歡迎來到奇妙的太空世界！
你有沒有試過抬頭望向夜空，好奇為甚麼月亮會改變形狀，或者為甚麼到了晚上天色會變黑？太空物理學的目的，就是讓我們了解自己在宇宙中的位置。就算一開始覺得這些概念有點「遙不可及」，也完全不用擔心——我們會一步一步為你拆解。讀完這份筆記後，你就會明白無論是掉落的蘋果還是龐大的行星，背後都遵循着相同的科學法則！
1. 晝夜與年份
地球其實一直在運動，只是我們感覺不到！要了解白天、黑夜和年份，我們需要認識兩種不同的運動方式：自轉（rotation）和公轉（orbit）。
晝夜（自轉）
地球就像一個旋轉中的陀螺。它繞着一條貫穿南極與北極的假想軸旋轉，這條軸稱為地軸（axis）。這種旋轉運動稱為自轉（rotation）。
- 地球自轉一周需要 24 小時（即一整天）。
- 地球旋轉時，面向太陽的一面會迎來白天。
- 背向太陽的一面處於陰影中，也就是黑夜。
比喻：想像你站在一間只有一盞枱燈的黑暗房間裏。如果你慢慢原地轉圈，只有在轉到半圈時眼睛才能「看見」枱燈。這正是晝夜交替的運作原理！
年份（公轉）
地球在自轉的同時，亦繞着太陽沿着一個巨大的軌道運行。這條路徑稱為軌道（orbit）。
- 地球繞太陽公轉一周需要 365.25 日。這就是我們所說的一年。
- 多出來的 0.25（四分之一）日，正是為甚麼每四年會有一個閏年（Leap Year）——我們把四個四分之一日加起來，就組成了完整的一天（2 月 29 日）！
速讀重點：自轉 = 24 小時（晝夜）。公轉 = 1 年（365 日）。
2. 四季的形成
常見的誤解是以為四季的形成是因為地球與太陽的距離產生變化。這其實是不正確的！四季的形成是因為地軸是傾斜的（傾斜角度約為 23.5 度）。
地軸傾斜如何運作
- 當北半球（地球的上半部分）向太陽傾斜時，接收到的陽光較為直接（直射），日照時間亦較長。這就是夏季。
- 當北半球背離太陽傾斜時，陽光照射的角度較分散（斜射），白天時間亦較短。這就是冬季。
- 在春季和秋季，地軸既不特別朝向也不背離太陽，因此氣溫較為溫和。
你知道嗎？當英國（北半球）處於夏季時，澳洲（南半球）正是冬季，因為當我們朝向太陽傾斜時，他們正好背離太陽！
3. 月球與月相
月球是一顆天然衞星（natural satellite）。這代表它是繞着行星運行的天體。月球繞地球公轉一周大約需要 28 日。
為甚麼月亮看起來會有不同形狀？
月球本身不會發光。我們能夠看見它，純粹是因為它像一面巨大的鏡子一樣反射來自太陽的光線。隨着月球繞地球公轉，我們看到的「向陽面」範圍會不斷改變。這些形狀的變化稱為月相（phases）。
- 新月（朔）：我們看到的是背光面（月球位於我們與太陽之間）。
- 滿月（望）：我們看到整個被照亮的面。
- 月盈（Waxing）：月球可見的部分逐漸變大。
- 月虧（Waning）：月球可見的部分逐漸變小。
核心概念：月球本身的形狀其實沒有改變；改變的只是它在繞着我們運行時，我們所看到的受光部分。
4. 太陽系
我們的太陽系由太陽（一顆恆星）以及所有繞它運行的天體組成。當中包括 8 大行星、矮行星（例如冥王星）、衞星、小行星和彗星。
行星由近至遠的順序
想記住行星由近至遠排列的順序，可以使用這個英文口訣：
「My Very Easy Method Just Speeds Up Naming」
- 水星 Mercury（體積最小，最接近太陽）
- 金星 Venus（溫度最高的行星）
- 地球 Earth（我們的家園！）
- 火星 Mars（紅色行星）
- 木星 Jupiter（體積最大，主要由氣體組成）
- 土星 Saturn（以其美麗的行星環聞名）
- 天王星 Uranus（冰巨行星）
- 海王星 Neptune（距離太陽最遠的行星）
類地行星 vs. 氣體巨行星
首四顆行星（水星至火星）是類地行星（岩石行星）。它們體積較小，並且擁有堅硬的固體表面。後四顆行星（木星至海王星）則是氣體巨行星。它們體積龐大，主要由氣體和液體構成，並沒有可供站立的固體表面！
5. 引力與重量
引力（Gravity）是物體之間無形互相吸引的力。任何具有質量（mass）（由「物質」組成）的物體都會產生引力。物體越大，引力就越強！
質量 vs. 重量
這是物理學中一個非常重要的區別。雖然我們在日常生活中經常混用這兩個詞，但在科學上它們的意思截然不同：
- 質量（Mass）：物體所含「物質」的量。單位是公斤（kg）。無論你在宇宙的哪一個角落，你的質量都保持不變。
- 重量（Weight）：作用在你的質量上的引力大小。因為重量是一種「力」，所以它的單位是牛頓（N）。根據你所在的行星不同，你的重量亦會改變！
計算公式
要計算重量，我們會使用以下公式：
\( W = m \times g \)
當中：
\( W \) = 重量（牛頓，N）
\( m \) = 質量（公斤，kg）
\( g \) = 引力場強度（牛頓每公斤，N/kg）
例子：在地球上，引力強度（\( g \)）約為 10 N/kg。如果你的質量是 50 kg，你在地球上的重量就是：
\( 50 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg} = 500 \text{ N} \)
重點提示：如果你去了月球，由於月球的引力弱得多，你的質量依然是 50 kg，但你的重量會變得輕很多！
6. 廣闊無垠的宇宙
在浩瀚的宇宙中，我們的太陽系只不過是滄海一粟。
- 恆星（Stars）：巨大且熾熱的氣體球（例如我們的太陽），能自行發光發熱。
- 星系（Galaxies）：由數以十億計的恆星、氣體和塵埃在引力束縛下聚集而成的龐大系統。我們身處的星系稱為銀河系（Milky Way）。
- 宇宙（The Universe）：存在的所有事物——包含所有空間、所有星系以及所有物質的總和。
空間尺度大小速記：
行星 < 恆星 < 太陽系 < 星系 < 宇宙
溫習自我檢測
在完成這課前，確保你能回答以下問題：
1. 晝夜交替是由甚麼引起的？（答案：地球的自轉）
2. 為甚麼地球會有四季？（答案：地球在繞太陽公轉時地軸是傾斜的）
3. 質量和重量有甚麼分別？（答案：質量是物質的量，重量是力）
4. 我們所在的星系叫甚麼名字？（答案：銀河系）
初學時覺得概念抽象完全不用擔心！宇宙非常浩瀚，有些概念確實需要多花一點時間去消化吸收。多練習行星的順序和重量公式，你很快就會成為太空小專家！