紀鑾鶯 老師編
高一基礎地科 第二章 章後練習參考解析
【學測考題觀摩】第二章
2.1 人與宇宙的連結－天文學，2.2 仰望穹蒼－解讀天象---
1. (A)視星等小者，其光度則不一定愈大，還要視距離而定；(B)應以北極星為中心；(D)天上 恆星的位置只是由地球看過去在天球上的投影，不代表實際距離 4. 視星等差 5 等甲的亮度(I)為乙的 100 倍，甲乙光度(L)相同，I 和 L 成正比、距離(d)平方 成反比，L 同，I 和 d 平方成反比，故乙星的距離是甲星的 100=10 倍。 7. 如圖，夏至正午太陽為直射，冬至陽光以 45 度角 斜射下來，在正午垂直照射分布在地面上單位面 積的太陽能，在斜射 45 度時則要分布到 2平方 公分的面積上。故冬至正午地面單位面積上單位 時間所接受到的陽光輻射量(單位時間太陽輻射 能/面積)，大約是夏至正午(垂直入射)的 1 2 倍。 13. (A)視星等數值愈小則愈亮（光度不一定，還要看 距離） (B)由於地球自轉軸對準天球北極，而北極星位於天球北極附近，所以恆星周日運 動是繞北極星為中心才對 (D)天空上恆星的位置只是由地球方向看過去的投影罷了，看不 出星與星之間真正的距離。 15.(A)天球一周為 360°大圓，劃分為 24 個時區；(C)天球赤道與黃道軌跡線的交會點為春分點 與秋分點(太陽直射赤道) 16. 心宿二為恆星，因行核融合而發光，顏色和輻射出的電磁波分布有關，由表面溫度決定； 而火星是行星，顏色是反射太陽光的結果，主要和表面化學組成有關。(火星表面因為含氧 化鐵，所以顏色偏紅)。 17.感光晶片對光的接收量與時間呈線性關係，曝光時間由 1 分鐘增為 40 分鐘，感光晶片對光 的接收量增為 40 倍，而星等差 4 等亮度約 40 倍( 2.5124 ≒2.5125 ÷2.512 ＝ 40 )，故相 當於可拍攝到比曝光 1 分鐘暗 4 個星等的恆星，即 20＋4＝24 等星。 18. 大氣層愈濃密對陽光的漫射、散射愈強，水星與月球一樣，無大氣層，所以白天的天空是 黑暗的；而火星大氣遠較地球稀薄，因此三者白天的亮度應為地球＞火星＞水星則，因此 選(C)。 19. (A)恆星的顏色和溫度相關，而行星的顏色與表面的化學組成有關，由顏色無法區別行星與 恆星的不同；(B)恆星確實是自己發光，而行星本身不發光，但由肉眼無法判別天上哪一個 光點是自行發光；(D)遠方恆星在短時間之內彼此間的相對位置幾乎不變，但行星由於有自 己的公轉軌道，所以在天上與恆星之間的相對位置會隨時間而改變 20.在地球上由於大氣吸收的效果，不太容易看到 X 光，放置於宇宙當中較好。但范艾倫輻射 帶會幅射出強烈的 X 射線，若將 X 光望遠鏡設在范艾倫輻射帶內，會受到影響，故將 X 光紀鑾鶯 老師編 望遠鏡放在范艾倫輻射帶之外較恰當 21.絕對星等為星球置於 32.6 光年時的亮度，星等差 5 等亮(光)度比約 100 倍，即織女星的光 度約為太陽的 100 倍，而光度與其球狀「表面積」成正比、 與「表面溫度四次方」成正比， 面積和半徑平方成正比，即 (10000/6000)4 × (織女星半徑/太陽半徑)2 ＝ 100 ， 故 (織女星半徑/太陽半徑) ＝ 10 × (6/10) 2 ＝ 3.6 。 22.恆星（天蝎α、獵戶β、太陽）可進行核反應產生能量，溫度遠高於行星（海王星、火星）。 恆星的表面顏色與溫度高低有關，愈偏藍色溫度愈高。行星的溫度高低與恆星的距離有關， 愈接近恆星則溫度愈高。因此表中最高溫為獵戶β、最低溫為海王星。
2.3 認識星空與星空的變化 2.4 浩瀚的宇宙---
1. 北極星(天北極)的仰角約等於觀測者所在地的緯度，故住嘉義(北緯 23.5°)的小明所見北極星約位於正北方天空仰角 23.5° 處，由於地球自 轉造成星體看起來繞北極星做圓周轉動，如右圖所示，由圖可知，若 X 星與北極星在天空張開角度θ＜23.5° 時，X 星永遠在地平線上運行。 2. 在赤道地區，其周日運動軌跡與地平面夾 90°角。 3. 行星軌道呈現橢圓形，且太陽位於一個焦點（克卜勒第一定律）。由於地球繞日軌道離太陽 比火星近，當地球遠日時位置會向火星軌道靠近，相反地，當火星近日時，火星位置會向 地球軌道靠近，故選(C)。(注意:事實上火星的近日點並非和地球遠日點在恰剛好是在太陽 完全相同側) 5. 12 月(冬季)太陽直射南半球，在臺灣觀測，太陽照射方位偏南(斜射)，車棚影子則偏向北 側，只有丁位置較長時間在車棚的陰影下。 6. 日食為月球遮住太陽，此時從地球只能見到月球的背光面，因 此月相為朔 7. 夏至時太陽直射北緯 23.5°(太陽位於天球北緯 23.5°)，當天 太陽從東北升起、西北落下(本題由此即可選出答案)。北緯 40.7°的觀測者頭頂(天頂)即天球北緯 40.7°，而夏至時太陽 則位於天球北緯 23.5° 處，40.7°－23.5°＝17.2°，因此正中 午時，太陽在天頂偏南 17.2°的位置(如右示意圖，天頂角θ ＝觀測緯度ψ－太陽直射緯度ω)。 8. 甲選項：由圖可知，同緯度，但不同半球，所見星空範圍不同， 無法使用同樣的星座盤。乙選項：同一個半球，同緯 度，就算經度不同，但看到的星空範圍是一樣的，因 此可以使用同一個星座盤。丙：臺灣位於北半球，北 極星（P 點）約位於整個星座盤的中央，如圖所示。 9. 題文已說明 M31 為仙女座中可以看到的一個渦狀「星 系」 (一定在銀河系外)，M42 為在獵戶座可以看到的一個發射「星雲」 (一定在銀河系內)， 由於星系為一巨大天體，距銀河系較近者亦可能『看起來』較銀河系內的較小天體大，M42 的影像雖看起來比 M31 小，但 M42 星雲和太陽的距離仍是比 M31 星系近，故選(D)。紀鑾鶯 老師編 10.宇宙誕生時的高溫輻射，隨著宇宙的膨脹，這個熱輻射的溫度應降低到 3K 左右（約－270 ℃），此熱輻射波長主要位於微波波段。它並非由宇宙中極為稀薄的低溫氣體所發出。 11.(A)太陽能的主要來源為電磁波，以可見光為主。(B)來自太陽的帶電高能粒子稱為太陽風。 (C)大部分的太陽風會被磁層隔絕在外，只有少部分高能粒子沿著地磁的磁力線進入南北磁 極附近，因此極區受太陽風影響較赤道大。 12.(A)火星不是地球的衛星。(B)太陽系中最鄰近地球且較地球靠近太陽的行星是金星，火星與 地球的距離比金星距地球更遠且較地球更遠離太陽。(C)火星繞日週期比地球長，火星與地 球有相似的季節變化，是因為其自轉軸傾角與地球差不多，約 25 度。(D)火星與地球一樣 具有衛星。但有沒有相似的晝夜變化是與自轉週期有關，火星自轉週期約 1.026 太陽日。 13.地球磁層能阻擋 99％高能輻射粒子進入大氣。 14.宇宙射線為高速帶電粒子，不是電磁波，因此不以光速前進 15.無線電波以光速每秒 30 萬公里 前進，因此科學家在 200 秒後，才能從 火星收到地球的訊號。 16.地球隕石坑較火星隕石坑小，主要 是因為大氣濃密、隕石掉落過程中摩擦 燃燒損失較多質量所致。地球重力場大，會使隕石通過大氣的時間減短 17.(A)(B)由右圖可知，4 號左右傍晚時朝西方可見到的眉月，而殘月是約農 曆 26 日清晨朝東方天空才可見到。 (C)(D)月球為地球的衛星，距離最近，金星是離地球最近的行星，木星 相對較遠。 (E)(F)由於此照片於臺北（緯度約 25 度）拍攝，因此可知星體一天中的 運行軌跡受地球自轉影響，其軌跡會如下圖所示，朝西邊可見月亮往右 下方移動。 18.由恆星周年運動可知恆星每天會提早 4 分鐘升起，這是針對太陽系外的遙遠恆星才有的現 象，太陽系內的天體，由於距離地球較近，所以相對於地球、太陽的位置，每天會略有改 變，越近的，變化越顯著。月球的變化是最顯著的，由於月球繞地球公轉，導致月球每天 會延遲約 50 分鐘升起（這也是滿潮時刻每天會延遲約 50 分鐘的原因），所以隔天落到西方 地平面的時間也比今日晚 50 分鐘，也就是隔天同一時刻朝西邊看月球離西邊地平面之仰角 會較高。 20.望即滿月(約農曆 15) 22.星系是構成宇宙的基本單位，我們所在的銀河系只是宇宙數百億個星系中的一個，由此可知 星系甲和星系乙都不屬於我們銀河系 23.星系離地球都非常遙遠，除了形狀不同，大小範圍和所擁有的恆星數目也不盡相同，星系在 照片上的大小和星系的實際大小，與我們的距離都有關係，所以不能直接由照片中的大小 7 6 10 5 3 10 / × × ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 公里 公里 秒 65˚
紀鑾鶯 老師編 來判斷星系的遠近。 24.中秋節為農曆 8 月 15 日→滿月，日、地、月三者的位置應為(A)甲 25.「月偏食」是因為日、地、月三者成一直線的位置，且月球表面的受光面有部分被地球遮住 而形成，故答案選(A)。 26.地球每年繞日公轉一周，所以平均每日約轉 1 度（≒360°÷365）；月相兩次滿月之間為農曆 一個月，約 29.5 日，所以地球大約可繞太陽轉 30 度。 27.(B)月球繞地球公轉；(E)月球在圖中乙位置時應該是弦月，在丙處才是滿月。 28.(C)(E)其實敘述類似，黑子因為溫度比光球表面 6000K 的區域溫度低，發光較弱而顯得較暗。 29.類木行星不具有固態外殼，木星、土星、天王星及海王星為類木行星。
