民國115年 高考三級 天文 太陽系
第4題
針對系外行星，請依序完成下列問題： 介紹發現系外行星的凌日法與都卜勒徑向速度法之觀測方法。（16 分） 適居帶理論的定義為何？（6 分） 適居帶理論是以何種生命…
題目
針對系外行星，請依序完成下列問題： 介紹發現系外行星的凌日法與都卜勒徑向速度法之觀測方法。（16 分） 適居帶理論的定義為何？（6 分） 適居帶理論是以何種生命型態為假設基礎？（3 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、凌日法（transit method）：以高精度測光連續監測恆星亮度，當行星從恆星盤面前方通過，會造成週期性、淺而對稱的亮度下降；由週期得公轉週期，由下降深度ΔF/F≈(Rp/R*)²估行星半徑，由持續時間與軌道速度推軌道傾角。此法需軌道近乎側向，適合大行星、短週期行星，克卜勒（Kepler）與TESS為代表。
- 二、都卜勒徑向速度法（Doppler radial velocity method）：利用高解析光譜測量恆星譜線的都卜勒位移，隨行星繞行造成恆星微小擺動，得到徑向速度曲線；由週期得軌道週期，由速度半振幅K推行星質量下限m sin i，i為軌道傾角。適合大質量、短週期行星，HARPS與ESPRESSO為代表；恆星活動會造成假訊號。
- 三、兩法互補與限制：凌日法可求行星半徑與軌道傾角，但訊號淺、易受恆星變光干擾；徑向速度法可求質量下限，但只對質量大、週期短者靈敏，且m sin i在未知傾角時非真實質量。若同一行星同時被兩法觀測，可由半徑與質量求得平均密度，判斷岩質或氣態。
- 四、適居帶（habitable zone, HZ）定義：恆星周圍能使行星表面維持液態水的距離範圍；通常以恆星光度、行星反照率與溫室效應估算，內邊界避免失控溫室，外邊界避免二氧化碳凝結，並因大氣模型不同分為保守與樂觀適居帶。HZ只是必要條件之一，大氣、磁場與地質活動仍影響適居性。
- 五、理論假設基礎：適居帶以地球型生命為預設，即碳基生命、以液態水為溶劑、需要適宜溫度與能量來源，並假設生命棲息於行星表面。它不涵蓋地下海洋、冰衛星或非水溶劑生命，因此行星位於HZ不等於已發現生命。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。