一) 為什麼夜空是黑的 — 星星填不滿夜空嗎？
- 不是因為「天空太大」 — 宇宙裡的星星有幾十億、甚至可以說是無限多顆，按理說，這些星星的光都會傳到地球來，但我們卻沒看到這麼多星星
2. 不是因為「星光傳來的時候變弱了」 — 宇宙幾近真空，光在其中傳輸是不會幾乎減弱的，所以我們才看得到幾百、幾千光年遠的星星
3. 不是因為「遙遠的星光，傳來的時候只有一小點，所以填不滿夜空」 — 除了星星非常多外，宇宙剛誕生的時候其實是一片明亮 (電子海) 照理說那片明亮應該會鋪滿整片夜空才對。
4. 「不是因為 “太遠的星星，它的光還沒傳到」 — 上面說「宇宙一開始一片明亮」的情形，我們不是沒看到；目前科學家說「宇宙年紀大約136億年，就是因為我們看到了136億光年遠處傳來的光……
5. 是的，那個電子海的「一片明亮」我們有看到，但夜空還是黑的，這不矛盾；
夜空一片漆黑的關鍵，就在於「都卜勤效應」 — 因為宇宙正在膨脹，所以星光也罷、「一片明亮」也罷，其光源都在「遠離地球」，這會使得他們發出的光波「波長不斷變長」
宇宙膨脹並沒有快過光速，光還是有到達地球，但一定遙遠的星光都會因為「波長變得比紅光還要長」而成為我們看不見的「紅外線」
如果你用紅外線望遠鏡看，應該就會發現整個宇宙到處都有星光，而且宇宙深處是一片明亮的。
為什麼夜空是黑的？
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二) 大哉問，為什麼沒有綠色的星星？
看似天文學的問題，其實源於是人體構造：
。主要發出紅光的星體，它短波長的光能量很少，所以眼睛裡對紅光敏感的視錐細胞會被激活 (其他感色細胞不會)– 告訴大腦自己看了紅光。
。主要發出藍光的星體，它長波長的光能量能量很少，所以這次激活的是「對藍光敏感」的視錐細胞。
。主要發出綠光的星體，它「長、中、短」波長的光都有滿高的能量 — 雖然還是以綠長這個波長最多，但它會同時激活視網膜上三色的感光細胞 — 告訴大腦自己看了「白光」
這也是為什麼，太陽光弱的時候看起來黃黃的，但強的時候看起來就很白。
有的時候，學生隨口亂想的問題，也許就是一個大哉問；但師長們也許自己不懂，反而會覺得那是「亂問一通」呢….
為什麼沒有綠色的星星呢?
這一系列的影片非常地棒！ 由 NASA 的專家，用簡易的語句來解釋天文知識，然後中央研究院把它翻譯成中文。
例如：
「為什麼冥王星不是行星？」 相信許多家長、老師都會很想知道；畢竟我們學的時候還有九大、但現在卻只有八大，這是為什麼呢？
影片由中研院翻譯，配上極簡單的動畫說明。
這同時告訴我們，一段好的教學，不需要太多的多媒體技術 ^^
「為什麼冥王星不算是顆行星了?」
EPO ASIAA
https://www.youtube.com/channel/UCavmqZAEvtCoKV02HXDkWyg
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三) 所有行星都是「橢圓形軌道」 + 「逆時針公轉」嗎？
你知道嗎？ 太陽自己也在轉 — 它也是逆時針的嗎？
月亮繞地球也是逆時針的嗎？
行星們繞太陽，是繞在同一個平面上嗎？
行星們繞太陽，是都側向同一邊，還是各自繞各自的？
嘿嘿，這篇網誌是我自己上網研究了滿久之後整理的，如果想知道太陽系各行星的運動究竟是怎麼轉、又「為什麼是這樣」，那可以來看看這篇：
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四) 形成中太陽 — 「恒星盤」影像
前幾天看到的文章，最讓我意外的是，我以前看過這種吸積盤的圖片，我都以為發亮的氣體環是未來的行星(衛星)；
但文章裡的解釋是，因為行星形成、繞行圓心，所以才會把繞行經過的氣體全吸在身上、留下環狀的空曠軌道。 — 所以說暗色環才是未來行星留下的痕跡。
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附帶一提，大家可以問問學生：「這些銀河、天體的照片，是從哪拍的？ 怎麼拍得到這種角度？」
這個答案很簡單，這些都是電腦模擬的啦！
人類目前只能靠文章裡提到的陣列望遠鏡，透過接收宇宙傳到地球上的電磁波，再丟給電腦、利用物理模型推算各種資料，並模擬繪圖。
因為會有雲層干擾，所以在地面上架設的望遠鏡無法用「可見光」去探索太遠的宇宙；目前為止，只有繞在地球衛星軌道上的哈伯望遠鏡，能釋出由可見光拍攝的高解析度天體照片。
但就算是哈伯，也絕對不可能跑到我們所處的銀河系上方、去拍攝銀河系的全貌；所以說那些都是利用長期以來從四面八方收集到的電磁波資料，用電腦算出來、再模擬製圖的啦。
娘子快跟牛魔王出來看形成中的太陽系
http://pansci.tw/archives/69974
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五) 熱木星 — 功高震主的行星
在恒星形成的時候，把附近的氣體、物質都吸靠近；但並沒有全部都進到恒星體內；這些物質因為公轉、越轉快最，最後能夠抵抗恒星的引力，聚成繞著恒星轉的圓盤 — 這叫「吸積盤」
吸積盤上有所謂的「雪線」，在雪線裡因為高熱高壓，水氣無法凝結，所以會以重一點的原子(例如鐵) 為主。 這些就是「類地行星」的核心。
雪線外主要是氫、氦、冰；但因為氫和氦太輕、凝聚太慢，所以外側的行星一開始都是以「冰球」作為核心，然後再吸聚吸積盤上的氫和氦，最後變成像木星、土一樣的巨型氣體行星。
( 一般認為，天王星、海王星也是類是形成過程，但是當他們吸成大冰球的時候，就發現附近的氫、氦都被木星和土星吸光了，所以最終只能保持冰球的型態 )
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以下兩隻影片，在介紹的是「熱木星」
像上面所說明的，一般的巨型行星，像木星一樣，都會生成在離恒星夠遠 (雪線以外) 的吸積盤上；
但天文觀測卻發現，有不少的巨型行星離它們的恒星很近 — 因為近，所以熱，所以這些「又大又熱」的行星被稱為「熱木星」
熱木星的質量大、又靠近恒星，所以向心力很強，要不被吸進去就要轉得非常快，
而且因為質量和距離與恒星相近，熱木星一般都會和恒星產生類似於共振的「潮汐鎖定」 — 會一直以同一面朝著恒星，就像月球一直以同一面對著地球一樣。
科學家對於巨型星為什麼會從雪線外側「遷移」到內側，以及它為什麼沒被吸進恒星裡、或者沒被彈出去，有許多模擬的假說，目前還沒有定論。
不過我相信，如果真的在那樣的行星系統裡，有其他類似地球的行星、上面也有著智慧生物的話；
那他們的神話故事，一定會和地球人的神話傳說，有很大的不同……
熱木星
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六) 為什麼看不到月球背面？ — 潮汐鎖定
學生們大概都知道，月亮是以固定的一面向著地球的 (在地球上只看得到月球的一半、看不到另外一半)。
在國中會提到，這是因為「月球的自轉週期，和他繞地球的公轉週期相同」。 但，為什麼會這樣呢？
這是個被稱為「潮汐鎖定」的現象 — 簡單來說，衛星的自轉和公轉週期會慢慢地變成因數、倍數關係。
大家有機會的時候，可以跟學生們聊聊這些有趣的事。
潮汐鎖定
http://zh.wikipedia.org/zhhk/%E6%BD%AE%E6%B1%90%E9%8E%96%E5%AE%9A
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七) 「同步衛星」要怎麼一直停在台灣上空？
大家有的時候會在新聞上聽到一個詞「同步衛星 (雲圖) 」。 什麼是同步衛星呢？
簡單來說，就是像「舉頭三尺有神明」那樣，一直盯著你的頭頂 (對準地球上同一個地方) 的衛星。
例如專門用來觀測台灣氣象的 福衛三號，就一直「停」在台灣上空 — 但它不是真的「停」著，因為地球本身就在自轉「它如果真的停著，一下子就會「跟丟」台灣了。
所以「同步」的意思，就是這顆衛星，
「繞地球公轉」的轉速、它「自轉」的轉速，都剛好就和地球自轉是一樣(同步)的。
白話來說，就是「台灣轉到哪，他就跟著轉到哪」 — 而且鏡頭一直對著地面。
不過，不用擔心它「飛一飛沒燃料、會掉下來」；衛星升空時的初速，和他的質量、軌道高度，都是算好的。
剛好地心引力和他的初速會維持平衡、讓他停在軌道上。 包括「同步」公轉也是算好的…… 所以說數學很重要吧！
ps. 「同步衛星雲圖」，就是同步衛星，所拍下的氣象雲圖；正因為長時間盯著地球上同一個地區，所以可以拍上連續的雲氣變化
ps. 要更正一點，同步衛星並不會停在台灣的「正上空」，因為衛星要繞地球公轉 — 它的軌道，必須以地心為圓心，所以同步衛星的軌道會選在「赤道上空」 (鏡頭一直對著台灣)。
如果，如果啦，在台灣看得到一顆正拍著我們的同步衛星，那你要往南方看，還是會發現它一直停在南方天空上的某一處。
人造衛星（Satellite）
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=38416
科技部 高瞻 科學Online
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/
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八) 我們都是「來自星星的你」 — 超新星
如果你知道，宇宙剛誕生沒多久，只有質子、電子，後來組合成氫氣之後，要透過恒星的核融合才有氦。
那你有沒有想過，地球上這麼多礦物元素，是從哪來的呢？
答案是：「全都是更久以前爆炸的超新星噴發出來的」
— 換句話說，宇宙中第一批的恒星，是沒有像地球、火星這種，以岩石為主體的行星的哦….
像人體內有這麼多碳、鐵、鈣…… 都是來自超新星的哦~~
「超新星」在中國古代稱之為「客星」；
因為它本來看不到、爆炸時才突然亮起來，而且有的時候會超亮超大。
中國有人類史上最早的超新星紀錄(東漢)、也記下了史上最大的超新星(宋)。
聽說今天是超新星發現的紀念日呢！
【科學史上的今天】12/7 — — 首度發現超新星
http://history.pansci.asia/post/134661176405/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%8F%B2%E4%B8%8A%E7%9A%84%E4%BB%8A%E5%A4%A9127%E9%A6%96%E5%BA%A6%E7%99%BC%E7%8F%BE%E8%B6%85%E6%96%B0%E6%98%9F
超新星
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九) 「流星雨」不是燒掉了嗎？ 為什麼每年都有？
我姐問了我一個問題：「流星雨為什麼能夠每年都有、不會燒完？」說實在話，我也好奇過這件事。
所以查了一下，答案揭曉，原來每年看到的流星雨，你看到它的時候，這些小碎石就燒完了；
彗星、小行星 在他的軌道上留下大量的碎片，這些碎片在軌道上會流動，就像轉動的迴轉壽司。
而地球就像一個，在吃迴轉壽司的時候，在那邊跑來跑、不肯乖乖坐好的小孩子。
每年地球的公轉和這個軌道交錯時，就拿起其中一盤來變成流星雨、然後又跑開。
明年又地球轉過來這個交錯點的時候，因為壽司軌道轉動了，所以就又有另外一盤可以拿這樣。
流星雨
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十) 怎麼知道「其他行星的軌道」 — 飛出宇宙去看嗎？
最近的新聞，美國的天文學家發現了，可能的第九顆行星 ( 雖然離很遠，但因為夠大顆，所以可能會被視為行星)
想必不久後學生們就都會知道這個消息了。 那麼，關於這則新聞，有什麼我們能教學生的呢？
我想最重要的是一個基本觀念，
如果有看到那名天文學家專訪的影片的話，他說：「我們目前還沒有 “看到” 它，但我們看到了它的重力 (對其他星體的影響)」
http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/international/20160122/37025086/
我想要強調、可以介紹給學生的觀念就是：
「地球人所有對天文的認識，都是以「從地球往外看」的角度去觀測的，
那些動畫裡、看起來很像是攝影畫面的「行星繞行太陽」的影片，全都是用電腦模疑的」
— 那我們怎麼知道該怎麼去模擬呢？
這個問題，其實可以問得更深入、具體一點：
「從地球人觀察外太空，得到的結果應該是像星空那樣，投影在2D天幕上的亮點；那我們是怎麼這些星星在立體宇宙中的位置的呢？」
答案就是：「數學」
最經典的，既基本又知名的例子，就是「火星逆行 — 地心說」
大家可以先到這個網站看看，火星在天空上的位置，不是繞著固定的圓弧走，而是會回頭、會繞來繞去，這叫「火星逆行」。
http://mars.nasa.gov/allaboutmars/nightsky/retrograde/
「火星逆行」一度挑戰了古代人信仰裡面，認為星星都繞著人類世界 (地球) 轉的設定
— 難道地球不是宇宙的中心？ 難道人類不是上帝最獨特的造物嗎？
接著看底下這個影片，很詳細地說明了，為了捍衛地心說，托勒密觀察到2D的逆行現象時，運用他很高超的數學能力，想出了「地心說」的軌道。
說實在話，我打從心底佩服托勒密……但可惜他是錯的；
另一個數學天才 克卜勒，把
「地球和其他行星繞著太陽，行星繞行軌道是橢圓的，太陽在焦點上」、
「地球軌道的焦半徑，在同樣長的時間裡，劃過的面積相同」
和
「軌道半徑平方，和 繞行週期立方成正比」
這三點環環相扣；
後世的研究證明了他是對的，同時他對天體的觀測也成了牛頓提出「萬有引力」的基礎。
即便是現代的天文學家，包括發現最新「第九行星」的天文學家布朗，也沒有能力「離開太陽系、去外太空看星星們的位置」；
所以對遙遠的恒星，天文學家用的是「紅移」、「重力透鏡」、「行星掩日」、「元素光譜」等物理理論和數學模型去計算的。
而比較近、太陽系的天體，像那顆「第九行星」，則是在觀察到
「 行星重力，對其他星體的軌跡造成干擾」之後，再用一樣用數學去計算出該星行的大小和軌道。
所以說，數學很重要呢！
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十一) 你知道，對漢朝的人而言「北極星，並不是北極星」嗎？
課本上有說，天上的星星繞著北極星轉，是因為北極星正好在地球自轉軸的上方。
但其實地球就像是一顆轉到快倒的陀螺一樣，一邊自轉、自轉軸一邊在「搖圈圈」 — 26000 年繞完一圈
中國人的文化裡，把「被大家繞著轉」的那顆閃亮星星，視為「皇帝」的象徵；但古代天文書留傳下來的「帝星」卻不是現在我們所熟知的北極星，就是因為自轉軸偏開了。
而像這樣，每年「天空中定住不動 (北極正上方) 的位置會慢慢地改變，就叫「歲差」；
上面提到，每26000一輪，「輪流當北極星」的星星們會連成一圈，叫作「歲差圈」 — 這同時也是地球自轉軸搖動的軌跡。
歲差
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十二) 地球 也會繞著月球轉嗎？
「老師！ 我有問題！ 你說地球有引力，月亮是繞著地球轉所以才不會掉下來…… 那為什麼地球不用繞著月亮轉？」
嚴格說起來，地球也有在繞 — 地球跟月球，其實是一起繞著兩者的「質心」在轉的；
(把地球和月球放在蹺蹺板上，平衡時支點的位置，就是「質心」 — 以質量為權重，兩者位置的加權平均)
只是地球的質量大很多、兩者又離得近，所以地球和月球的質心很靠近地心 — 根本在地球內部、離地心 2/3 半徑的位置
所以你看不出來「地球有在繞月球」 — 它只是在自轉的同時「很不穩地搖來搖去」
就好像田徑賽比鏈球的選手，一邊甩著鏈球、一邊自轉時，會因為鏈球的重量而讓他搖來搖去。
這個，就叫「章動」
正確來說，章動是指所有「一邊自轉、一邊抖動」的情形；而地球的章動主要是由月球的引力造成的 (太陽的引力也有一點點影響、小很多)
維基百科裡有一張圖，畫得很清楚，鋸齒狀的那個就是章動，它的運動方向是紅色的 n
附帶一提呢，冥王星當初被從九大行星中撤除，其理由之一，就是因為他和他的衛星，兩者的質心在冥外星的身體外面；
也就是說，看得出來它們兩顆星球在「互繞」，而不像地球/月球這樣有明顯的主客之分，所以……就是…… 感覺比較遜、沒資格叫「行星」之類的吧。
回到「地球怎麼沒在繞月球？」 這個問題，能不能視為是「相對運動」
— 也就是月球上的人，是否就會認為是地球在繞月球呢？
1. 以相對運動來說，是可以這樣說沒錯； 在「日心說」被定為一尊前，科學家一度支持過「太陽繞著地球、而其他行星繞著太陽」的這個說法。
這個想法的確解決了行星逆行的軌跡問題，也解釋了日、地相對運動造成的現象。
但如果把「遙遠到，位置幾乎不曾移動」的其他星星(恒星) 們也考量進來的話；很快就會發現，「地球繞著太陽轉」才是比較正確的觀點。
同樣的，因為還有其他的星體會作佐證、反證，所以在月球上的人大概也會像「日心說」那樣，發現月球是在繞著地球轉的吧。
2. 因為月球自轉的週期，和繞地球公轉的週期一樣，都是 655小時 (地球的27天7小時)；
所以月球固定以同一面對著地球，
所以可能有一半的月球人，會看不到天上的這顆大藍星；而看得到它的，則會發現它幾乎「一直停在同一個位置」 — 然後自己一直在原地滾動
所以，月球人要得出「是地球在繞著我們 (月球) 轉」的看法，是比較難的吧……
章動
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十三) 為什麼太陽系是平的？ (行星繞在差不多一個平面上)
如果你用「因為太陽系形成之前，恒星盤就是平的」來當答案的話，那我要調整一下問題：
為什麼恒星盤會是平的？ 在形成恒星之前的那一團氫氣，為什麼不是「聚成一球」而是「繞成一個圓盤」？
另外，也請大家來猜猜看「太陽系的這個平面，和銀行系的平面，是否平行(重疊)？」
參考底下的影片裡解說，星系形成時，之所以會繞在一個平面上，是因為「其他方向的力，在粒子碰撞時相互抵消了」 — 只留下了同屬一個平面的力；
也許有人會想「那為什麼這個平面上的力不會抵消？」
其實也會，粒子會因為引力而圍繞、旋轉，然此碰撞。因為空間中每一條直線方向的力，一來一往都會抵消；
甚至不同方向的線，只要沒有完全垂直，碰撞就可能有一部份的力相加、有一部份的力會相消。
時間夠長的話，一直消到最後，留下來的所有力裡面，就會出現某條直線方向最早「力幾乎被消完」，也就是所有的粒子幾乎沒有要往這條直的方向 去or返
想像這個直線垂直穿過一張紙，那麼
「沒有要在這個直線方向 去 or 返」換個想像，就是沒有粒子要從 上 or 下 方脫離這張紙。
此時，我們就會發現粒子都繞在這張紙(平面)上，而這條「最先被消完的直線方向」就是該平面的「法向量」
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那麼，來回答一下一開始問的：「太陽系的這個平面，和銀行系的平面，是否平行(重疊)？」
答案是「沒有，太陽系的平面，和銀河系的平面夾62度。」
如果你拿個星象盤來看就會發現，黃道是偏橫的，而銀河(銀道)是偏直的。
( 夜空中的銀河，可以說是銀行系盤體的側視圖，我們的太陽也在這個盤體上繞銀行中心公轉。
而星象盤上的「黃道」則是地球繞太陽公轉的盤面，也就是太陽系的盤面。 )
为什么太阳系是扁平的？
https://www.youtube.com/watch?v=tmNXKqeUtJM
銀道和黃道的是水平的？
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十四) 銀河系的照片是誰去拍的？
我喜歡問學生一個問題：「你們有看過那種，一整個銀河系，銀色圓盤形狀的照片吧。 那張照片是誰拍的？
你們知道，地球在太陽系裡其實很小、太陽在銀行系裡也很小；不論是人，還是機器，我們都還沒有能力把它送出太陽系這麼遠；
那麼，那種「一整個銀河系」的照片是怎麼來的呢？ 外星人拍嗎？」
這個問題的答案是：我們在地球向外看，把看到的東西 — 哪個星星在哪個位置、大小 — 全讓電腦計算出來，然後再讓電腦畫出立體的模擬圖形、弄得像照片一樣。
就像你不用飛到空中，只要走到大街上四處張望，就能畫出這附近大致的立體街道圖一樣。
只是電腦靠的不是個人的立體空間感，而是用數學去算的。
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那就衍生出另一個問題：「你在大街上，被前面大樓擋住的、後面的建築物，你是看不到的；
那從地球看向銀河系，難道每顆星星都沒有擋住彼此嗎？ 我們是怎麼知道「星星的後面」還有沒有星星？」
解決這個問題，最大的功成就是「重力透鏡效應」。
就是當你透過裝水的玻璃杯 (或保特瓶) 看燈光時，會發現燈光的形狀被扭曲了，而且，明明是在水杯後面的燈，它的像卻跑到水杯的邊緣；
甚至同一盞燈，會在水杯邊緣的不同位置，各自出現一個被扭曲過的像、總共可能有兩三個 — 這就是透鏡效應。
有的星系 因為質量很大，會扭曲它週圍的空間；這使得本來在他正後方的星光，反而能夠「繞過」它；以扭曲過、複製過的造形，在這個大星體的外圍繞了一圈。
這種效應，不但可以讓我們觀察到大星體後面的星星，還可以讓我們發現，本來應該一片黑、無法被觀測到的黑洞。
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那麼，最後一個問題；經由「重力透鏡效應」觀測到的星星，都是被扭曲過的，那我們又怎麼知道它原本是長什麼樣子的呢？
答案很簡單，還是交由電腦去算、去反推 — 這背後也都是數學。
重力透鏡效應
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十五) 光年之外，連恒星都很難看見了，要怎麼看見它們的行星？
其實學生有的時候，並沒有把老師講的重要知識都「聽進去」；像應該大家都聽過老師說「我們看到的星星，絕大多數都是像太陽一樣的恒星」
但是你還是會聽到學生問「那上面有住外星人的嗎？」 — 能住人的應該是行星，除了太陽系的這幾個，其實系外的行星我們是看不到的、用天文望遠鏡也看不到。
這些「系外行星」，比如說我們偶爾會在新聞上看到，科學家們又找到一個和地球很像的星球
— 其實科學家都沒有真的「看到」，這些大多數都是透過「凌日法」去「推算」出來的。
簡單來說，當夠大顆的行星繞著他的恒星，在他繞到他的恒星 與 地球的中間時，那地球上的觀測者，就會發現該恒星「好像變暗了一點 — 光被擋住了一點點」
(這不是星星會閃樂的原因，那種變暗，地面上的人還是看不出來的，要用儀器偵測)
於是呢，天文學家就反過來，利用觀測星星時，固定週期的光亮減弱，來推論該恒星有一顆大行星在繞。 這就叫作「凌日法」。
那麼，系外行星的「衛星」，又要如何推算呢？ 因為行星不會發光，所以沒辦法像上面說的去觀察「淩日」現象 — 於是科學家們想到了，用「無線電波」去捕捉行星「磁場變化」，就可以發現類似「淩日」的數據現象。
有興趣的可以看看本篇的說明 ^^
系外衛星怎麼找？跟著無線電波就對了！
http://pansci.tw/archives/67995
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十六) 哈哈哈，so funny，你看得出來哪一個不是平底鍋嗎？
給點提示，木衛二 歐羅巴 是一個很有意思的天體，它有高比例的水，後因為低溫，所以被表面全都結了冰；
但因為木星引力的拉扯，使得它有部份的水獲得了潮汐的動能、而能保持液態 — 在歐羅巴表面的這層冰殼底下，是一整圈的海洋，而且在流動著！
好啦，來猜猜哪顆才是木衛二吧……
來自 NASA 的考題：這張九宮格裡，只有一個是真正的衛星，其他的全是平底鍋
來認識一下小冰球；不知道未來的地球人，夏天能不能去那邊度假呢？
木衛二 歐羅巴 — 維基
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%A8%E5%8D%AB%E4%BA%8C
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