诗朗诵《天文爱好者》(通用3篇)
仰望星空,面对辽阔的宇宙,我感叹你的深奥无穷,妈妈说,那缥缈的空中,有着美丽的街市。
街市上陈列的一些物品,是世上没有的珍奇。
你看,那浅浅的天河,定然是不甚宽广。
那隔河的牛郎织女,定能够骑着牛儿来往。
我想他们此刻,定然在天街闲游。
不信,请看那朵流星,那怕是他们提着灯笼在走。
童年的这些故事,我记忆犹新,梦载着这份神秘,伴我成长。
渐渐地,我发觉,这份神秘我无法驾驭,只能充当旁观者的角色,听凭那神秘的力量,从亿万光年之外发出信号,从童年起,便牵动我心。
壮丽和光辉是它千古不变的色彩,而我却离它如此遥远。
直到有一天,我走进了天文爱好者的行列。
我发现,其中的每一个人都是梦的追逐者和创造者。热忱之心,宛如繁星一片,璀璨星光,燃起了我心中久违的烈焰。
转机降临在了2004年1月的一个晚上。是夜, 一个名叫杰伊·麦克尼尔 (Jay Mc Neil) 的天文爱好者将他的7.6厘米折射望远镜对准了猎户座中的一个模糊区域。正是他所看到的东西使得发现的车轮向前推进并且彻底改变了有关恒星形成和X射线的争论。麦克尼尔所发现的东西对于天文学家们来说也都是第一次看到。
幸运的突破
这是美国肯塔基州帕迪尤卡一个寒风凛冽的夜晚 (但, 幸运的是, 天空晴朗) , 杰伊·麦克尼尔迈步走向其10米远的后院天文台。作为卫星天线安装工的他也是一个资深的天文爱好者, 他会定期地对天空中的不同区域进行拍照。“我当时正在试用一架新的小望远镜, ”6个月后麦克尼尔在接受美国全国公共广播电台的采访时说, “由于天太冷, 因此我快速地在猎户座中拍摄了几张照片就回屋了。在接下去的几天里我也没回去处理这些照片。”
三天后当他重拾这些照片的时候, 他在反射星云M78附近发现到了一些东西。“起初我想它可能是出现在图像某一帧上的奇特反光, ”他说, “但在我处理完所有的图像之后, 我看到的则是一个非常特别但却实实在在的东西。”
随后麦克尼尔立马上网把他的发现和已有的数据进行比对。他检索了猎户座中这一区域里所有天体的位置数据, 但是没有找到。一周之后, 他向国际天文学联合会 (IAU) 发出了一份电报, 公布这一发现。
“你应该看看这个!”迈克尔·里奇蒙德 (Michael Richmond) 冲进乔尔·卡斯特纳 (Joel Kastner) 的办公室对他说。里奇蒙德和卡斯特纳是美国纽约罗彻斯特理工学院的天文学家。里奇蒙德偶然间在互联网上看到了麦克尼尔的发现和他所拍摄的照相。他知道这是一样能激起卡斯特纳这样一位恒星形成专家兴趣的东西。卡斯特纳的反应果然没有让他失望。
一个星云的诞生
在IAU公布了杰伊·麦克尼尔的电报之后, 专业天文学家也将他们的大型望远镜对准了这一天区。在那里他们发现了一片锥形的气体、尘埃云, 而照亮这一星云的正是位于其顶端的一颗年轻恒星。这一星云现在被命名为“麦克尼尔星云”。当来自恒星的光线照射到气体和尘埃的时候, 它就能被看到了。
对于里奇蒙德和卡斯特纳来说, 这是一座潜在的金矿。他们知道这一爆发被认为是恒星形成过程中的一个关键阶段。同时他们还知道这样的爆发非常罕见。
天文学家只捕捉到过几个进行中的恒星爆发, 而且每个都出现在现代望远镜和空间天文台问世之前。对于卡斯特纳这样一个年轻恒星X射线辐射领域的专家来说, 猎户V1647的爆发正是一个千载难逢的机遇。理论家们对于年轻恒星的爆发已经有了一个大致的想法, 但是对其中的细节还存有争议。麦克尼尔星云能解开这个谜题吗?
造一颗恒星
恒星是通过被称为“吸积”的过程而形成的。整个过程始于夹杂着磁场的巨大气体、尘埃云。通常, 被称为“云核”的一小部分星云会在自身的引力下坍缩。于是云核中的物质就会掉向中心, 新生恒星的种子就此形成。
恒星核开始时都会有一定的自转, 这是因为其母星云中包含有湍流、翻滚运动, 就像旋转的花样滑冰运动员收回她的手臂一样, 当恒星核收缩的时候其中的气体就会越转越快。最终这些气体会形成一个围绕原恒星转动的盘。
这个盘会成为恒星生长的调节器。为了抵达恒星, 气体必须先穿过这个“吸积盘”, 然后才能落到恒星表面。天文学家已经研究了这些盘的性质, 以此来了解它们的工作机理。此外, 这些盘还会孕育行星, 这也使得它们在天文学中变得尤为重要。
物质流
至今尚无人清楚的一件事情是, 是什么控制着穿过吸积盘的物质流。这一物质流是稳定的吗?换句话说, 气体是以不变的速率落入恒星的吗?或者物质流是不规则的, 有大块的物质会一下子全掉到年轻的恒星上?
天文学家怀疑, 磁场在影响吸积的过程中起到了巨大的作用。年轻恒星的磁场非常强大, 它可以把吸积盘推开。这就会在恒星和吸积盘的内边缘之间形成缝隙。于是, 盘中高温的电离物质不得不借助磁力线越过这一缝隙之后才能到达恒星表面。
科学家已经研究出了许多数学模型来描述磁场是如何控制吸积盘和恒星之间的物质流动的。通过盘所进行的吸积的稳定性和磁场在吸积中所扮演的角色都是恒星形成研究中的重大课题。而天文学家们所缺乏的正是一个能够显示吸积是如何在真实的盘中所进行的观测实例。
1973年当暗弱的猎户FU在200天里从16等增亮100倍的时候, 天文学家们发现了一些早期的线索。
现在已经清楚, 猎户FU是一类亮度突然增大、随后花几十年的时间重回原来亮度的恒星。
随后, 天文学家们开始怀疑, 每一次猎户FU爆发事件都是由于吸积盘中的物质流快速增加所导致的。当物质落向恒星的时候, 它会以光的形式释放出引力能。
更重要的是, 猎户FU爆发事件证明通过盘所进行的吸积可以是不稳定的。
一些天文学家猜想, 重复出现的猎户FU爆发事件可能代表着恒星形成的一个关键阶段。问题是, 天文学家只观测到了为数不多的几颗猎户FU型恒星——而且通常都是在爆发开始之后、当它们的能量输出已经下降之时才发现的。虽然天文学家已经观测到了许多持续时间较短或者规模较小的类猎户FU爆发现象, 但最近一次完全的猎户FU爆发事件还得要追溯到20世纪70年代。
X射线眼
但从那个年代至今, 观测技术已经取得了突飞猛进的发展。事实上, 卡斯特纳把他大部分的职业生涯都投入到了位列这些巨大进展之一的钱德拉X射线天文台的身上。因此当里奇蒙德带着麦克尼尔星云的消息冲入他办公室的时候, 他立刻想到了“钱德拉”。
在过去的十几年中, 卡斯特纳一直在研究年轻恒星所发出的X射线, 因此他深知其中的争议。争论的关键并不仅仅在于X射线, 还事关恒星形成过程中无处不在的磁场。
“在天文学中磁场和X射线总是联系在一块儿的, ”卡斯特纳说。当科学家第一次把X射线照相机送入足够高的高空之后, 他们看到的第一样东西就是太阳和它的日冕。
太阳具有一个强大的磁场, 被称为“太阳耀斑”的巨大等离子体爆发会形成X射线暴。“当我们使用‘钱德拉’这样的望远镜观测年轻恒星的时候, 也能看到明亮的X射线, ”卡斯特纳解释说, “对于天文学家来说, 太阳上磁场和X射线之间的联系极具说服力, 因此大家都有一个普遍的信念, 那就是年轻的恒星也可以通过星冕中的爆发来产生X射线。”由于年轻的恒星应该比太阳自转得快, 于是它们就会拥有更强大的磁场, 由此许多天文学家相信它们应该会是更为明亮的X射线源。但卡斯特纳从来没有完全接受这一观点。多年来, 他一直在寻找X射线和年轻恒星之间不同的关联。“我们知道吸积是通过盘进行的, 而我们也知道恒星的磁场会把盘推开。”他说。
这暗示着恒星的磁场多多少少也会调控吸积。卡斯特纳说:“对我来说, 年轻恒星的X射线也应该和它们的吸积有关, 而不仅仅来自星冕。”通过吸积盘, 磁场可以控制到达恒星表面的物质流, 而在物质下落到恒星表面的时候就会产生X射线。
有了这样一幅天文图像, 发现麦克尼尔星云的这一新闻把卡斯特纳带入了一个核心问题:如果由于吸积麦克尼尔星云中央的恒星出现了增亮, 那么它在X射线波段是不是也是如此?卡斯特纳知道, 如果这颗恒星也确实发出X射线的话, 它就将成为证明吸积和X射线之间联系的关键性证据。搞清楚这个问题的唯一办法就是获得“钱德拉”的观测时间, 而且要快。
联合观测
卡斯特纳、里奇蒙德和他们的合作者、来自美国范德堡大学的戴维·温劳布 (David Weintraub) 无法通过常规的手段来申请“钱德拉”的观测时间, 因为这要花上几个月的时间。他们必须在麦克尼尔星云仍处于爆发阶段时对其进行观测。幸运的是, 他们争取到了为类似猎户V1647的爆发这样不可预见的事件所预留的观测时间。
就在“钱德拉”将要完成它的观测前, 卡斯特纳收到了一封来自法国天体物理实验室的天文学家尼古拉斯·格罗索 (Nicolas Grosso) 的电子邮件。他刚刚获得了欧洲的牛顿X射线多镜面望远镜对麦克尼尔星云的观测时间。“钱德拉”和“牛顿”在观测上各具特色, 前者拥有更高的空间分辨率, 后者则能获得更好的X射线光谱。
卡斯特纳和格罗索决定联合起来, 成立一个小组来进行X射线观测并且对结果进行解释。当卡斯特纳和他的小组仔细查看“钱德拉”所获得数据时, 他们发现这颗恒星在X射线波段的爆发就如同在其他波段上的一样。“它几乎已经成为了其所在天区中第二亮的可探测X射线源, ”卡斯特纳解释说, “我们看到它的亮度增强了50倍。”
不久这个小组也拿到了“牛顿”的数据。当他们画出随时间变化的X射线亮度曲线的时候, 它的形状和其他波段的亮度变化完全相符。这说明X射线和吸积确实是紧密相关的。
澄清真相
在作为少数派认为是吸积导致了原恒星发出X射线多年之后, 卡斯特纳感觉他的观点得到了证明。“起初我认为这就是我们所需的所有证据——无须多说什么了, ”卡斯特纳回忆道, “但后来我意识到, 这太幼稚了。”
科学其实是一个保守的行业。有证据显示星冕磁场的活动导致了年轻恒星发出X射线, 因此卡斯特纳及其合作者不想做出没有根据的论断, “大多数人还没有准备好改旗易帜。”
接下去的就是这个小组向世界顶级的《自然》杂志撰文投稿, 期间也经历了通过电子邮件所进行的漫长妥协过程。卡斯特纳的小组确保了他们的结论只涉及观测数据所支持的那一部分。“为此我们花了一些功夫来说服小组里的所有人, ”卡斯特纳说, “最后我们所说的是, 观测结果显示吸积可以增强X射线。我们并没有说它是X射线的唯一来源。”这篇措辞谨慎的文章随后被《自然》杂志接收发表。
现在理论天体物理学家的要务是了解到底是什么产生了X射线。最有可能的情况是, 磁场将吸积盘推离了恒星的表面, 而此时如果有一大团物质朝恒星运动的话, 那么磁场就无法使得盘保持原有的距离。当吸积盘的内边界往里逼近的时候, 磁场就会改变自身的形态并且以磁耀斑的形式释放出能量, 由此产生高能辐射。麦克尼尔星云和猎户V1647并没有终结有关年轻恒星X射线的争论, 但它们确实对此产生了影响。“一些人会说, 这只是一个例外, ”卡斯特纳说, “其他人则可能会乐于接受吸积在这里也起到了作用, 尽管许多甚至绝大多数的年轻恒星可能是通过星冕活动而产生X射线的。”
争论仍将继续, 但物理图像已经较以往变得更为清晰。无论最终的结果会是怎样, 猎户V1647小小的爆发使得杰伊·麦克尼尔和乔尔·卡斯特纳都参与到了最罕见的科学事件中——那就是发现崭新、意料之外和奇妙的东西。 (来源:科学松鼠会)
《天文爱好者》校本课程纲要
一、基本项目
1.课程名称:天文爱好者 2.开发教师:车云、郑友强 3.教学材料:教材拓展、改编、自编
4.课程类型:地球空间科学类、任选课(选修)5.授课时间:每周1课时共计36课时 6.授课对象:高一
二、具体内容
1.课程性质、基本理念和设计思路
校本课程的开发是学校根据自己的教育哲学主张自主进行的适合学校具体特点和条件的课程开发策略,实质上是一个开放民主的以学校为基地进行课程开发的过程。福州三中的天文爱好者校本课程的开发与实施的思路是把青少年的天文科技教育作为实施素质教育的载体,实现学校“会学习、能发展”的育人目标。以天文科普为特色,课程实施和天文观测活动为载体,积极推进天文教育的科技创新,开展一年来取得了显著成效。师生积极参与天文科技活动。利用本校资源,开展丰富多彩的天文观测活动,有科技夏令营、知识讲座、方案设计、科学考察、实验观测、实施报告、课题研究、论文写作、动手制作等活动。各级天文兴趣小组纷纷建立,他们自主进行不同分支的科学实践活动,同时也带动了家长和社区的联动。通过校本课程的实施,使学生获得亲身经历科学探究的体验和感悟、培养了学生创新意识、合作的意识、培养了学生的科学态度、科学精神。2.课程目标
以生为本,确立天文爱好者校本课程的目标和内容体系
天文爱好者的课题和内容。是由学生根据自己的兴趣、爱好、特长,向学校提出需要开设的校本课程的课题和内容;学校在充分调研的基础上编写《天文爱好者校本课程开发指南》,发布一批指导性的校本课程内容,再由教师进行选择;同时教师根据自己的专业特长、学校和社区科技资源情况,向学校申报校本课程开发计划。经过一年多的努力,我们已经开 发出:《青少年天文爱好者》《天文与航空航天发展史》等涉及到地球与空间科学、科学前沿与高新技术等系列的校本课程。
以生为本,确立科技校本课程的目标和内容体系,不仅规范了校本课程的实施,避免了随意性,而且适应了学生个性发展需要,满足了不同层次、不同年龄阶段学生多方面的发展需求,还充分利用了校内外科技教育资源。3.课程类型设置及教法、学法
以生为本,探索符合学校实际的天文爱好者校本课程实施途径和方法
3.1 天文爱好者校本课程设置为选修课 学校每学期以选修课形式开设校本课程。时间安排在隔周二下午的三、四节课。
3.2 与综合实践活动相结合 注重了学生亲自参与观测和学生体验,使天文爱好者校本课程成为最受学生欢迎的校本课程之一。
3.3关注时事、关注热点 “神舟”六号载人飞船在2005年10月中旬发射,这是一个令全国人民振奋的事件。中国的嫦娥工程(为登月工程)也在运行之中,预测在2007年中国人将登上月球,2009年人类将登陆火星了,为了让广大师生从各个角度了解“神六”,了解我们航天事业,我们在福州三中地理天文组开展天文爱好者观测活动
天文是福州三中近两年来开展的优势项目,在全省处于领先地位。地理组天文教学活动强调实践与理论相结合,实际操作与课堂讲解相结合。尤其在天体摄影方面,多次在全国获奖,属于尖子项目。
三、课程内容安排 1 天文爱好者活动内容:
天文学是一门观测科学,观测是天文学研究的主要手段。天文科普活动也是如此。天文科普活动除讲授必要的天文知识外。观测活动是认知天文知识的主要手段。天文活动内容丰富形式活泼,它主要有以下几种内容: 1.1 讲授天文学知识
1.2 观测活动,主要有以下几项内容
1.2.1兴趣观测 主要面对群体性的天文科普活动和初次参加天文小组的组员。
1.2.2 观测训练 通过训练,让组员熟练地组装和使用天文望远镜,学会导星。学会观测一些常见天体,如太阳、月球、大行星等。
1.2.3 认星 让组员熟悉星空及一些易于寻找的深空天体。1.2.4重要天象观测 如日食、月食、彗星、掩星等罕见天象。1.2.5 专题观测 通过专题观测可以让组员了解天文学在人们生活中的应用。如天文定位、1.2.6 天体摄影 让组员综合使用学过的知识和技能拍摄天体照片。
1.2.7参观访问 参观天文台访问天文学家,让组员了解我国天文事业的发展、现状和成就。1.2.8考察活动 考察古观象台,让组员了解我国古代天文学的辉煌成就,认识古天文仪器。1.2.9 普及宣传天文学知识 上街(到公共场所)下校(到中小学校),为公众普及宣传天文学知识。
1.2.10
天文小制作 如制作望远镜、活动星图、简易世界时区计算器、日晷及改装观测仪器。多功能平面地球仪青少年创新大赛入省赛,(每日课间操时间培训)1.2.11 定期举办(参加)天文夏(冬)令营 1.2.12 辅导撰写科学小论文
1.2.13 参加有关的全国、市、区天文奥赛
1.2.14 天文交流活动 与外省市,港澳台交流经验。
1.2.15开展“科学天文知识科学小报告会” 拟开展的题目有:
“天狼星何以变色”、“木星的大红斑”、“土星的光环”、“白矮星的形成”、“太阳的能源”、“巨星的形成”、反物质宇宙”、“人与星星”、“太阳风暴”、“生活中的天文学”、“流星”、“天文与自然科学”“天空为什么是蓝色的”、“星座的形成”等 2 天文爱好者教学内容设计: 2.1初期基础知识讲座的内容有:
(1)天文教材影片 《神奇宇宙》、《宇宙与人》、《天问》等(2)如何写作天文观测小论文
(3)英语天文网站阅读材料汇集、如何看英文天文网站(4)上弦月观察指南、(5)科学知识演说的材料 等
对积极要求参加天文科技活动的青少年,他们组织起来,有计划的进行培养。由于2005年报天文爱好者的学生比较多,我们设计通常按已掌握的天文基础的程度分初、中、高级组。
初级组。初级组的活动内容,可以认识亮星和星座,认识行星,认识月相变化;可以学习根据太阳,月亮,星星的位置定方向;可以观看太阳上中天高度变化,了解四季变化规律;可以用望远镜观看月亮和行星;可以动手制作一些简单的仪器,等等。
中级组。中级组的活动内容,在认星的基础上,可以了解天球的赤道坐标系和地平坐标系记住若干颗亮星的知道坐标;可以学习根据星星的位置估计时间,测定当地经纬度;可以 用望远镜观测月面,描画月面图,拍摄月亮照片;可以了解行星相对与太阳的视运动和相对于恒星的视运动,在星图上描画行星的运动轨迹;可以观测太阳黑子,观测流星,变星和人造卫星;可以动手制作一些简单的天文仪器,组装简易天文望远镜;可以练习写观测报告,写天文科普宣传稿件,等等。
高级组。高级组的活动内容,在掌握一定的天文知识和观测方法的基础上,可以按专题分小组,比如太阳黑子观测小组,流星变星观测小组,人造卫星观测小组等;可以天文台,天文观测站,天文馆用大望远镜做些专项观测,并学习对某些天象作预报;可以学习用数理统计的方法对自己的观测资料和前人观测的资料进行处理;可以磨制小型反射望远镜;可以创办科普走廊,宣传天文科普知识;可以学习写科学小论文,对某些天象提出自己的看法,参加天文奥赛等等。高级组要提倡自学,鼓励自己选择题目,自己制定观测计划,致力于培养大胆探索,勇于创新的人才。3 关注“嫦娥工程”,观测未来星际空间
近日,中国国防科工委宣布,我国绕月探测工程现已正式进入实施阶段。国家将投资约14亿元人民币,准备于2007年以前发射一颗围绕月球飞行的卫星“嫦娥一号”。标志着我国正式启动了酝酿已久的月球探测计划,填补我国深空探测领域的空白,为未来的行星际探测活动奠定坚实的技术基础。
基于福州三中现有的天文望远镜的观测设备,对月象的观测清晰度较高,我们的天文活动将紧紧的围绕整个探月工程的“绕”、“落”、“回”3个阶段,跟踪学习。
第一步是:为月球画像
第一期绕月工程将在2006年发射探月卫星“嫦娥一号”,对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。拟组织学生学习观看传回地面的探测数据资料、月面的三维影像图。
第二步是:跟踪月岩的现场探测
第二期工程时间定为2007年至2010年,目标是研制和发射航天器,以软着陆的方式降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。拟组织学生观看直播月象摄影和现场采样过程。
第三步: 了解月球前哨站建站原理