第1章 現代宇宙的容貌
我們居住的宇宙究竟是個什麼樣的世界？首先就來看看宇宙的整體容貌吧！
1.3 宇宙膨脹
宇宙還有一個不能錯過的有趣特徵，那就是宇宙膨脹。20世紀初，天文學家艾德溫．哈伯（Edwin Hubble）發現，離我們愈遠的星系，遠離的速度愈快（Hubble 1929），這意味著宇宙正在不斷膨脹。還有一項驚人的發現，那就是宇宙大約在102億年的時候，膨脹速度從原本的減速變為加速〔圖1.8：Riess et al.(1998)；Perlmutter et al.(1999)〕。能夠驅趕宇宙加速膨脹的力量，則被稱為暗能量（Dark energy）。發現宇宙正在加速膨脹的索爾．波麥特（Saul Perlmutter）、布萊恩．施密特（Brian Schmidt）及亞當．里斯（Adam Riess）3位教授更於2011年獲頒諾貝爾物理學獎。
不僅如此，我們又能從「星系旋轉曲線」及星系團的高溫氣體分布，明確得知宇宙存在著相當多肉眼無法看見的質量，也就是所謂的「暗物質（Dark matter）」。根據最新觀測結果與理論分析，宇宙充斥著不知真面目為何的暗能量（68％）與暗物質（27％）。而我們所觀測到的世界，甚至不及整個宇宙的5％（http://sci.esa.int/web/planck/-/51557-planck-new-cosmic-recipe）。掌握占了宇宙95％的暗能量及暗物質究竟為何，成了現代科學的重要課題，但關於這個部分就先留給其他書籍去發揮，本書將針對「我們的世界」，也就是約5％的元素世界來深入探討。
第2章 構成太陽系的天體1～太陽、行星、矮行星～
本章將針對太陽、行星、矮行星這些太陽系的主要成員作解說。
2.2 行星
2006年，國際天文學聯合會（International Astronomical Union；IAU）將行星定義為「圍繞太陽轉動」「質量夠大，大到可產生足夠的引力使其保持接近球體」「能夠清除軌道附近的天體」，因此目前的太陽系有8顆行星（過去分類在行星之列的冥王星自2006年起被降格為矮行星，參照2.3節）。
以前是根據行星的大小與位置分成類地行星與類木行星2大類，近期則傾向分成下面3類。
類地行星（岩石行星）：水星、金星、地球、火星
類木行星（氣態巨行星）：木星、土星
類海行星（冰質巨行星）：天王星、海王星
水星
距離太陽最近的水星只有地球1/3大，是太陽系中最小的行星，也因為這樣，水星沒有足夠的引力抓住大氣層。我們還在水星上觀測到微量的氫（H）、氦（He），以及鈉（Na）、鉀（Ka）與氧（O），目前推測氫和氦來自水星磁場捕捉到的太陽風粒子。至於鈉、鉀屬於高揮發性岩石成分，因此猜測是太陽輻射或微隕石撞擊後，導致水星表面岩石氣化所產生的成分。
因為水星沒有大氣層，少了大氣層的阻擋減速，隕石或流星體（meteoroid）會直接衝撞水星表面，使得水星到處都是撞擊坑。也因為水星沒有大氣循環降低有陽光和無陽光時的溫差，所以日夜溫差高達600度。這些特徵都和地球的衛星，也就是同樣沒有大氣層的月球非常相似。
2011年，NASA的信使號探測器（Messenger）首度飛進水星軌道，觀測到水星表面環境，也讓我們發現水星除了具備南極與北極帶有磁場的雙極磁場外，更存在著表面地形所形成的地殼磁場。正常來說，想要跟地球一樣本身具備磁場的話，行星內部必須存在溫差，讓物質能夠對流。但是像水星這樣的小行星內部其實已經冷到固化，照理說應該無法形成磁場。所以目前尚無法得知，為何水星本身會具備磁場。
日本宇宙航空研究開發機構（Japan Aerospace Exploration Agency；JAXA）與歐洲太空總署（European Space Agency；ESA）合作的水星探測太空船「貝皮可倫坡號（BepiColombo）」預計在2018年秋天發射升空（註：已於2018年10月20日順利升空）。期待能從各個面向與角度，綜合觀測水星的磁層、表層及內部，找出水星磁層的特性與起源。
金星
金星是太陽系的第二顆行星，以距離太陽0.7天文單位繞行，屬類地行星。因為金星是在地球內側的內行星，所以從地球看向太陽時，金星一定會出現在太陽仰角或俯角45度範圍內，又有「日落時最亮的星星（宵之明星）」及「晨星」之稱（圖2.3）。
金星的大小、質量、密度與地球極為相似，甚至可以說是地球的「雙胞胎」。不過，金星的表面環境非常嚴苛，和地球一點也不像。金星大氣層的主要成分是二氧化碳，並含有極少量的氮。大氣壓力非常高，地表可以達約90大氣壓力（相當於地球水深900m）。這也使得金星的溫室效應相當劇烈，表面溫度最高可達500℃。在金星雖然看不見像地球一樣活躍的火山活動及板塊結構，但因為目前並未找到5億年以前形成的撞擊坑，所以猜測金星在5億年前應該有經歷過橫掃星球表面的大規模火山活動〔Nimmo and McKenzie（1998）〕。2006年，ESA發射了快遞軌道衛星（Venus Express），掌握到金星在250萬年前也有過火山活動〔Smrekar et al.（2010）〕。目前更發現金星存在著815℃的熱泉〔Shalygin et al.（2015）〕。
金星最大的特徵，應該就是名為超慢速自轉（super-rotation）、秒速達100m的強風了吧，其速度比金星自轉60倍還要快，但目前尚無法得知為何金星大氣層的加速會比自轉速度快。
2016年4月，JAXA的探測衛星「破曉號」成功進入金星軌道，開始對金星展開正式觀測。「破曉號」備有5台可以偵測不同波長的攝像機，能精準觀測到不同的大氣波動。只要掌握金星大氣層的立體波動，應該就能解開超慢速自轉這類過去氣象學角度無法解釋的金星大氣現象機制。作者執筆本書的2017年10月更不斷發現各種與金星有關的新知，如：中下雲層存在赤道噴流、穩定的金星大氣層形狀就跟新月一樣〔Horinouchi et al.（2017）；Fukuhara et al.（2017）〕。
我們居住的宇宙究竟是個什麼樣的世界？首先就來看看宇宙的整體容貌吧！
1.3 宇宙膨脹
宇宙還有一個不能錯過的有趣特徵，那就是宇宙膨脹。20世紀初，天文學家艾德溫．哈伯（Edwin Hubble）發現，離我們愈遠的星系，遠離的速度愈快（Hubble 1929），這意味著宇宙正在不斷膨脹。還有一項驚人的發現，那就是宇宙大約在102億年的時候，膨脹速度從原本的減速變為加速〔圖1.8：Riess et al.(1998)；Perlmutter et al.(1999)〕。能夠驅趕宇宙加速膨脹的力量，則被稱為暗能量（Dark energy）。發現宇宙正在加速膨脹的索爾．波麥特（Saul Perlmutter）、布萊恩．施密特（Brian Schmidt）及亞當．里斯（Adam Riess）3位教授更於2011年獲頒諾貝爾物理學獎。
不僅如此，我們又能從「星系旋轉曲線」及星系團的高溫氣體分布，明確得知宇宙存在著相當多肉眼無法看見的質量，也就是所謂的「暗物質（Dark matter）」。根據最新觀測結果與理論分析，宇宙充斥著不知真面目為何的暗能量（68％）與暗物質（27％）。而我們所觀測到的世界，甚至不及整個宇宙的5％（http://sci.esa.int/web/planck/-/51557-planck-new-cosmic-recipe）。掌握占了宇宙95％的暗能量及暗物質究竟為何，成了現代科學的重要課題，但關於這個部分就先留給其他書籍去發揮，本書將針對「我們的世界」，也就是約5％的元素世界來深入探討。
第2章 構成太陽系的天體1～太陽、行星、矮行星～
本章將針對太陽、行星、矮行星這些太陽系的主要成員作解說。
2.2 行星
2006年，國際天文學聯合會（International Astronomical Union；IAU）將行星定義為「圍繞太陽轉動」「質量夠大，大到可產生足夠的引力使其保持接近球體」「能夠清除軌道附近的天體」，因此目前的太陽系有8顆行星（過去分類在行星之列的冥王星自2006年起被降格為矮行星，參照2.3節）。
以前是根據行星的大小與位置分成類地行星與類木行星2大類，近期則傾向分成下面3類。
類地行星（岩石行星）：水星、金星、地球、火星
類木行星（氣態巨行星）：木星、土星
類海行星（冰質巨行星）：天王星、海王星
水星
距離太陽最近的水星只有地球1/3大，是太陽系中最小的行星，也因為這樣，水星沒有足夠的引力抓住大氣層。我們還在水星上觀測到微量的氫（H）、氦（He），以及鈉（Na）、鉀（Ka）與氧（O），目前推測氫和氦來自水星磁場捕捉到的太陽風粒子。至於鈉、鉀屬於高揮發性岩石成分，因此猜測是太陽輻射或微隕石撞擊後，導致水星表面岩石氣化所產生的成分。
因為水星沒有大氣層，少了大氣層的阻擋減速，隕石或流星體（meteoroid）會直接衝撞水星表面，使得水星到處都是撞擊坑。也因為水星沒有大氣循環降低有陽光和無陽光時的溫差，所以日夜溫差高達600度。這些特徵都和地球的衛星，也就是同樣沒有大氣層的月球非常相似。
2011年，NASA的信使號探測器（Messenger）首度飛進水星軌道，觀測到水星表面環境，也讓我們發現水星除了具備南極與北極帶有磁場的雙極磁場外，更存在著表面地形所形成的地殼磁場。正常來說，想要跟地球一樣本身具備磁場的話，行星內部必須存在溫差，讓物質能夠對流。但是像水星這樣的小行星內部其實已經冷到固化，照理說應該無法形成磁場。所以目前尚無法得知，為何水星本身會具備磁場。
日本宇宙航空研究開發機構（Japan Aerospace Exploration Agency；JAXA）與歐洲太空總署（European Space Agency；ESA）合作的水星探測太空船「貝皮可倫坡號（BepiColombo）」預計在2018年秋天發射升空（註：已於2018年10月20日順利升空）。期待能從各個面向與角度，綜合觀測水星的磁層、表層及內部，找出水星磁層的特性與起源。
金星
金星是太陽系的第二顆行星，以距離太陽0.7天文單位繞行，屬類地行星。因為金星是在地球內側的內行星，所以從地球看向太陽時，金星一定會出現在太陽仰角或俯角45度範圍內，又有「日落時最亮的星星（宵之明星）」及「晨星」之稱（圖2.3）。
金星的大小、質量、密度與地球極為相似，甚至可以說是地球的「雙胞胎」。不過，金星的表面環境非常嚴苛，和地球一點也不像。金星大氣層的主要成分是二氧化碳，並含有極少量的氮。大氣壓力非常高，地表可以達約90大氣壓力（相當於地球水深900m）。這也使得金星的溫室效應相當劇烈，表面溫度最高可達500℃。在金星雖然看不見像地球一樣活躍的火山活動及板塊結構，但因為目前並未找到5億年以前形成的撞擊坑，所以猜測金星在5億年前應該有經歷過橫掃星球表面的大規模火山活動〔Nimmo and McKenzie（1998）〕。2006年，ESA發射了快遞軌道衛星（Venus Express），掌握到金星在250萬年前也有過火山活動〔Smrekar et al.（2010）〕。目前更發現金星存在著815℃的熱泉〔Shalygin et al.（2015）〕。
金星最大的特徵，應該就是名為超慢速自轉（super-rotation）、秒速達100m的強風了吧，其速度比金星自轉60倍還要快，但目前尚無法得知為何金星大氣層的加速會比自轉速度快。
2016年4月，JAXA的探測衛星「破曉號」成功進入金星軌道，開始對金星展開正式觀測。「破曉號」備有5台可以偵測不同波長的攝像機，能精準觀測到不同的大氣波動。只要掌握金星大氣層的立體波動，應該就能解開超慢速自轉這類過去氣象學角度無法解釋的金星大氣現象機制。作者執筆本書的2017年10月更不斷發現各種與金星有關的新知，如：中下雲層存在赤道噴流、穩定的金星大氣層形狀就跟新月一樣〔Horinouchi et al.（2017）；Fukuhara et al.（2017）〕。
