認識星空

Knowing the Heaven

 

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孫維新

sun@phys.ntu.edu.tw

 

學分數:2

上課時間:星期三78

課程領域:自然科學

 

一、教學目標:

希望修課同學能在輕鬆愉快的環境下,學習天文新知,並了解中外天文學自古至今發展的過程,及其與人類社會演變的關係。

 

二、課程內容:

第一週:「認識星空」

星空是怎麼樣運行和變化的?

太陽、月亮和行星又是如何運行的?

「季節」和「歲差」是怎麼產生的?

何謂「上弦」、「下弦」?月亮和內行星為何有「相」?

第二週:「日食和月食」

(影帶放映:「漠河縣日全食全程記錄」)

日食和月食各分幾種?是怎麼發生的?

日全食和月全食發生的時候我們可以觀察到什麼現象?

往後十年有那些日月食發生的機會?如何進行安全的日食觀測?

第三週:「中國古代天文成就」

(影帶放映:「仰觀蒼穹五千年中國古代天文科技成就(上、下集)」)

古代先民做了那些天象觀測記錄?

先民在觀測儀器上有何成就?

天文學在中國政治和社會發展中扮演什麼樣的角色?

第四週:「歐洲天文發展史」

西方上古天文學是如何產生及發展的?古希臘的人們如何知道地球是圓的,並測量它的大小?

近代歐洲有那幾位主要的天文學家?在現代天文學的發展上有過什麼貢獻?又犯過什麼錯誤?

西方宗教與科學的互動關係如何?

第五週:「現代天文觀測技巧簡介」

(影帶放映:「今夜星空現代天文台的一夜」)

光學望遠鏡分成那兩種?各有何優缺點?

天文台設置的環境有哪些要求?世界上最好的天文觀測地點在何處?

天文觀測那些波段可在地面做,那些必須到太空去做?為什麼?

第六週:「太空天文學的新發展」

(影帶放映:「探空火箭發射實況錄影帶、HST Service Mission」)

哈伯太空望遠鏡的主要任務為何?與地面大型望遠鏡相比又有何優點?

在任務期間出了什麼樣的問題?又如何補救?

人類對太空的探索為何有時會對人類生存帶來負面的影響?

第七週:「遠距天文觀測的新發展從墾丁到西藏」

遠距天文觀測可以克服哪些地面觀測上的限制?

墾丁天文台設立的目的和執行的計畫為何?

為何我們要到新疆和西藏去設立天文觀測設施?

第八週:「太陽系的行星探索」

太陽系是如何一個有秩序、有結構的系統?

金星在質量上和日距上都與地球相似,但為何表面溫度特高?

地球上潮汐的原因為何?與土星環有何關係?

航海家任務的目的與過程為何?對外行星我們獲得了那些新的發現?

第九週:「火星拓荒紀行」

(影帶放映:「前進火星」)

「火星人」的傳說是怎麼來的?

火星的生活環境如何?

近年來對火星的探索任務有那些?有什麼成果?

第十週:「彗星、隕石、流星雨(I)」

彗星在中外歷史上曾經扮演過什麼樣的角色?

彗星的週期性是如何被發現的?它的本質是什麼?

「果報女神」的假說在解釋什麼現象?

第十一週:「彗星、隕石、流星雨(II)」

電影「彗星撞地球」和「世界末日」中有什麼地方在科學上是錯誤的?

有哪些太空任務去探索彗星?「羅塞塔」(Rosetta)太空船的任務為何?

「深度撞擊」(Deep Impact)任務的目的為何?成果如何?

第十二週:「太陽系中的流浪者小行星」

小行星帶位於何處?是怎麼發現的?形成的原因為何?

近年來探測小行星的太空任務有哪些?得到了什麼結論?

有哪些太空任務是去探索小行星的?「深度撞擊」(Deep Impact)太空船的任務為何?

電影「世界末日」中有什麼地方在科學上是錯誤的?

第十三週:「恆星的一生」

(影帶放映:「太陽生命之火」)

星星的本質是什麼?大小顏色有何不同?

星星是怎麼形成的?又是如何演化的?

星星用什麼方式來結束它的一生?「黑洞」又是什麼樣的天體?

第十四週:「從占星術到天文學」

(影帶放映:「現代天文教育」)

占星術的起源為何?

占星術的發展對現代天文學有何貢獻?

占星術到底有些什麼問題?

第十五週:「宇宙生物與外星生命探索」

(影帶放映:「電波天文學」)

如何估算我們銀河中有多少高智生物?

天文學家如何搜尋宇宙裡的外星生命?

天文學家如何試著與外星生命通訊?

第十六週:「宇宙的一生」

宇宙的階秩為何?從小到大個別的代表為何?

宇宙的起源為何?我們怎麼知道宇宙在膨脹?宇宙是否會繼續膨脹下去?

宇宙未來的命運為何?「黑暗物質」在宇宙演化中又扮演什麼角色?

 

三、上課方式及課程要求:

採同步(即時群播)與非同步(網路輔助)混合方式。

按規定時限書面繳交作業,線上公布作業及考試答案,並提供作業及考試成績網上查詢。

 

四、評量及成績計算方式:

課堂作業 30%,期中考試30%,期末考試40%

 

五、指定教科書及參考書:

無指定教科書,以上課內容為主。

 

 

 

電訪「認識星空」課程-孫維新老師

彭育彥/採訪整理

孫維新老師個人小檔案

美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)天文學博士,目前為台灣大學物理系暨天文物理研究所教授、中央大學通識教育中心兼任教授,及政治大學心理系兼任教授。曾任美國NASA戈達德太空中心博士後研究員、中央大學天文研究所所長、中央大學科學教育中心主任。曾獲得中央大學理學院「優良教師獎」(20002001兩屆)、中央大學「教學傑出獎」(2004)、中央大學「特殊貢獻獎」(2005)。著有專書「孫維新談天」。研究及教學領域有:1. 活躍星系核與類星體(Active Galactic Nuclei and Quasi-Stellar Objects, with UCLA

2. 星系演化與恆星形成(Galaxy Evolution and Star Formation, with Caltech
3.
鹿林山星際物質發射線巡天計畫(Lulin Emission Line Imaging Survey, LELIS

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4. 墾丁天文台教育訓練計畫(Ken-Ting Observatory Training Program

5. 青藏高原天文台科研及教育計畫(Tibet Observatory Research and Education Program

 

 

課程特色

在輕鬆愉快的環境之下,學習天文新知,並了解中外天文自古至今發展的過程,及其與人類社會演變的關係,加上採同步(即時群播)與非同步(網路輔助)的混合方式,能夠讓更多同學得到天文的知識。

 

教學方式

以演講授課為主,透過遠距教學的方式,希望更多學生能夠習得天文地科相關的知識。這堂課還有一個重要的活動,即實作「夜空觀測」,在天氣晴朗的夜晚,記錄恆星、行星,及月相的變化,希望所有同學都能夠參與。利用觀測記錄的結果,習得星空運作的韻律,並在觀測的過程中應用所學到的天文背景知識,期許能夠利用這樣的活動激發同學對於天文地科的興趣。

 

對學生的期許與上課要求

對學生的期許是希望學生不要只滿足於課堂上教授的知識,還要能夠自主去尋找相關的資料以及背景知識,透過老師與同學雙方的互動學習,才能夠在上課這短短的時間內創造最高的知識價值。

 

學習建議

希望同學能夠發掘生活中的點滴與天文地科的關係,同時也要多利用課堂所學到的天文知識,在現實生活中去印證、思考,在思考的過程中,必定會對天文相關知識有更深一層的體認。最後還是希望同學認知到,這堂課只是打開同學們對天文地科相關的鑰匙,透過天文發展的過程,激起同學們對於這方面知識的興趣,增進爾後的邏輯思考和分析探究的能力,才是這堂課的主要目的。