科學：小學教師指南/地球以外
- 我們的宇宙有多大？
我們無法準確回答“我們的宇宙有多大？”這個問題。根據研究，我們只能得到一個近似值。根據許多天文學家的研究，宇宙的年齡在 120 億到 140 億年之間。我們的宇宙由行星、天然衛星、矮行星、恆星、星系、星系際空間內容、最小的亞原子粒子以及所有物質和能量組成。
這一切都始於宇宙大爆炸。
- 行星是如何形成的？
據認為行星是在太陽星雲中形成的。太陽星雲是太陽形成後留下的氣體和塵埃盤。目前被普遍接受的行星形成方法是吸積，在這個過程中，行星最初是圍繞中心原恆星執行的塵埃顆粒。當雲層坍縮時，它們開始朝著相同的方向旋轉。然後，它們透過直接接觸，物質開始粘在一起形成越來越大的團塊，這些團塊形成了直徑高達 200 米的團塊，而這些團塊又相互碰撞，形成了更大的天體，即星子（行星的雛形），大小約為 10 公里（公里）。這些星子透過進一步的碰撞逐漸增大，在接下來的幾百萬年中，每年以釐米的速度增長。經過數百萬年的時間和多次碰撞，行星系統開始走向成熟。
太陽是一顆恆星，也是太陽系中最大的天體，它位於銀河系的中心，距離地球 9295 萬英里。太陽被物質繞行，包括：行星、彗星、小行星、流星體和塵埃。太陽是地球生命的重要能源來源（為植物和其他生命形式提供光合作用），也驅動著地球的氣候和天氣。
太陽佔太陽系總質量的 99.8% 以上（因為木星包含了剩餘的質量）。目前，太陽的質量約為 70% 的氫，28% 的氦（按質量計），不到 2% 的其他金屬。隨著太陽在其核心將氫轉化為氦，它的質量會隨著時間而緩慢變化。透過核聚變反應產生約 3.86e33 兆瓦的能量，這被認為是太陽的能量輸出。能量不斷向外傳播，穿過太陽表面，能量不斷被吸收和重新發射，溫度逐漸降低，因此，當能量到達太陽表面時，光主要是可見光。
太陽大約處於中年，在過去 40 億年中沒有發生顯著變化，並將保持相對穩定，再過 50 億年。然而，當其核心中的氫聚變停止後，太陽將經歷劇烈變化，並變成一顆紅巨星。
太陽能是來自太陽的輻射光和熱量，它利用一系列不斷發展中的技術來利用，例如太陽能加熱、光伏發電、太陽能熱能、太陽能建築和人工光合作用。
太陽能是重要的可再生能源，其技術主要分為被動式太陽能和主動式太陽能，取決於它們捕獲和分配太陽能或將其轉化為太陽能的方式。主動式太陽能技術包括使用光伏系統、集中式太陽能和太陽能熱水器來利用能量。被動式太陽能技術包括將建築物朝向太陽，選擇具有良好熱質量或光散射特性的材料，以及設計自然流通空氣的空間。
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恆星是由自身引力束縛在一起的明亮的等離子球體（主要由氫和氦組成）。太陽是距離地球最近的恆星。你可以在晚上從地球上看到其他恆星，由於它們距離地球非常遙遠，因此許多恆星在夜空中是固定發光的亮點。比太陽小的恆星是紅色的，比太陽大的恆星看起來是藍色的。最著名的恆星被分組為星座和星群，最亮的恆星也擁有自己的名稱。天文學家整理了大量的恆星目錄，其中包括標準化的恆星命名法。恆星透過核聚變產生自身的光。當發生核聚變時，恆星會變熱併發出明亮的光！
銀河系是 1000 億個星系中的一個。.
這是我們所在的星系！它的直徑約為 120,000 光年，中心隆起部分的直徑為 12,000 光年。
它真的非常多塵埃和氣體，佔可見物質的 10-15%。它由其他星系組成，幾乎與宇宙本身一樣古老！（136 億年。）銀河系是十個支援複雜生命存在的星系之一。與宇宙中的其他所有事物一樣，銀河系也在太空中運動。
外觀
“銀河系”可以被看作是跨越天空的 30 度寬的白色光帶。儘管整個天空中的所有裸眼可見恆星都是銀河系的一部分，但該光帶中的光來自位於銀河平面方向的未解析恆星和其他物質的積累。光帶中的暗區，例如銀河暗帶和大麥哲倫星雲，是來自遙遠恆星的光被星際塵埃阻擋的區域。被銀河系遮擋的天空區域被稱為避開區。
銀河系表面亮度相對較低。其可見度會受到背景光的影響，例如光汙染或來自月球的散射光。為了使銀河系可見，天空需要比每平方弧秒 20.2 等級暗。當極限星等約為 +5.1 或更好時，它應該可見，並且在 +6.1 時顯示出很多細節。這使得在任何明亮的城市或郊區地區都難以看到銀河系，但在月球在地平線以下時從農村地區觀看時非常明顯。
從地球上看，銀河系的銀河平面可見區域佔天空面積，包含 30 個星座。銀河系的中心位於人馬座方向；這裡銀河最亮。從人馬座開始，朦朧的白色光帶似乎繞過銀河反中心，位於御夫座。然後，這條帶繼續繞天空的其餘部分，回到人馬座。這條帶將夜空分成兩個大致相等半球。
銀河平面與黃道面（地球軌道平面）傾斜約 60 度。相對於天赤道，它向北延伸至仙后座，向南延伸至南十字座，表明地球赤道平面和黃道面相對於銀河平面的高傾斜度。銀河北極位於赤經 12 時 49 分，赤緯 +27.4°（B1950），靠近后髮座 β 星，銀河南極靠近鵰具座 α 星。由於這種高傾斜度，取決於夜晚和一年中的時間，銀河系的弧線可能看起來相對較低或相對較高。對於地球表面大約 65 度北至 65 度南的觀測者來說，銀河系每天兩次直接經過頭頂。
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我們的太陽系包含所有圍繞太陽執行的行星。它還包含衛星、小行星、矮行星、彗星、塵埃和氣體。我們太陽系中的所有東西都繞著我們的太陽執行。太陽包含了太陽系中約 98% 的所有物質。太陽非常大，它有非常強大的引力。引力與物體的尺寸有關。物體越大，它的引力就越大。太陽的引力非常強大，它吸引著我們太陽系中的所有物體。
太陽系的形成始於 46 億年前，當時一個巨大分子云的一小部分在引力的作用下坍縮。大部分坍縮的物質聚集在中心，形成了太陽，而其餘部分則扁平化為一個原行星盤，行星、衛星、小行星和其他小型太陽系天體就是從這個原行星盤中形成的。星雲假說是在目前最被接受的行星形成模型，它描述了太陽周圍一個巨大圓盤中的氣體和碎片慢慢地聚集到一起形成行星。太陽系中絕大多數的質量都集中在太陽上，其餘大部分質量集中在木星上。四個較小的內行星，水星、金星、地球和火星，是類地行星，主要由岩石和金屬組成。四個外行星是巨行星，其質量明顯大於類地行星。其中最大的兩個，木星和土星，是氣態巨行星，主要由氫和氦組成；兩個最外層的行星，天王星和海王星，是冰巨行星，主要由與氫和氦相比具有相對較高熔點的物質組成，稱為冰，例如水、氨和甲烷。所有行星的軌道幾乎都是圓形的，並且位於一個幾乎平坦的圓盤內，這個圓盤稱為黃道面。
太陽系自其最初形成以來已經發生了很大變化。許多衛星是在圍繞其母行星的環繞氣體和塵埃盤中形成的，而其他衛星被認為是獨立形成的，後來被其行星捕獲。還有一些其他衛星，例如地球的月球，可能是巨大碰撞的結果。天體之間的碰撞一直持續到今天，並且一直是太陽系演化的核心。行星的位置經常因引力相互作用而發生變化。現在認為這種行星遷移是造成太陽系早期演化的主要原因。
太陽系是一個引力束縛系統，包含太陽及其直接或間接繞其執行的天體。在那些直接繞太陽執行的天體中，最大的八個是行星[c]，其餘的是明顯更小的天體，例如矮行星和小太陽系天體。在那些間接繞太陽執行的天體中，衛星中有兩個比最小的行星水星更大。
我們的太陽系有八顆行星圍繞太陽執行。按距離太陽由近到遠的順序排列，它們是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。冥王星，直到最近還被認為是最遠的行星，現在被歸類為矮行星。在距離太陽比冥王星更遠的地方還發現了其他矮行星。一些小行星也是矮行星。
我們的月球是我們的行星的天然衛星。它很可能是由一個巨大的物體與地球碰撞後形成的。碰撞產生的碎片聚集起來形成了月球。這次碰撞發生在大約 45 億年前。月球與地球的自轉同步。同一面始終面向地球。
月球的引力影響著海洋潮汐、身體潮汐和晝長。月球的軌道距離約為地球直徑的 30 倍，在天空看起來月球和太陽大小相同，因此在日全食期間，月球幾乎完全遮擋了太陽。未來，匹配的視覺尺寸將無法繼續。月球目前與地球之間的線性距離正在以每年 3.82 ± 0.07 釐米（1.504 ± 0.028 英寸）的速度增加，但這個速率並不恆定。
- 月球的兩面都從太陽那裡獲得相同量的陽光。
- 海洋潮汐漲落的起因是月球對我們星球的引力。
- 月球正在遠離地球。
- 一個人在月球上的體重會輕得多，因為月球的質量比地球小，引力也比地球小。
- 有 12 個人登上過月球——都是美國人。
- 月球沒有大氣層。
- 月球也有地震——就像地球一樣。
- 月球是我們太陽系中第五大天然衛星。
- 月球可能會在 2019 年之前被人類再次訪問。
月相或月球的相位是指從地球上的觀測者看到的月球被照亮（太陽照射）部分的形狀。月相隨著月球繞地球執行而週期性地變化，取決於月球和太陽相對於地球的位置變化。
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月球的陰影實際上有兩個部分
1. 半影 月球的微弱外陰影。從半影內可以看到日偏食。
2. 本影 月球的黑暗內陰影。從本影內可以看到日全食。
月食發生在月球直接經過地球后面進入地球的本影（陰影）時。這種情況只有在太陽、地球和月球完全或非常接近地對齊，地球位於中間時才會發生。月食只能在滿月之夜發生。月食的型別和持續時間取決於月球相對於其軌道節點的位置。地球的陰影由兩個錐形部分組成，其中一個巢狀在另一個裡面。外陰影是一個區域，在那裡地球會阻擋一部分但不是全部太陽光到達月球。相反，內陰影是一個區域，在那裡地球會阻擋所有直射陽光到達月球。因此，月食只能在滿月時發生。
月全食是指地球的影子完全遮擋了太陽光線，照射到月球上的陽光。我們看到的唯一的光線是透過地球影子折射的光線。這種光線看起來是紅色的，原因和日落看起來是紅色的相同，都是因為更藍的光線被散射掉了。由於其紅色的顏色，月全食有時被稱為血月。
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月球，當然，自史前時代就為人所知。它是天空中的第二亮物體，僅次於太陽。當月球每月繞地球執行一次時，地球、月球和太陽之間的角度會發生變化；我們將其視為月球相位的迴圈。連續兩次新月之間的間隔為 29.5 天（709 小時），略微不同於月球的軌道週期（相對於恆星測量），因為地球在這段時間內在其繞太陽的軌道上移動了相當大的距離。
朔望月是指月球經過其所有相位（新月、半月、滿月）然後返回其原始位置所需的時間。月球完成一個朔望月需要 29 天、12 小時、44 分鐘和 3 秒。
朔望月是指月球從一個特定相位，例如新月，回到同一個相位所需的時間。換句話說，月球必須回到其軌道上的點，在那裡太陽從我們的角度來看處於相同的位置。由於月球是圍繞太陽執行的，地球是其軌道的一部分，月球必須在每次軌道上稍微趕上一點。月球每次軌道執行需要額外 2.2 天才能趕上。
月球有時會因大氣中的光線散射而顯得顏色發生變化。月光必須經過比在高空中更多的地表大氣才能到達我們，因此當月光到達我們時，所有光線中藍色的部分已經被大氣分子散射掉了，只剩下紅色、黃色和橙色光。
當月球靠近地平線時，它看起來更偏紅色，因為它的光線必須經過更多的大氣。一旦它升到頭頂，它看起來更偏黃色或白色。同樣的過程發生在太陽昇起時。在白天，月球還必須與被散射在大氣中的陽光競爭，這會導致它看起來是白色的。
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- 新月：月球的背光面朝向地球。
- 娥眉月：月球看起來部分被陽光照亮，但不到一半。
- 上弦月：月球的一半看起來被陽光照亮。
- 盈凸月：月球看起來超過一半但未完全被陽光照亮。
- 滿月：月球的正面朝向地球。月球看起來完全被陽光照亮。
- 虧凸月：月球看起來超過一半但未完全被陽光照亮。被照亮的部分在減少。
- 下弦月：月球的一半看起來被陽光照亮。被照亮的部分在減少。
- 殘月：月球看起來部分被陽光照亮，但不到一半。被照亮的部分在減少。
當一個天體（例如月球或行星）進入另一個天體的陰影時，就會發生日食。地球上存在兩種型別的日食：月食和日食。
- 月食
當地球的影子擋住了太陽光線時，就會發生月食，而太陽光線原本會反射到月球上。月食有三種類型——全食、偏食和半影食——其中最引人注目的是月全食，在這種情況下，地球的影子完全覆蓋了月球。月食可以在晚上從地球上看到。月食有兩種型別：月全食和月偏食。
- 日食
有時當月球繞地球執行時，它會移動到太陽和地球之間。當這種情況發生時，月球會擋住太陽光線到達地球。這會導致日食或日食。在日食期間，月球在地球上投下陰影。
日食有三種類型。
第一種是日全食。日全食只能從地球上的一個小區域看到。當月球的影子落在地球上時，處於月球影子中心的人才能看到日全食。天空變得非常黑暗，就像夜晚一樣。為了發生日全食，太陽、月球和地球必須處於一條直線上。
第二種日食是日偏食。當太陽、月球和地球沒有完全對齊時，就會發生這種情況。太陽看起來只有一小部分表面上有黑暗的陰影。
第三種是日環食。當月球距離地球最遠時，就會發生日環食。由於月球距離地球更遠，它看起來更小。它不會完全遮擋太陽的視野。位於太陽前方的月球看起來像一個黑暗的圓盤，疊在一個更大的太陽色圓盤上。這會產生看起來像圍繞月球的環。
關於日食的一些事實是：每年有 2 到 5 次日食，日全食是指月球完全遮擋太陽，只留下微弱的太陽光暈，被稱為全食，日全食很少見，平均每 18 個月才發生一次，還有一種日食，被稱為混合日食，它在不同的觀測位置上會發生全食和日環食的變化，這種日食相對少見，月球橫穿太陽的速度約為每小時 2,250 公里（1,398 英里），從北極或南極來看，只能看到日偏食，日全食最長可持續 7 分 30 秒，全食帶的最大寬度為 269 公里。
從地球上看，當月球經過太陽和地球之間，並且月球完全或部分遮擋太陽時，就會發生日食。
直接看太陽可能會造成永久性眼損傷或失明。在觀看日食時，尤其是在某些階段，佩戴特殊的護目鏡非常重要。日食可能會持續兩個小時，而全食階段只持續大約 7.5 分鐘，受過訓練的人員會確切地知道在日食期間何時保護眼睛。
目錄 [隱藏]
- 日全食 當月球的黑暗輪廓完全遮擋住太陽的強光時，就會發生日全食。當月球距離地球較近時，月球看起來明顯更大，可以完全遮擋太陽，從而導致日全食。
- 日環食 當月球距離地球最遠時，就會發生日環食。在這種情況下，月球看起來更小，不能完全遮擋太陽。太陽和月球完全對齊，但月球的視直徑小於太陽。
- 日偏食 當太陽和月球沒有完全對齊，月球只遮擋住部分太陽時，就會發生日偏食。有些日食只能看到日偏食，因為本影穿過地球的極地，並且不會與地球表面相交。
- 混合日食 混合日食在全食和日環食之間切換。在地球表面的某些點，它看起來像日全食，而在其他點，它看起來像日環食。混合日食相對少見。
我們對地球以外世界的好奇心和求知慾，驅使我們不斷改進技術，不斷學習，不斷突破界限。我們已經找到了許多問題的答案，但也發現了更多需要解答的問題。
康涅狄格州科學中心的“探索太空”展廳，可以讓參觀者近距離觀察月球古老的隕石坑和月球岩石。第一個火星飛越飛行椅帶參觀者進入黑洞，穿過超新星，在銀河系中航行。
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太陽黑子是太陽表面偶爾出現的斑點或斑塊，與周圍環境相比顯得暗淡。這些黑點出現在太陽赤道附近的表面。它們之所以看起來暗，主要是因為它們的溫度比周圍發光的氣體低。太陽黑子與太陽內部的磁暴有關，磁暴會釋放帶電粒子，這些粒子最終會撞擊地球的電離層，但有時會干擾無線電、電視和長途電話通訊。這些粒子還會撞擊低層大氣，在南北極附近產生絢麗的彩色光。這種彩色光的名稱叫北極光或北極光，這是你在北極的時候。在南極，這種光被稱為南極光。
- 宇宙的尺度 是一個很好的工具，可以幫助你理解宇宙的巨大尺度。
另一種讓小學生了解月球階段的方法是使用奧利奧餅乾。孩子們喜歡餅乾。透過使用餅乾中的奶油，學生可以剪出月球的不同階段。他們不僅會在專案中玩得開心，還會記住月球出來時的階段。
星星是不同的。有些比其他星星亮，因為距離不同。它們也產生不同數量的光。星星有不同的顏色，有些是白色，紅色，藍色或橙色，這取決於溫度。一顆熱的恆星會有藍色。一顆較冷的恆星會有紅色。恆星主要由氫組成，其次是氦。太陽的表面溫度約為 5500 攝氏度，是一顆 G2 型恆星。一顆更熱的恆星將是 G1，一顆更冷的恆星將是 G3。天狼星是最亮的恆星；它比太陽熱，被歸類為 A0。由於我們眼睛的看色方式，沒有綠色的恆星。我們的眼睛混合其他顏色以形成除綠色以外的其他顏色。太陽比任何其他顏色都發出更多的綠光，但我們看到所有混合的顏色組合在一起就是白色。一顆恆星的光度取決於它的大小和溫度。例如，如果有兩顆大小相同的恆星，但其中一顆更熱，那麼更熱的恆星會更亮。另一個例子是，如果兩顆恆星的溫度相同，但其中一顆比另一顆更大，那麼更大的恆星會更亮。大多數恆星都位於“主序”。
這裡有一個影片更詳細地描述了“主序”。https://www.youtube.com/watch?v=SvaXfFgrKg4
關於恆星的事實：你在夜空中看到的每顆恆星都比我們的太陽更大、更亮，在黑暗的夜晚你無法看到數百萬顆恆星，我們的太陽是一顆綠色的恆星，我們的太陽是一顆矮星，恆星不會閃爍。
小行星
小行星是相對較小、不活躍的岩石天體，它們繞太陽執行，位於火星和木星軌道之間的帶狀區域。它們碰巧比任何行星都小。數千顆小行星直徑數百英里，也被稱為“小行星”。一些科學家有一個理論，認為月球和火星上的隕石坑是由與小行星碰撞造成的。
彗星
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彗星在某些情況下由冰和岩石組成，它們通常被稱為“髒雪球”，構成了我們太陽系的一部分。它們有長長的橢圓形軌道，靠近太陽，可以延伸到我們太陽系的遠端。事實上，當彗星靠近太陽時，一些冰會因太陽能而蒸發。導致氣體和塵埃從彗星的尾巴中噴出。一些彗星可能需要很多年才能繞太陽執行一次。天文學家埃德蒙·哈雷是第一個在 1758 年準確計算出彗星週期的人。
流星
我們的太陽系由許多東西組成，行星、恆星、彗星和流星，它們是數十億個快速移動的天體，被稱為流星。流星是岩石和鐵的組合，它們的形狀和大小各不相同。一些流星的質量不同，有些可能不到一克重，有些則有數千公斤重。大多數進入地球大氣的流星會被穿過大氣的摩擦燃燒掉；它們通常被稱為“流星”，事實上它們大約有一粒沙子那麼大。隕石是到達地球表面的少數流星。