分類： 生物的種類 紡錘蟲、珊瑚、貝殼 放射蟲、矽藻 植物 化學成分 CaCO3 SiO2 沈積岩的名稱 石灰岩 燧石 煤 (3)化學岩：溶在海水中的成分析出，或與其它元素化合沈澱而成者。如石灰岩、燧石、岩鹽 等。 依化學成分來分類：化學成分 CaCO3 CaMg（CO） 3 SiO2 NaC1 CaSO4、2H2O
沈積岩名稱 石灰岩 白雲岩 燧石 岩鹽 石膏 4.沈積岩的特徵 (1)層理：沈積物質的顆粒與性質有差異所形成。 (2)化石：在地層之中沈積當時生物的遺骸或排泄物。 (3)交錯層：在單層之中見到數 mm～數 cm 的條狀結構分層，這分層互相交錯稱之。 二、地層的層序 1.疊積原理：互相重疊的二地層，若沒有倒轉在上的地層比在下的地層新。 2.沈積構造：沈積時，沈積物常受到當時環境或生物影響，而形成一些特有的形狀稱之。 如層理、粒級層、交錯層、波痕等。 3.決定地層新舊：依次如下所示。 (1)粒級層：濁流帶來的沈積物，最大的顆粒先沈積，顆粒越小越後沈積，形成粒級層。如 右圖顯示愈往上方之地層愈新。 (2)交錯層：在急流或風大的地區，易生成交錯層。如右圖可看出此岩層為正常層序，流流 方向自左向右。 (3)波痕：水流過的地區，由於水波的作用，常形成波痕，如右圖，具有波痕的砂岩層，波 痕指出此地層沒被倒轉。另外，在風成砂丘中也常見波痕。 (4)不整合：將兩個不同地質時代岩層分開的一侵蝕面，或是一個沈積不連續面或停止面， 年代較新位於不整合面以上，較老地層位於其下。
4.不整合的特徵 (1)在不整合面為凹凸面。 (2)在不整合面上，上下層理有斜交（交角不整合）。 (3)在不整合面上有底基礫岩存在。 (4)在不整合面上、下地層所含的化石種類有很大的差異。 (5)在不整合面，顯示地殼上升有陸化現象。 三、化石 1.化石：化石是地質時代古生物的遺體、遺跡及排泄物等，在地層之中保存者。 2.標準化石：決定地層沈積的相對年代，做 為地層對比的化石。 (1)其條件需要具備：演化速度快、生存期間 短、分布範圍廣、個體數多、特徵明顯。 3.化石對比地層：離開甚遠兩地的地層利用 化石對比稱之。 (1)利用標準化石對比地層：圖中甲、乙二地 的層1、2、3 及 4，因化石相同，可互相 對比，而乙地的4、5 地層介於甲地 3 與 6 之間；另外甲地 7 也因化石不同，層 位在 6 之上，屬較新時代，所以判斷地 層1 到 7 之順序，其沈積年代正好由老 到新。 (2)利用化石群對比：若地層中不見標準 化石，則可利用化石群集進行對比， 比只利用單一化石精確（如右圖）。 利用A1：乙地對比至甲地地層柱的全 部。 利用 A2：乙地對比至甲地地層柱的上部 三分之二。 利用 C1：乙地對比至甲地地層柱的下部 三分之二。 利用A1、A2、C1：乙地比至甲地地層 柱的中段。 由上述三種對比結果，可看出A1的精 確度最低。 4.指相化石：有些古生物對它們生存的環 境有很敏銳的反應，且能夠將當時的沈積環境或氣候情況記錄下來，這一類化石稱為指 相化石。例如：造礁珊瑚化石→海相，陸上植物化石、恐龍化石→陸相。 四、地球歷史與地質年代 1.相對地質年代：由生物誕生到滅絕來考量決定的年代。 2.相對地質年代的確定 (1)疊積定律：在一般情況下，地層沒有倒轉，重疊的地層之中，上層的地層比下層的地 層新。 (2)截切原理：被截切的地層比截切的地層老。 (3)化石層序律：生物的演化由簡單至複雜，從低級到高級不斷發展。因此，一般說來，年 代愈老的地層中所含生物越原始、越簡單、越低級；年代越新的地層所含生物愈進步、 越複雜、越高級。另一面，不同時期的地層中含有不同類型的化石及其組合，而在相同 時期且相同地理環境下形成的地層，只要原先的海洋或陸地相通，都含有相同的化石 及其組合，稱之為化石層序律。 3.絕對地質年代：絕對地質年代表示地層及地層形成或地質事件距今有多少年。 (1)絕對地質年代的求法：利用放射性元素衰變成安定元素的方法。 (2)半衰期：放射性元素減半的時間稱之。 238U 的 半 衰 期 為 4.47×109年 ；40K 的 半 衰 期 為 1.28×109年 ；14C 的 半 衰 期 為 5.73×103年。
4.地質時代的區分：基於生物演化來區分。 新 生 代 65 中 生 代 24 7 古 生 代 57 5 第四紀 新第三紀 古第三紀 白堊紀 侏羅紀 三疊紀 二疊紀 石炭紀 泥盆紀 志留紀 奧陶紀 寒武紀 前寒武紀 ▲數字以百萬年為單位 5.地球的歷史 (1)地球是距今約 46 億年前形成。 (2)世界上找到最古老的岩石距今約 38 億年。 (3)距今約 32 億年，單細胞生物出現。 (4)然後藻類進行光合作用，放出氧，使得生物欣欣向榮。 (5)到古生代寒武紀距今約 5.7 億年，三葉蟲繁盛。 (6)到了古生代的志留紀魚類祖先甲冑魚出現。 (7)到了古生代的石炭紀陸上大型蕨類出現繁盛。 (8)到了中生代的海洋之中菊石多起來。陸上爬蟲類繁盛，恐龍時代來臨。 (9)到了白堊紀菊石、恐龍等突然滅絕。 (10)哺乳類在白堊紀晚期出現，到了新生代全面繁盛。 (11)人類約在更新世出現，成為世界主宰迄今。
第五章 大氣與海洋的觀測
一、大氣的觀測 1.大氣的觀測：大氣的觀測項目很多，例如降雨量、雲高與種類、能見度、溫度、濕度、風向、 風速。 2.大氣的觀測分成三類：地面觀測、高空觀測、海洋觀測，分別如下所示。 (1)地面觀測：將觀測儀置於觀測坪之內進行觀測。 觀測坪的四週不能有障礙物阻礙觀測，而且要通風好、地面平坦、不會積水。 為了避免日照或雨雪附著，溫度或濕度計、自記式的溫、濕度計，必須放在百葉箱內。 (2)高空觀測：藉高空球、飛機及雷達等。進行濕度、溫度、氣壓、風向、風速等觀測。 雷文送（探空氣球）：利用電子感應和無線電發射器，感應傳回大氣各層的溫度、濕度 氣壓、風向與風速等資料。 氣象雷達：利用雷達回波的強弱與返回時間，可推知降雨地點及降雨的雨勢大小。雷達 觀測只能觀測細微現象，屬於主動遙測。範圍約200km，觀測時間大約間距 10 秒。 (3)海洋觀測：利用船舶或漂浮在海上海面觀測進行浪高、海溫和海面風向與風速的觀測。 3.衛星觀測：氣象衛星是接收目標物放射或反射的電磁波，分成同步衛星與繞極衛星二類。 (1)這些衛星可以進行測地（海面）溫度或氣溫與濕度在高度的分布。 (2)同步衛星可以拍攝可見光與紅外線衛星雲圖。 二、海洋觀測 1.海洋觀測：泛指海洋各種現象的觀測。 (1)海洋的定位：研究海洋的首要工作為如何求得正確的海上定位。現在的研究船設有迴轉 式羅盤（經），六分儀、雷達、電子定位系統或人造衛星定位儀，求得正確的位置。 (2)觀測項目：包括水深、水溫、鹽度、海流、潮流等測定，以及波浪、潮汐、海水、海洋沈積物、 海洋生物等採集調查，海上氣象的觀測等等。 (3)海洋觀測中常使用溫鹽深儀測量海水的溫度及鹽度，再利用溫度、鹽度推算密度。因溫 鹽深儀所測量的是導電度、溫度及壓力，再換算塩度、深度及密度。 (4)洋流觀測的基本方式有兩種，一為描述定點水體的流速及流向。例如利用錨錠式海流儀 觀測海流；另一為測量特定水體的運動軌跡，例如以漂流瓶推估洋流的路徑。 三、海底地形的探測 1.海洋地形探勘 (1)十九世紀中葉曾有航海家用粗麻繩懸吊重錘沈入海底，由繩長而測出水深，惟此對較 深的海底測量往往不夠精確。 (2)直到 1920 年，才發明音波回聲測量海底深度的回音探測法（或稱聲納）。 (3)回音測量法是由船上發生音波，因海水為聲波的良導體，音波經海水傳至海底，再經反 射而成回音，當折返之音波傳到水面時，船上的儀器就會記錄它的信號和時間。 (4)根據回音時間發生之快慢，就可計算出各地方的深度。例如音波在海水中的平均波速為 1500 公尺/秒，若測得往返時間為 6 秒，則海深為 450 公尺（4.5 公里）。 2.海底地形分類：海底地形可以區分成三類一為大陸邊綠，二為海底盆地，三為中洋脊。 (1)大陸邊緣： 大陸棚是指接連在海岸之外，坡度最平緩的海底，它的外緣水深約 200m，坡度大約 千分之一到千分之二。 大陸坡是大陸邊綠上，坡度最大的地方，其坡度六比一到四十比一，常有很多深切的 河谷出現，是標準的V 型剖面，稱為海底峽谷。 大陸緣積連在大陸坡的外邊，是大陸坡底的沈積地帶。 (2)洋底盆地： 洋 底 盆 地 是 位 於 大 陸 邊 緣 和 中 洋 脊 二 地 形 間 的 深 海 底 平 地 帶 ， 水 深 多 半 在 4000~6000m，平均水深大約 5000m。 坡度是一千分之一，表面都是沈積物所覆 蓋。 海溝是海洋最深的地方，其鄰側都是一連串的島嶼，常排列成弧形叫島弧。島弧和海溝 附近是地震和火山活動強烈的地方，震源有很深的。 (3)中洋脊： 頂峰區是中洋脊最高的地方，中央有下陷的斷裂谷是由張力拉開所造成的，海底地形 最崎嶇的部分。 側翼區是緊接在頂峰區的兩側，地劫稍緩但仍很崎嶇。破裂帶則是許多橫截中洋脊的斷層帶。這種斷層如下圖所示稱為轉形斷層。 3.台灣附近的海底地形 (1)台灣附近的海底地形，可以分成台灣海峽與東部外海兩部分。 (2)台灣海峽深度絕大部分淺於 100 公尺，澎湖以北水深淺於 80 公尺，且與東海大陸棚結 合。 (3)在澎湖與台灣本島之間有一狹長海槽稱為『澎湖水道』。 (4)澎湖群島以南從 100 公尺的大陸棚逐漸變成大於 200 公尺的大陸坡。 (5)在巴士海峽西南是處於南海的洋底盆地。 (6)台灣以東就是菲律賓海，水深變化急遽，自蘇澳以南至花蓮附近，1000 公尺等深線接 近海岸，外海海底地形使很短的距離從水深1000 公尺變成 3000 公尺。 (7)宜蘭外海以南，為東西走向的海底沈積盆地及凹陷的海溝地形，是菲律賓海板塊向北隱 沒於琉球海溝所形成的島弧及海漕構造。
四、鹽度的觀測 1.鹽分的組成：鹽分以氯化鈉最多占 77.8%，氯化鎂占 10.9%次之。鹽分組成就主要元素 而言，彼此的比率各海域大致保持一定。 2.鹽度的測量：可以用硝酸銀滴定法，由 Ag＋與海水中C1－產生AgC1 沉澱。先求 C1－含 量再依經驗公式，代入鹽度（0/ 00）=1.805C1－(0/00)+0.03。 3.台灣地區鹽度分布 (1)台灣附近表層海水鹽度變化比較小，下圖所示其值介於 33%~35%，不過夏季與冬季 的分布亦有不同。 (2)台灣東部海域鹽度變化不大，因為全年高鹽的黑潮主流流過。 (3)鹽度稍有改變可能與河川流入淡水或降雨不同，及洋流消長所影響而改變。 (4)在台灣海峽夏天時靠近中國大陸有低鹽區，是因有河水注入所致。 (5)在台灣西南部海域之鹽度亦有一低鹽區，可能因河水注入所致。
五、海溫的觀測 1.海溫的測量：利用溫鹽深儀 CTD，同時測定海水的導電度（C）、溫度（T）與深度 （D）。亦可以利用衛星紅外光遙測，得到水溫。 2.台灣地區溫度分布 (1)台灣在冬季吹東北季風，夏季吹西南季風。 (2)下圖所示夏季海水表面溫度，東部與西部溫差不大。且都維持 25℃高溫以上。 (3)在冬季海水表面溫度，變化相當大，東部較高，西部台灣海峽東側約 13℃，這是因為 海溫不只受季風影響，也隨著水團移至有關，冬季由北方流入低鹽低溫的中國沿岸流， 使得台灣西部海水溫度下降。 (4)在夏季台灣東西部均被黑潮主流與支流籠罩，因此海溫維持高溫。 六、溼度的測定 1.溼度：大氣中水氣量多少的物理量稱之。 2.水氣壓：大氣壓之中水氣所佔的壓力稱之。 3.飽和水氣壓：大氣飽和時的水氣壓。溫度愈高愈大。
4.溼度表示方法 (1)絕對濕度：是指單位容積內水氣的重量，其單位為克/立方公尺。也可以空氣中之實際水 氣壓力，即水銀柱高若干公釐，或是多少百帕來表示之。 (2)相對濕度：通常以百分比(%)表示之。 相 對 濕 度 = 100% s m m 100% 飽和水氣量 實際水氣量 或 相 對 濕 度 = 100% s e e 100% 飽和水氣量 實際水氣量 m：實際水氣量 ms：飽和水氣量 e：實際水氣壓 es：飽和水氣壓 5.乾濕球溫度計 (1)構造：乾濕球溫度計係以兩支相同之溫度計合為一組使用，一支為乾球溫度計，一支為 濕球溫度計，係將其水銀球部分包以紗布並吸水使其潤濕，故合稱為乾濕球溫度計， 簡稱乾濕計。 (2)乾球之溫度即氣溫，濕球會因水分蒸發而降低溫度，當讀數不再降低時，即達平衡。故 可由乾球溫度、濕球溫度、乾濕球溫差，查表求得露點及相對濕度。 6.露點：已知容積之空氣，將其冷卻到特定之溫度，其相對濕度達到 100%，即為飽和， 此特定之溫度稱為露點(Td)。
第六章 海洋
一、海水的組成與垂直結構 1. 海 水 的 組 成 ： 海 水 之 中 主 要 的 鹽 分 為 NaC1 （ 佔 78% ） 、 MgC12（ 佔 11%）、Na2SO4(佔 4.7%)，且以離子（C1-、Na+、Mg2+、Ca2+、SO24）存在。 (1)鹽度：海水所含鹽分的多寡稱之，以每仟克的海水含鹽的克數。單位為 000，海水的鹽 度大約是35 000。 (2)溶在海水中的物質：有 O2與CO2溶在海水之中，溶的氧可以提供生物做呼吸使用。 氧、二氧化碳、鹽養鹽隨深度的變化圖如下所示。 A.表層海水氧的含量達到飽和。表層下方氧的含量達最大，因為海洋植物行光合作用放出 氧，隨著深度增加溶氧量達到最低。更深層海水都源於高緯，因水溫低，溶氧量高。 且因耗氧較少，所以溶氧量比上層稍有增加。 B.表層海水二氧化碳的含量，因海洋植物行光合作用使二氧化碳的量減少。深層海水二 氧化碳的含量隨著深度的增加而加大。 C.海水中的鹽養鹽，因海水中的浮游生物行光合作用產生氧，而消耗了海水中營養鹽， 而營養鹽隨深度的變化與氧的含量恰好相反。 2.鹽度的分布：海水之鹽度受到隨水量與蒸發量及水團移進或河水注入而變。 (1)鹽度小的海域：接近大陸由於河水或地 下水注入，降水量大的間熱帶幅合區或 極鋒區，冰川融解的海域。 (2)鹽度大的海域：離大陸遠的海洋，蒸發 強的副熱帶高壓帶與信風．帶，海水結 冰的海域。 3.海洋的垂直結構：海水的密度是由鹽度與 水溫來決定。 (1)海水的垂直方向主要分三層－表層、中層 （躍層）和深層。 (2)海水的溫度垂直分布的一般特徵： 離海表面到水深 100~200 公尺，水溫 高且大致不變，由於海水受日射作用變 暖，並藉波浪及海流作用，使海水均勻 混合，亦稱混合層。 由混合層以下達水深數百公尺，溫度急速變化，稱為溫度躍層或斜溫層。 在斜溫層之下，海水溫度隨著深度緩慢降低直到海底，水溫達 2~3℃，稱為深層。 (3)海水的鹽度的垂直分布：海水的鹽度的分布與密度分布十分相似。(4)海水的溫度與鹽度受制於河水的注入、海流或湧升流。如台灣海峽主要受制於沿岸低鹽 水和外海高鹽水兩種不同水團的消長變化。 二、海水的運動 1.潮汐：由於日、月的引潮力所引起海水面週期性的升降。海水面上升一次週期約 12 小時 25 分。每日發生海水面最高點時稱為滿潮，最低點稱乾潮。且海水面上升為漲潮，而下 降為退潮。 (1)引潮力：萬有引力與離心力的合力。在月球與太陽的正下方的地點朝地球向外作用，離 90°時的地點朝地球向內作用。月球的引潮力是太陽的 2 倍左右。 (2)大潮：滿月、 新 月 時 ， 太 陽 與 月 球 所 造 成 的 引 潮 力 的 合 力 最 大 ， 所 以 造 成 潮 差 最 大 。 如右圖所示。 (3)小潮：上、下 弦時，太陽與月球的引潮力合力最小，所以造成潮差小，如下圖所示。 (4)潮流：在漲落期間的海流稱之。在漲潮時稱為漲潮流，落潮時稱為落潮流。流向、流速 都呈週期性變化。 (5)潮差：高潮與相鄰低潮間的水位差稱之。 潮差在各地均不相同，而同一地點也因日期不同而異。 一個月內，以朔、望後一至三日之潮差最大；而上、下弦後一至三日之潮差最小。 就台灣而言，高雄港的潮差才一公尺左右，而在台中港則達三、四公尺，最大可達公六 公尺以上，世界上最爻潮差的地方在加拿大的芬地灣（Fundy Bay）；一般為 15 公 尺之多，最大可達20 公尺。 潮差大可以利用作為發電用，且淤積較不嚴重。且對河流的清潔功能愈好。但是對船舶 裝卸貨物較為不便。 對防災的影響：在河流出海口處，海水較重潛伏侵入河水底部，由於上層河水帶動海 水一起往外海流，所以下層水流流速減緩。河流底部在前緣水流極為緩慢，河水中所 帶泥沙最容易在此處淤積。當潮位低時，河中沙洲處處可見，不但妨礙船隻航行，如 遇洪水，河道排水不良最易造成災害。 2.海流：海流又稱洋流，為某海水向某一特定方向流動的現象。 (1)成因：由於密度（鹽度、溫度）不同及風力吹送所造成。 (2)種類： 密度流－由於密度不同所造成的。 吹送流－由於固定風的吹送所造成的。 傾斜流－由於風、氣壓、降雨等影響造成海面傾斜所造成的。
補償流－由於海水面海水流失，由下層海水來補償所造成的。 (3)環流：北太平洋的赤道海流→黑潮→北太平洋海流（西風漂流）→加利福尼亞海流，所 構成環流（副熱帶環流）。在北半球為順時針旋轉的環流，在南半球為逆時針的環流。 產生環流的原因為地球自轉之故。 西岸強化：如黑潮與灣流在西岸流動的海流，由於地球轉肩向力之故，增強了海流的 強度。 (4)台灣附近的海流 夏季時黑潮主流流經台灣東岸，其支流與西南季風吹來的南海海流一起流入台灣海峽 ， 然後進入東海。這幾股海水水溫都很高，因此台灣沿海地區夏季濕度大，氣溫高。 冬季時黑潮主流仍流經台灣東部，其支流則與東北季風吹送的中國沿岸流相遇到澎湖 群島附近，然後向西南一起流入南海。影響所及北部的台北、基降冬季氣溫偏低、濕度 大；高雄、屏東則氣溫高、濕度大；恆春則少有寒冬，四季如春。 3.波浪：是一種複雜的海水運動。都是由於風吹過水面所造成，為空氣移動經過水面發生 的摩擦力所造成的。 (1)波浪的種類： 表面波：波長比水深深時，在海面海水做圓周運動。波速(V)與週期(T)（或波長(L)的平 方根）成正比。 2πgT V 或 2π gT V （g：重力加速度）。 長波：波長比水深淺時，到海底全體海水做運動。波速為與水深 h 的平方根成正比。 gh V （g：重力加速度）
(2)風浪：由於風吹送所造成。 波長與波高隨著風速增大而增大，到高氣壓的距離（吹送距離），與吹送時間影響到 風速。 (3)湧浪：由於海上低氣壓，引起海面波動，由颱風中心向外傳播到另外海域所致。海上颱 風形成波長數百公尺的湧浪，其速度比颱風快，漁民可藉此預知颱風即將來襲。 波長長（400m 以上），具有圓形的波峰。 (4)海嘯：由於海底地震或海低火山噴發引起的浪。 週期約數十分鐘，波長約數十 km。 4.碎浪：海浪由外海水深區，進入水淺區，浪頭峰頂快於基部時，汳形變陡，以致破碎崩 潰稱之。 三、海洋與大氣的關係 1.熱的貯藏與移動：海水的比熱約是大氣 4.2 倍，海洋貯藏的熱量約是大氣 30 倍。海洋貯 藏的熱，藉由水的蒸發使大氣移動。 2.聖嬰現象：在南美洲秘魯海洋，其下層冷的海水向上湧升，使得比同緯度的印尼海洋溫 度低。以數年為週期，發生水溫變高的現象稱之。當發生時，信風發生改變，引起氣象 異常的現象。 3.水循環：海洋中所蓄貯的海水與陸地的河川、湖泊、地下水與冰雪等經降水、蒸發、地面的 沍流等水文現象，達平衡稱之。 (1)地球上的水，大部分是海水約佔 97%，陸地上總水量約佔 3%。陸地上的總水量之中 冰川與冰帽佔77%，地表總水量（河川與湖泊）佔 0.6%，地下水佔 22.3%，土壤水 分、滲透水佔0.1%。 (2)降落在陸地的雨與雪，大部分蒸發回到大 氣，殘留的部分藉河流注入海中。在海洋 之中蒸發量比降水量多，餘下的水蒸氣藉 大氣向大陸輸送。 (3)水循環示意如右圖所示： 海 洋 的 蒸 發 量 （960 ） ＝ 海 洋 的 降 水 （880）＋吹往陸地的水量（80）。達成 平衡。 陸地的蒸發量（210）＋海洋吹往陸地的水量 （80）＝陸地的總降水量（290）。且又 知海洋吹往大陸的水汽（80）＝陸地河流 入海的水量（80）。達成全球大氣與海洋 之間的水文平衡體系。
第七章 大氣
一、大氣的構造 1.大氣的組成：到高度 80km 為止，組成地球的大氣是由占 99%氮和氧組成，其中氮約 占 54 ，氧約占51 。此外，還有少量二氧化碳、水氣、臭氧（以上三者是變動氣體）和漂浮 在空中的一些微小液體固能微粒（一般稱為懸浮微粒或氣膠）。 固定氣體 氣體名稱 氮氣(N2) 氧氣(O2) 氬氣(Ar) 體積百分比 78.08 20.95 0.93 ◎固定氣體和其體積百分比 變動氣體 體積百分比氣體名稱 水氣0~4(H2O) 二氧化碳0.035(CO2) 甲烷0.00017(CH4) 0.000004臭氧(O3) ◎變動氣體和其體積百分比 (1)溫室效應：大氣之中二氧化碳和水氣吸收紅外線的地面輻射，大氣再輻射回地表，被地 表吸收，在地表附近氣溫保持高溫（平均15℃）稱之。 2.氣壓：單位面積內氣體分子的重量。在地表 1atm≒1013hPa。(1)1atm=1033.6gw/cm2×980dyne/gw≒1013×103dyne/cm2=1013×102N/m2=1
013hpa。 (2)在離地高度為 5.5km 時，氣壓減半。 (3)在距地面數千公尺之大氣層中，氣壓隨高度之遞減 率約為每10 公尺降低 1 百帕，愈高空因空氣愈稀 薄，氣壓隨高度之遞減率也就愈小。 (4)若地面之氣壓相同，溫度愈高的空氣柱膨脹愈大， 氣壓隨高度之遞減率也就愈小。反之，溫度愈低的 空氣柱，其氣壓隨高度之遞減率也就愈大。 3.大氣的垂直分層：大氣圈是依溫度的變化加以區分。 (1)對流層：因大氣對流旺盛，產生所有的天氣現象。氣 溫的直減率約為0.65℃/100m。 (2)平流層：有臭氧的分布，可以吸收紫外線，氣溫隨 高度增大。 (3)中氣層：氣溫隨高度降低。 (4)增溫層：因在高溫的狀態，大氣之中一部分被游離。 有極光出現。 4.對流層頂：對流層與平流層的交界處。 (1)平均高度：約 11km。 (2)高度的變化：緯度愈高高度愈低。對季節而言，夏季 較高。 二、氣溫的時空分布 1.氣溫的日變化：由於地球自轉和公轉， 使得地球各地太陽入射角，在不同時間 會有所不同，進而造成各地接收太陽強 度不同。也因日射與地射有差異，造成 氣溫的日變化。 (1)地面氣溫最大值，發生在輻射盈餘最 多時（日午後約二～三小時）。 (2)地面氣溫最小值，發生在輻射虧久最 多時（清晨日出後）。 2.逆溫：大氣的溫度隨高度升高而升高的 現象。 (1)發生逆溫時，大氣很穩定，不易產生對流。大氣汙染物不易消散。 (2)逆溫通常發生於晴朗微風的夜晚，因地面輻射率大於高層大氣輻射率。
三、風的成因 1.氣壓梯度力：在同一水平方向，二個地點間的氣壓差 所造成的力。氣壓梯度力是風的原動力。如右圖考慮 空氣塊為正方體。空氣的密度為p，氣壓梯度力大小 為 P1aP2 p 1 。 2.等壓線與風：風開始時沿著等壓線垂直方向吹，等壓 線間距愈小，風速愈強。 四、地轉偏向力（科氏力） 1.地轉偏向力：在地球上運動的物體，受到地球自轉的 作用，在北半球沿著前進的方向向右偏的力稱之。 (1)地轉偏向力的方向：在北半球與物體前進的方向垂 直向右偏，在南半球與物體前進的方向垂直向左偏。 (2)地轉偏向力的大小：其大小與運動物體的速度和緯度的正弦值的乘積成正比。可以寫成 C0=2Ωv sin Φ，Ω＝地球自轉角速度，v＝物體運動的速度，Φ＝緯度。在兩極最大， 在赤道上為0。又知同緯度地轉肩向力與風速成正比。 五、風吹的方式 1.地轉風：在高度 1km 以上平行等壓線吹的風稱之。 2.近地風：受摩擦力作用，地面風斜穿等壓線指向低壓。摩擦力愈大時，等壓線與風向的 夾角愈大。 六、高氣壓與低氣壓 1.高氣壓：在等壓線呈封閉的區域，中心比周圍的氣壓高，中心產生下沈氣流，天氣都是 以晴天為多。 2.低氣壓：在等壓線呈封閉的區域，中心比周圍的氣壓低，產生上昇氣流，有雲發生，形 成惡劣的天氣。 七、氣團 1.氣團：是指大範圍的溫度和溼度相近的空氣塊。 2.氣團源地：形成氣團的地區，即為氣團的源地。 3.氣團的分類： (1)依源地冷熱程度，可分極圈(A)、極地(P)、熱帶(T)、赤道(E)等氣團。 (2)依源地乾溼程度，可分乾燥的大陸性(C)氣團和潮溼的海洋性(m)氣團。 (3)Cp 為極地大陸性氣團，性質冷、乾、極穩定。mT 為熱帶海洋性氣團，性質暖、溼。 4.影響台灣的氣團 (1)夏季時，台灣受太平洋熱帶海洋氣團(mT)影響，帶來溫暖又潮溼的空氣。 (2)冬季時，台灣受蒙古高壓造成的極地大陸冷氣團(cP)籠罩，帶來寒冷又乾燥的空氣，也 主宰了台灣冬季的天氣。 5.寒潮：冷氣團移出源地，迅速沿經線南下，過程中仍保持原來乾、冷的性質，則會使台
灣地區的氣溫驟然下降，而形成寒潮。 (1)寒潮定義：其一是台北的當日最低溫降至 10℃或以下，其二是台北的當日最低溫連續 下降兩日，下降幅度達4℃以上，而且氣溫降至 14℃或以下。 八、鋒面 1.鋒面：當氣溫、溼度差異較大的氣團相遇時，在氣團之間將會存在著十分狹窄的傾斜過 渡區域，就是峰區。氣象上常鋒區近似看成一個鋒面，而鋒面與水平面相交的一條線常 稱為鋒或鋒線。 2.鋒面的種類：鋒面可以分成暖鋒、冷鋒、滯留鋒、囚錮鋒四種。 (1)暖鋒：暖空氣主動推動冷空氣的鋒稱為暖鋒。 暖鋒的性質： A.暖氣團沿著鋒面上升緩慢，形成的雲系為卷雲、卷層雲、高層雲、雨層雲，以層狀雲為 主。 B.降水主要發生於鋒前，雨勢較小的連線性降水。雨區寬約 300~400km。 C.鋒面角的坡度約 3001 ~ 100 1 。 D.鋒面通過氣溫上升，氣壓降低，雨過天晴。 (2)冷鋒：冷空氣主動推動暖空氣的鋒稱為冷鋒。 冷鋒的性質： A.暖空氣被抬升，在鋒面上出現積雨雲。以積狀雲為主。 B.降水主要發生在鋒後，雨勢強的陣雨，雨區較窄。 C.鋒面角的坡度約（ 1001 ~ 50 1 ）。 D.鋒面通過之時，風向由南或西南風轉為西或西北風。風速亦增強。 E.鋒面通過氣溫下降，氣壓上升，天氣轉晴。 (3)滯留鋒：冷、暖氣團的勢力相等的鋒面稱為滯留鋒。 滯留鋒的性質： A.台灣五、六月左右形成的滯留鋒，造成梅雨季。滯留鋒的坡度比暖鋒還要小。 B.雲系與降水區域比暖鋒更寬，且降水強度大，持續時間長。 (4)囚錮鋒：冷鋒趕上暖鋒，所形成的鋒面稱為囚錮鋒。 囚錮鋒趕上暖鋒，所形成的鋒面稱為囚錮鋒。 九、颱風 1.熱帶低氣壓（氣旋）：在緯度 5~20°，在水溫 27℃以上的海上發生。 (1)特徵：有發達的積雨雲，沒有鋒面伴隨，等壓線約呈圓形分布。 (2)能量來源：從海水蒸發的水氣凝結之時所放出的潛熱。 2.颱風：颱風是一種形成熱帶海洋上的低壓系統，發展成為熱帶氣旋。當熱帶氣旋近中心 附近的平均最大風速超過每秒17.2 公尺，即稱為颱風。 3.颱風的名稱：颱風一詞是西太平洋地區對此低氣壓特有的地域性稱呼，其他地區亦有不 同區域性稱呼，例如美國稱為颶風，印度稱為旋風，菲律賓稱為碧瑤，廣東一帶稱為大 風。 4.颱風的分類
(1)在預報作業上，中央氣象局以颱風中心附近平均的最大風速為準，依風速的大小將颱風 的強度分成輕度、中度、強烈三級，如下表所示。 颱風強度 輕度颱風 中度颱風 強烈颱風 中心附近平 均最大風速 蒲福氏風級公尺／秒 17.2~32.68~11 32.7~50.912~15 51.0 以上16 以上 (2)颱風的暴風圈，是以七級風為暴風半徑。 5.颱風形成條件 (1)海水溫度必須達 27℃以上，才能有豐沛的水汽蒸發，供應颱風能量。 (2)颱風滋長的區域必須在南北緯度 5°以外，科氏力才能有足夠強度，導引雷雨胞四周的 空氣，形成氣旋式環流。 (3)大尺度運動最好能提供高空輻射、地面輻合的理想環境。如下圖中數字標號區即為過去 記錄中颱風生成的區域。 6.颱風的結構 (1)由氣象衛星拍攝的照片，可看出颱風中、上層的水平結構，其風暴範圍相當大，半徑長 達三、四百公里，甚至更大，環流外觀大致成圓形，有許多螺旋狀旋轉的雲繞進颱風中 心。 (2)由颱風的垂直環流結構顯示，在中心附近伴隨的是微弱的下沉氣流，區內既無狂風也無 暴雨，天上僅有少許的薄雲，甚至可以看到陽光，當颱風的結構比較完整時，中心會 成為接近圓形的形狀，稱為颱風眼。 (3)在颱風眼的四周，為一圈高聳環立的雲層所圍繞，稱為雲牆，此區域雲層最厚、風雨最 大、上升速度最強。氣流繞著雲牆由下往上旋轉，上升至頂層後，小部分自颱風眼沉 降，極大部分往外輻散，而在距中心數百公里以外的地區下沉，形成完整的颱風環流 結構。 7.侵台颱風的路徑 (1)第一類路徑常沿著太平洋副熱帶高 壓南緣往西移動，在 高壓西緣，移 動方向由西北 轉向北方，此後向東 北方向加速離去。 (2)第二類路徑因太平洋副熱帶高壓的 影響性減弱，颱風常持續西移進入 中國大陸。 8.影響颱風移動的因素 (1)主要包括：外圍大氣運動系統、地球 自轉效應、鄰近氣壓系統的配置、洋 面溫度及水氣分布、颱風環流和外 圍環流的交互作用、鄰近地形的阻 擋等因素。 (2)在颱風的發展過程中，水氣的提供
是不可或缺的，颱風為了維持繼續發展，常會往洋面溫度較高的海域前進；若颱風登 陸或逐漸移向高緯度，缺乏了水氣的供應，無法提供發展所需的能量，進而威力減弱， 甚至消失。 9.颱風的災害：颱風所引起的災害，主要可分為豪雨、強風、暴潮三方面。 (1)豪雨：颱風的雲層中含有大量的水氣，所到之處經常帶來豪雨。此外颱風過境，其外圍 環流若引進潮溼的西南氣流，也會導致豪雨。 (2)強風：強風所產生的破壞是颱風最直接的影響。風壓與風速的平方成正比。 (3)暴潮：颱風是低壓中心，由於壓力作用，外圍的氣流會往中心匯集，連帶的吹動海水， 造成海平面增高。颱風登陸經常造成數公尺的巨浪。如果恰巧遇到漲潮期間會造成海水 異常上漲的現象（俗稱暴潮），常引起嚴重的災害。 十、局部熱力環流 1.熱力環流：由於地表溫度有差異所形成的大氣環流。 (1)風的產生：在近地表附近，風吹向相對高溫的地區。 (2)熱力環流的規模：地表溫差相差愈大，產生熱力環流的規模愈大。 (3)由熱力環流所形成的風：海陸風、山谷風、季風。 2.季風：隨著季節轉換而風向更替的風系。冬季大陸較冷，海洋較暖，大陸由冷高壓盤踞， 低層空氣外流；夏季大陸較熱而形成暖性低壓，空氣內流。 (1)冬天時，海水比陸地熱，風由大陸吹向海洋。因為冬天時，西伯利亞地區的冷空氣堆積 得相當快，冷氣團往外發展，亞洲地區在大陸冷高壓的籠罩下，幾乎吹著乾冷的東北 風。 (2)夏天時，陸地比海水熱，風由海洋吹向大陸。大陸冷氣團強度減弱，太平洋暖高壓加強， 受到海洋氣團的影響，東亞沿岸的風向從原來乾冷的北風轉為溫暖的西南風。 3.海陸風：發生在比熱小的陸地與比熱大的海洋之間。日間吹海風，夜間吹陸風。 4.山谷風：由於山谷之間溫差不同，造成的風稱之。白天吹谷風，晚上吹山風。
第八章 星光燦爛與天文觀測
一、認識星空 1.天球：以地球為中心，半徑無限大 的球，即天體投影在半徑無限大的 球面上。 (1)天頂：觀察者的正上方，通過天 球中心的鉛直線與天球的交點。 在上為天頂。 (2)天底：觀察者的正下方，通過天 球中心的鉛直線與天球交點。在 下為天底。 (3)天球北極與天球南極：延長地球 的自轉軸與天球的交點。地球北 極與南極正上方。 (4)天球地平線：通過天球中心與水 平面延長和天球相交的大圓。 (5)天球子午線：通過天球北(南)極與 天頂(底)的大圓。與天球地平線與 天球赤道垂直。 (6)天球赤道：地球的赤道面的延伸與天球相交的大圓。與自轉軸垂直。 (7)東西南北的方位：天球子午線與地平線相交的點之中，靠天球北極的方向為北，離遠為 南，北方的右邊為東，左邊為西。 2.赤經與赤緯 (1)春(秋)分點：春分時，從地球上看 太陽在天球上所在的位置，就叫做 春分點。因為這天太陽融好直射赤 道，也就是太陽是在天球與黃道的 交會點，因此無論是在星座盤上或 天球上，春分點是天球赤道和黃道 的交會點。同理，因為秋分時太陽 也是直射赤道，所以天球和黃道的 另一個交會點就是秋分點。 (2)赤經：在天球座標系統上，赤經是 沿著天球赤道，從春分點開始往東 算 起 ， 總 共 劃 分 成 24 小 時 的 座 標 單位。 (3)赤緯：在天球座標系統上，赤緯是 以天球赤道為0 度，往天球北極與 天球的南極算起劃分成±90 度的座 標單位。 3.星座：會自行發光的恆星，它們距離地球非常遙遠，在天球上的相對位置，它顯得長久 固定不變，於是古人把排列成群的恆星合稱星座。 (1)為求方便，更把其中比較明亮的星連接起來，想像成各種動物 (如金牛、獅子)或神話 （如仙女、仙后）人物或器具的形狀來命名。 (2)中國的二十八宿，就是星座的總稱。 (3)現在各國都按照國際天文聯合會決定的議決，將全天球分為八十八個星座。 4.恆星的周日運動：恆星以天球北極為中心，逆時針方向以 23 時 56 分繞轉一週稱之。且 與天球赤道平行，由東向西移動。 5.太陽的周日運動：太陽在天球上，因季節與緯度的不同，每日的軌跡不同。在冬至太陽 赤緯為-23.5°，太陽周日運動軌跡偏南，在地平線上路徑最短，太陽過中天的高度最低。 晝的長短與周日運動的路徑關係，與過中天的高度如下圖所示。6.太陽的周年運動：太陽在黃道上由西向東，以一年為週期繞轉一次。一日大約以 1 度(時 間約4 分)做移動。 (1)黃道：太陽周年運動時，在天球上所移動的大圓。與天球赤道夾 23.5°。 7.恆星(天體)的周年運動：相對於太陽的周年運動，恆星(天體)的周年運動以一年為週期， 由東向西移一圈。因此從地球視之，恆星茬天球上一天向西移1°。如上圖所示，地球從 E 移至 E'時，恆星向西從 S 移至 S'。 (1)由於地球的自轉與公轉，星星每天提早 4 分鐘升起。在不同的季節，即使在相同的時間 地點觀察天空，天空的星座都不同。 (2)地球繞太陽的軌道、季節、黃道面以及黃道 12 宮的示意圖(如下圖所示)。
8.日、月食：日食發生於月球(新月)恰在地與日之連線間，月球擋住部分或全部的太陽。月 食發生於地球位於月(滿月)與日之連線間，地球擋住月球。 (1)如下圖所，日食是發生在黃道與白道交點附近新月時，日、月、地在一直線上。日食分 成日全食、日環食、日偏食。另外一方面月食是發生在黃道與白道交點附近滿月時，日、 地、月在一直線，月食分成月全食、月偏食、半影月食。 9.恆星日與太陽日：地球間隔兩次對準遙遠恆星的時間，恆星日約 23 小時 56 分 4 秒，而
地球間隔兩次對準太陽的時間稱為太陽日。因一年當中太陽日長短不一，定義『平均太 陽日』為一天為86400 秒。 (1)由 O 轉至 O2，這時地球自轉一週。這一期間地球間隔兩次對準遙遠恆星。 (2)由 O 轉至 O2再轉至O3時，這一期間地球間隔兩次對準太陽。 10.恆星月與朔望月：月球繞行地球一圈 360 度需 27.3 天，稱為恆星月。從新月(滿月)到 下次新月(滿月)的時間約 29.5 天，稱為朔望月。 (1)月球由甲轉至乙所需時間為 27.3 天。 (2)月球由甲轉至乙再轉至丙所需的時間為 29.5 天。 11.不同緯度的星空 (1)北極星恰巧位於地球自轉軸和天球的交點附近，其並不會隨著周日運動而大幅度移動， 所以北極星的位置都不變，也不會東昇西落。 (2)自地平線到天球北極的仰角，大約等於觀測者所在的緯度。 (3)不同的緯度的地理位置的觀測者所見到的星空，隨時間與緯度也會不同如下圖所示。 12.月相的變化
(1)地球繞著太陽運行，月球也繞著地球旋轉。地球、月球及太陽三者的相對位置，使得月 球受日光照射的角度不同而產生規律的盈虧現象，如上圖所示。 (2)月球的軌道面(白道)與黃道面約夾 5°角。 (3)月球均以同一面繞著地球自轉。 二、星球的物理性質 1.亮度(B)：在地面上單位時間，單位面積接收恆星所輻射的能量。公式為 4πd2 L B ，L 為光 度，d 為距離。 (1)視星等(m)：公元前 150 年，希臘天文學家希巴卡斯將天空最亮的星定為 1 等星，次亮 的定為2 等星，眼睛還可看見最微亮的星定為 6 等星。亮度愈大，等級愈小。 (2)視星等(m)與亮度(B)的關係：+1 等星的亮度＋6 等星的 100 倍，每差一等星亮度差 2.512 倍。 一 顆 恆星 亮 度 為 B1， 視 星 等 為 m1， 另 一 顆 恆 星 亮 度 為 B2， 視 星 等 為m2， 則 B1/B2=100m 25m1。 2.光度(L)：單位時間輻射出電磁波的總能量。L=4πσR2T4，R 為半徑，T 為表溫。 (1)絕對星等(Mv)：將所有的星都放在一定的標準距離 32.6 光年上比較，在這樣的距離所 見到的星星亮度的視星等值，就稱之絕對星等。 (2)距離模數：視星等與絕對星等與距離之間的關係可用距離模數來描述。m-Mv=5 log d-5，m：視星等，Mv：絕對星等，d：距離以秒差距（pc）為單位，1pc＝3.26 ly。 (3)光度(L)與絕對星等(MV)的關係：若一顆恆星光度為 L1，絕對星等為MV1，另一顆恆星 的光度為L2，絕對星等為MV2，則 5 V1 M V2 M 100 2 L 1 L 。 3.星球顏色與表面溫度(T)：恆星的顏色是因表面溫度的不同而不同。因此從天體發光顏色， 便能判斷輻射的溫度。 (1) 韋 恩 定 律 ： 輻 射 的 最 大 能 量 的 波 長 λmax(m) ， 與 表 溫 T(k) 有 λmax．T=2.9×10 -3[m．k]關係。 (2)顏色與溫度的關係：紅色的星球表面溫度較低，藍色的星球表面溫度較高。 (3)光譜型：由恆星的吸收光譜(暗線)，可以區分 O、B、A、F、G、K、M 型。 光譜型與表面溫度與星色的關係：O 型表溫高，藍白色。M 型表溫低，紅色。
太陽的光譜：G2 型的主序星，溫度 5800K，顏色呈黃色。 4.距離(d)：以光年(光走一年的距離)與秒差距(周年視差角 P"的倒數)來表示。 (1)近距離的恆星可用視差法測得，下圖為簡單原理 e=e'+2p ，
2πd
ES
2πd
ES
60"
60'
0
360
p(
角秒
)
ES 接 近 1AU→pd=206265→d=206265/P[AU]→d= [ly] p 3.26 d [km] p 13 10 3.1 [pc] p 1 d 我們定義：當 p=1 角秒時，d 為 1 秒差距。P 稱為周年視差角(地球與太陽的平均距離， 對應恆星的角度)。則 pd=1(p 單位：角秒["]，d 單位：秒差距[pc])。 (2)1 秒差距=206265 天文單位=3.26 光年=3.1×1013公里。 (3)在地面觀測，受到大氣擾動的影響，很難分辨 0.01 角秋以下的角度變化，所以視差法 對100 秒差距以內天體較適用。 三、觀測儀器 1.地面望遠鏡：分成光學望遠鏡與電波望 遠鏡。 (1)光學望遠鏡：光學望遠鏡分成折射式 與反射式望遠鏡兩種。 折射式：利用一片焦距很長的凸透鏡 作為物鏡，再配合上短焦距的目鏡組 成。 反射式：利用一面凹鏡作為物鏡，此 凹面用特殊的玻璃或熔融石英研磨後， 再鍍上一層反光極佳的鋁膜而成。 優缺點：折射式容易引起色像差、價格 高昂，但優點是光軸易於調整，鏡筒 封閉不受溫度變化影響，影像素質極 佳。反射式容易引起球面像差，光軸 易發生變化，鏡面容易氧化，但優點 是沒有色像差，價格低廉。 架設的方式：有赤道儀與經緯儀兩種。 A.赤道儀：經由調整赤道儀的自轉軸與地球自轉軸平行，附有馬達，使赤道儀以與地 球自轉速率相同，但方向相反轉動，使可追蹤星星，星星可以長時間留在望遠鏡的視野中，便於觀測與攝影。 B.經緯儀：其能上下方向和水平方向自由轉動，可以測定天體高度和方位而也可以用於 赤經、赤緯、時刻等測定。 (2)電波望遠鏡：藉天體發出的無線電波來研究天體，就要使用地面的電波望遠鏡來收集這 些電波。 其主要部分為：碟形反射器、接收器、放大器、記錄器。 無線電波望遠鏡可以用來接收氫原子及許多分子(如一氧化碳)所發射的電波對研究雲氣 特別有用，且不受天氣的影響，但單獨使用解析力較差，如果排成陣列，由相距甚遠 的地點同時觀測，再用特殊的方法將資料綜合分析，解析力可以比光學望遠鏡更高， 可以達0.001 角秒。 電波望遠鏡無像差問題，且不受天候影響，但受人為電波的影響。 2.望遠鏡的三大功用：望遠鏡有三大功用，分別為放大率、聚光力、解析力。 (1)將影像放大，且 M(放大率)= fF ，F：物焦。f：目焦。 (2)使影像顯得明亮， F2 2 a Gα G：聚光力。a：口徑。F：物焦。且 a F 的比值稱為焦比。當焦比 愈小時，聚光力愈大，愈能看見暗星。 (3)使影像變得清晰，增強解析力。 ["] a λ 5 10 2.1 α ，α：為解析角，λ 愈短，解析力 愈強，像看得愈清楚。一般可見光望遠鏡因受到大氣擾動影響，其解析角僅大於0.2"。
第九章 探索宇宙
一、太陽系 1.太陽系：以太陽為中心，周圍環繞著九大行星、衛星、小行星、彗星及行星星際間的塵埃、 氣體等。 2.行星的公轉與自轉 (1)公轉：所有的行星均大致在同一平面上，由天球北極視之以逆時針方向繞太陽公轉，而 且太陽的自轉亦相同方向繞轉。 (2)自轉方向：行星公轉的方向與自轉方向一致。僅金星自轉與公轉的方向相反。天王星與 冥王星大致橫臥在公轉的軌道上面。 二、類地行星與類木行星的比較 類地行星 類木行星 行星名稱 水星、金星、地球、火星 木星、土星、天王星、海王星 質量 小 大 半徑 小 大 密度 大(5g/cm3左右) 小(1g/cm3左右) 自轉週期 長(1日以上) 短(1日未滿) 行星全體的組成 鐵、氧、矽 氦、氫 大氣組成 二氧化碳…金星、火星氮與氧…地球 氫、氦 衛星數目 1…地球 2…火星 許多 環 沒有 有 軌道 鄰近 疏遠 表面溫度 高 低 距日 近 遠 三、主要天體的特徵 1.水星：布滿了損石坑，沒有大氣，沒有衛星。 2.金星：與地球的大小與質量相近，大氣之中有濃密的二氧化碳，溫室效應顯著，表面溫 度達460℃。沒有衛星，自轉方向由東向西與地球相反。 3.火星：有與地球類似的四季變化，在兩極有乾冰與冰形成的極冠。有峽谷狀的地形，有 太陽系之中最大的火山。表面有顯明的隕石坑。 4.木星：太陽系之中最大行星。有大紅斑存在。木星的衛星埃歐，有活躍的火山活動。 5.土星：外圍有光環，密度低於水的行星。 6.天王星：其自轉軸倒躺在公轉軌道面上。大氣中含有甲烷會吸收紅黃光而反射藍綠光， 因此表面呈偏藍。 7.海王星：表面與天王星相同呈偏藍。大氣中曾攝得有一著名的大暗斑。 8.冥王星：比月亮小，太陽系之中最小的行星，其軌道有一部分在海王星軌道以內。 9.小行星：主要在火星與木星軌道之間做公轉，部分軌道深入地球軌道內。 10.彗星：是由冰與乾冰與灰塵形成的髒雪球，接近太陽形成彗髮與彗尾。 11.流星：為行星星際間的固體微粒，闖入地球大氣之中而發光者。若末燒毀殆盡落入地 球表面形成隕石。 12.月：自轉週期與公轉週期相同，以同一面面對地球。亮的高地有隕石坑為多，暗的海 則較少。因重力小，大氣不存在，晝間達120℃，夜間達-160℃溫度變化劇烈。 四、太陽 1.太陽的組成：由連續光譜之中的吸收譜線得知太陽的主要成分為 H與He，其中氫約佔 75%，氮約佔25%。 2.太陽的能量來源：由於中心部分，發生氫融合成氨的核融合反應，而放出能量。3.太陽的結構：由內 往外分為日核、輻 射層、對流層、大 氣 層 ， 而 大 氣 層 再分成光球層、色 球層及日冕。 (1)光球層： 是太陽可見到的 表 面 ， 約500 公里厚。 用望遠鏡可解析 出米粒組織。是 內 部 升 上 來 高 溫的氣體。 (2)色球層： 位於光球之上， 厚約幾千公里到 一萬公里左右。 過去只有日食時 可見到。 溫度由一萬度到 數百萬度，溫度 隨高度增加，但 密度減小。 (3)日冕： 太陽外圍稀薄的 大 氣 ， 當 日 全 食 時 ， 肉 眼 才 能見到。 日冕的厚度。可達太陽半徑的數十倍。 日冕低層溫度約50萬度，最外層可達350萬度。 日冕的物質，是失去電子的原子核，都帶有正電，以高速運動，但密度極低。 4.太陽的自轉：由黑子的觀測得知，由東向西約以27°天自轉一週，且低緯度比高緯度自 轉週期短。 5.太陽表面的活動：由黑子的數目變化量有 11 年的週期，稱為太陽黑子週期。芒得發現太 陽黑子出現的頻率與緯度位置和太陽黑子週期有關，其發現太陽黑子從極大期開始，黑 子大多從高緯度區產生；到了極小期時，黑子則多發生在低緯度區。作圖後狀似蝴蝶， 稱為蝴蝶圖或芒得圖。 (1)太陽風：從日冕所吹出帶電粒子（電子與正子）。 太陽風被地球磁捕獲形成范艾倫帶。 (2)閃焰：是在太陽黑子附近，從色球層之中高能爆 發的現象。由於發出強的太陽風使地球產生磁暴 與極光。太陽閃焰所釋出X-ray 和紫外線造成電 訊中斷。 (3)日珥：日珥為游離化氣體，在日全食時可見突出 於日面邊緣，有時呈絲狀結構，投影在太陽盤面 上。 五、星系與宇宙 1.星系：是恆星、星團、星際雲氣、星際塵埃等組成的 大集團；平均約含百億顆恆星，是構成宇宙的基本 單位。宇宙現知的星系有數以百萬計之。 2.銀河系
(1)銀河系主要的部分是直徑約為十萬光年的圓盤，其厚度約5000光年與中央凸起厚度約 1.5萬光年，全體形狀成凸透鏡狀。總共約有2xlO11顆恆星。 (2)外側是球狀星團與稱呼為銀暈的氣體，離銀河中心約7~8萬光年，形成球狀分布。 (3)銀河的赤道面稱為銀河面。銀河的中心在人馬座附近。疏散星團、恆星、星際物質分布於 圓盤上。 (4)太陽距離銀河中心約三萬光年處的圓盤面上。且以約25Okm/s的速度繞銀河中心旋轉。 太陽繞銀河中心一週需2.26x1O8年。 (5)利用電波望遠鏡觀測銀河的內部，發現其內部有四支旋臂，太陽位於主要旋臂 (英仙臂) 與外旋臂(人馬臂)之間。且銀河系是屬於漩渦狀星系。 3.星系的分類：星系的外觀可分成三大類，如下圖所示。 (1)游渦狀星系： 正型游渦星系。 棒狀游渦星系。 (2)橢圓狀星系： (3)不規則星系． 4.本星系群：就像恆星常常成團出現，星系也有集結成群的情形。銀河系就和三十多個鄰 近的星系形成一個本星系群，分布在直經約三百萬光年大小的空間裏。其中仙女座星系 M31 與銀河系相距約二百三十萬光年，其他星系間距離有的更近。 5.星系群與超星系群：星系亦有集結成群的現象，形成星系群。例如在室女座方向，離地 球六千萬光年之外，有一個星系群是由約二千五百個以上星系組成，直徑約一千萬光年。 幾十個星系群也會聚集成超星系群，直徑可達一億光年。 6.星團與恆星的種族 形狀 恆星數目 分布 年齡 重元素 亮星 種族 疏散星團 不一定 102~103 個 銀河圓盤上 ~50 億年 多 藍白色的主序星 I 族星 球狀星團 球狀 104個~106 銀暈 100~130億年 少 紅色巨星 II 族星 7.赫伯定律：1920年赫伯利用光譜測了許多遙遠星系的運動速度，發現都在遠離我們，而 且距離愈遠的星系，奔離的速度愈大。可寫成：v=H0d。 v：星系奔離速度(公里/秒) d：星系的距離(百萬秒差距) H0：比例常數(赫伯常數，約為每百萬秒差距50~100公里/秒) 8.3K背景輻射：西元1965年威爾遜和潘奇亞斯利用貝爾電話公司實驗室的特殊天線，發 現了太空中由各方向很均勻地射來微弱的無線電雜訊，這些輻射的能量對波長的分布很 接近一個絕對溫度3度的物體所發出的熱輻射，所以稱為3K背景輻射。 9.霹靂說：宇宙膨脹會使溫度降低，所以逆推回去，在過去宇宙必定是在一個非常高溫的 狀態開始的。這種宇宙由高溫、高密度狀態開始，由一次大爆炸引起急速膨脹的宇宙起 源學說叫霹靂說。 (1)由赫伯常數估計，假如過去的膨脹速度不變的話，那麼在100億到200億年前星系應 該擠在一起。 1010年 86400s/年 365 100km/s km 5 10 3 86400 365 3.26 6 10 100km/s pc 6 10 v d 0 H 1 1 T ，
1010年 86400s/年 365 50km/s km 5 10 3 86400 365 3.26 6 10 50km/s pc 6 10 v d 0 H 1 2 T 2 (2)霹靂說的兩大證據為赫伯膨脹與 3K 背景輻射。
