巧用虚拟天文馆软件Stellarium演示太阳周日视运动轨迹_贺志康
手机Stellarium在天文教学中的深入应用
技术方法教育与装备研究2018年第6期手机Stellarium在天文教学中的深入应用林宏宇摘要:天文教育在培养学生空间思维、提高学生科学素养、培育学生创造性思维等方面具有十分重要的意义，但在实际教学中往往流于表面，陷入枯燥的“纸上观天”、学生被动记忆的教学模式中。
基于手机Stellarium增强实地观察、模拟实地观察、重现实地观察的三类优势功能，在实际教学中根据学习目标指导学生综合应用，可以通过“体验观察+探究规律”的教学方法有效地提升教学效果，甚至帮助学有余力的学生完成深层次探究。
关键词：手机App;Stellarium;虚拟天文馆天文学作为最古老也最具前瞻性的自然科学,是科学发展的重要引擎之一。
天文教育在培养学生空间思维、提高学生科学素养、培育学生创造性思维等方面具有十分重要的意义。
然而天文知识较为抽象，在实际中由于相应的硬件配备和专业教师匮乏，教学往往流于表面。
即使有越来越多的数字化课件提供了丰富、精美的天文画面，课堂教学仍难免陷入枯燥的“纸上观天”、学生被动记忆的教学模式。
随着人手一机智慧课堂的逐步推进,科学教师在天文教学中借助手机Stellarium(中译名“虚拟天文馆”）开展体验式和探究式学习，能有效激发学生探索天文的兴趣，提高学生学习天文知识的效果。
一、软件简介Stellarium是一款免费的虚拟星象仪软件。
它最初可在电脑上根据设定的观测地和时间呈现从肉眼、普通望远镜、天文望远镜直至深空望远镜的真实视觉效果，早已用于在天文教学中提供画面欣赏、演示观测、调动学习积极性等。
现在Stellarium在各手机平台都推出了 App,相比于电脑端，手机端Stellarium(以下教学应用中米用的都为手机Stellarium)的仿真程度更高，使用场景更加广泛，可以完全模拟真实仰头观天的效果，更有利于将抽象的天文教学化为可探究的仿真场景。
二、天文教学内容分析梳理义务教育小学科学课程标准,天文教学内容约占地球与宇宙科学领域的46% ,涵盖天体视运动、月相变化、太阳系、宇宙星空等，从地到天，从古到今，跨度很大。
太阳视运动轨迹图解
太阳视运动轨迹图解我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。
实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球。
它的半径是无限大。
而地球就悬挂在这个天球中央。
人类生活在地球上,所以便以地球为中心来观察所有天体在天球上运动,观测者所在的平面为地表切面,叫做地平圈。
不同位置的观察者地平圈也各不相同。
在太阳系中太阳是中心天球，太阳系中的八大行星都是绕着太阳公转的，由于地球绕太阳公转的同时，地球的本身也在自转，地球的自转轴（地轴），向天球延伸后，在无穷远处与天球交会的两个假想点称为天极。
地球自转的所有轨迹中，周长最长的轨迹定义为地球赤道，地球赤道在天球上的投影便为天赤道，它与地球的赤道为同一平面。
人类在地球上观测天体，他所处的地面为地平面，通过观测的头顶作一条垂直于地平面的垂直线，这条线与天球相交于两个点，位于观测者头顶的点为称之为天顶，另一点为天底。
这是把地球的地面作为基础面，即使观测者在同一时间观察天体，如果在地球上所处的位置不同，那么所有天体在天球上表现出来的高度和方位也不同，而且天顶与开底的点也随之变化。
地球的公球使太阳看起来像是在群星之间移动，这种移动的轨迹叫黄道，黄道的天球切面为黄道面，以几何学来描述，它是包含地球环绕太阳运行的平均轨道平面。
黄道是地球轨道在天球上的投影。
黄道和赤道面相交于春分点和秋分点。
太阳周日视运动规律（以北半球为例）1、位于赤道上观察到的二分二至的太阳视运动轨迹，春分秋分太阳直射在赤道上，全球太阳从正东升起从正西落下。
观测点位于赤道时，太阳的运行轨迹与地平圈垂直。
2、观测点位于北回归线以北时，太阳运行轨迹均向南倾斜（正午时太阳位于正南）；观测点位于南回归线以南时，太阳运行轨迹均向北倾斜（正午时太阳位于正北）。
南北回归线之间的热带地区，正午的太阳有时朝南有时朝北。
即北回归线上，夏至日正午太阳位于天顶,其他日期正午太阳位于正南方。
虚拟天文馆操作手册
最佳答案移动和选取前后翻页放大缩小移动和选取CTRL+上下箭头放大缩小移动和选取鼠标滚轮放大缩小移动和选取鼠标左键选择天体移动和选取鼠标右键取消天体选择移动和选取反斜杠(\) 自动缩小移动和选取正斜杠(/) 自动放大到所选物体移动和选取空格键将所选物体置于屏幕中心显示回车键切换赤道仪和经纬仪显示F1 全屏显示模式开关显示c 星座连线显示开关显示b 星座界线显示开关显示v 星座名称显示开关显示r 星座艺术图像显示开关显示d 星名显示开关显示n 星云名称显示开关：不显示/显示简称/显示全称显示e 天球赤道坐标网格显示开关显示z 循环显示：地平线/地平坐标网格/都不显示显示p 循环显示：无行星标签/有行星标签/行星标签和轨道显示g 地面显示开关显示a 大气显示开关显示f 地平雾气显示开关显示q 方向基点（东、西、南、北）显示开关显示o 切换月面显示比例（4倍/1倍）显示t 天体追踪开关（移动天幕，始终将选中的天体显示在屏幕中央）显示s 恒星显示开关显示4 或者,(逗号) 循环显示：黄道/黄道和行星轨道/不显示显示5 或者 .(句号) 天球赤道显示开关窗口及其他控制CTRL+s 截取屏幕图像写入stellarium*.bmp文件窗口及其他控制CTRL+r 显示/关闭脚本记录器窗口及其他控制CTRL+f 显示/关闭搜索窗口窗口及其他控制h 显示/关闭帮助窗口窗口及其他控制i 显示/关闭信息窗口窗口及其他控制数字1 显示/关闭设置窗口窗口及其他控制m 显示/关闭文字菜单窗口及其他控制ESC 关闭打开的窗口（帮助、信息、设置等窗口）时间和日期6 暂停时间流动（在脚本运行时为暂停脚本执行）时间和日期7 设置时间流动速度为0（时间停止）时间和日期8 将时间设为当前时间时间和日期j 减慢时间流动（在脚本运行时为降低脚本速度）时间和日期k 设置时间流动速度为正常时间和日期l 加速时间流动（在脚本运行时为加快脚本速度）时间和日期- 时间后退24小时时间和日期= 时间前进24小时时间和日期[ 时间后退7天时间和日期] 时间前进7天其他CTRL+c 停止脚本运行其他CTRL+q 退出Stellarium（苹果机上是command+Q）其他< 减小音量（仅在脚本运行时）其他> 增大音量（仅在脚本运行时）其他9 循环设置流星雨流量：低/中/高/很高其他CTRL+SHIFT+h 水平反转画面其他CTRL+SHIFT+v 垂直反转画面其他CTRL+[数字] 启动第[数字]号望远镜对准当前所选天体。
太阳地球月亮运动轨迹MATLAB仿真程序
太阳地球月亮运动轨迹MATLAB仿真程序太阳、地球、月亮运动轨迹MATLAB仿真程序该代码包含了地球绕太阳运动，月亮绕地球运动的MATLAB轨迹仿真程序，实时显示地球、月亮的运动轨迹。
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程序从第二页开始。
M文件1:draw_ball.m% 画三维球体的函数% (x0,y0,z0)为球心% r为球半径function draw_ball(x0, y0, z0, r) [x1, y1, z1]=sphere;x = x1*r + x0;y = y1*r + y0;z = z1*r + z0;surf(x,y,z);M文件2:draw_circle.m% 画二维圆形% (x0,y0)为圆心% r为圆半径function draw_circle(x0, y0, r) theta = 0:pi/100:2*pi;x = r*cos(theta)+x0;y = r*sin(theta)+y0;plot(x,y,'-r');M文件3:RungeKutta_EarthSun.m % 四阶Runge-kutta法解地日微分方程function yh = RungeKutta_EarthSun(w, h)oldy = w;k1 = dery(oldy);midy = oldy + k1*h/2;k2 = dery(midy);midy = oldy + k2*h/2;k3 = dery(midy);midy = oldy + k3*h;k4 = dery(midy);yh = oldy + (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4)*h/6;% 地日微分方程组function dy = dery(w)G = 6.674e-11; Ms = 1.989e30; miu_s = G * Ms; r2 = w(4)^2+w(5)^2;dy(1) = 1;dy(2) = (-1)*miu_s*w(4)/r2^1.5; dy(3) = (-1)*miu_s*w(5)/r2^1.5; dy(4) = w(2);dy(5) = w(3);M文件4:RungeKutta_MoonEarth.m % 四阶Runge-kutta法解地月微分方程function yh = RungeKutta_MoonEarth(w, h)oldy = w;k1 = dery(oldy);midy = oldy + k1*h/2;k2 = dery(midy);midy = oldy + k2*h/2;k3 = dery(midy);midy = oldy + k3*h;k4 = dery(midy);yh = oldy + (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4)*h/6;% 地月微分方程组function dy = dery(w)G = 6.674e-11; Me = 5.972e24; miu_e = G * Me; r2 = w(4)^2+w(5)^2;dy(1) = 1;dy(2) = (-1)*miu_e*w(4)/r2^1.5; dy(3) = (-1)*miu_e*w(5)/r2^1.5; dy(4) = w(2);dy(5) = w(3);M文件5:sun_earth_moon.m% 地月日全运动动态仿真程序clc; clear all; close all;G = 6.674e-11;% 引力常数Ms = 1.989e30; Rs = 696300e3;% 太阳的质量和半径Me = 5.972e24; Re = 6378e3;% 地球的质量和半径Mm = 7.348e22; Rm = 3678e3;% 月球的质量和半径sim_time = 3600*24*375;% 总仿真时间，375天，即约1年 h = 3600*24;%仿真步长，24小时，即1天w_e = [0 0 29535.6 1.52171522e11 0];% 地球相对太阳的初始位置 w_m =[w_e(1) 0 990.32 405500e3 0];% 月球相对地球的初始位置i = 1;% 用于记录解算的步数while w_e(1) <= sim_time% 解算地球相对于太阳的轨迹trajectory_earth2sun(:, i) = w_e;% trajectory_earth2sun存储地球相对于太阳的轨迹数据ye = RungeKutta_EarthSun(w_e, h);% 4阶Runge-kutta法解算地日微分方程w_e = ye;% 用于Runge-kutta法解算微分方程的初值i = i+1;% 解算一步则在步数上+1endi = 1;% 用于记录解算的步数while w_m(1) <= sim_time% 解算月球相对于地球的轨迹trajectory_moon2earth(:, i) = w_m;% trajectory_moon2earth存储月球相对于地球的轨迹数据ym = RungeKutta_MoonEarth(w_m, h);% 4阶Runge-kutta法解算地月微分方程w_m = ym;% 同上i = i+1;% 同上end% 计算月球相对于太阳的轨迹，trajectory_moon2sun存储月球相对于太阳的轨迹数据 trajectory_moon2sun(1,:) = trajectory_moon2earth(4,:) + trajectory_earth2sun(4,:);trajectory_moon2sun(2,:) = trajectory_moon2earth(5,:) +trajectory_earth2sun(5,:);size_enlge = 40;% 放大系数，用于放大太阳、地球、月球的半径，以便视觉观测figure;% /01/画出地日三维动态轨迹for j=1:i-1draw_ball(0, 0, 0, Rs*size_enlge); hold on;% 画太阳的三维模型title('地日-动态轨迹'); xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% 画地球相对于太阳的轨迹线axis equal;draw_ball(trajectory_earth2sun(4, 1), trajectory_earth2sun(5, 1), 0, Re*size_enlge^2);% 初始位置的地球三维模型draw_ball(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 0, Re*size_enlge^2);% 轨迹点上的地球三维模型pause(0.001);hold off;endfigure;% /02/画出地月三维动态轨迹for j=1:i-1draw_ball(0, 0, 0, Re*size_enlge/4); hold on;% 画地球的三维模型title('地月-动态轨迹'); xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_moon2earth(4, :), trajectory_moon2earth(5, :), '-r');% 画月球相对于地球的轨迹线axis equal;draw_ball(trajectory_moon2earth(4, 1), trajectory_moon2earth(5, 1), 0, Rm*size_enlge/4);%初始位置的月球三维模型draw_ball(trajectory_moon2earth(4, j), trajectory_moon2earth(5, j), 0, Rm*size_enlge/4);%轨迹点上的月球三维模型pause(0.001);hold off;endfigure;% /03/画出地月日三维动态轨迹for j=1:i-1draw_ball(0, 0, 0, Rs*size_enlge); hold on;% 画太阳的三维模型title('地月日-动态轨迹'); xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% 画地球相对于太阳的轨迹线plot(trajectory_moon2sun(1, :), trajectory_moon2sun(2, :), '-b');% 画月球相对于太阳的轨迹线axis equal;draw_ball(trajectory_earth2sun(4, 1), trajectory_earth2sun(5, 1), 0, Re*size_enlge/2);% 初始位置的地球三维模型draw_ball(trajectory_moon2sun(1, 1), trajectory_moon2sun(2, 1), 0, Rm*size_enlge/2);%初始位置的月球三维模型draw_ball(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 0, Re*size_enlge/2);% 轨迹点上的地球三维模型draw_ball(trajectory_moon2sun(1, j), trajectory_moon2sun(2, j), 0, Rm*size_enlge/2);% 轨迹点上的月球三维模型pause(0.001);hold off;end% 放大地月之间的相对位置，以便三维视觉显示size_up = 15;% 放大倍数，用于放大地月之间的相对位置% trajectory_moon2earth_up存储放大后的月球到地球的位置数据trajectory_moon2earth_up(1,:) = size_up* (trajectory_moon2sun(1,:)-trajectory_earth2sun(4,:));trajectory_moon2earth_up(2,:) = size_up* (trajectory_moon2sun(2,:)-trajectory_earth2sun(5,:));% trajectory_moon2sun_up存储放大后的月球相对于太阳的轨迹数据trajectory_moon2sun_up(1,:) =(trajectory_earth2sun(4,:)+trajectory_moon2earth_up(1,:));trajectory_moon2sun_up(2,:) =(trajectory_earth2sun(5,:)+trajectory_moon2earth_up(2,:));figure;% /04/画出放大后的地月日三维动态轨迹for j=1:i-1draw_ball(0, 0, 0, Rs*size_enlge); hold on;% 画太阳的三维模型title('地月日-动态轨迹(放大)');xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% 画地球相对于太阳的轨迹线plot(trajectory_moon2sun_up(1, :), trajectory_moon2sun_up(2, :), '-b');% 画月球相对于太阳的轨迹线axis equal;draw_ball(trajectory_earth2sun(4, 1), trajectory_earth2sun(5, 1), 0, Re*size_enlge*10);%初始位置的地球三维模型draw_ball(trajectory_moon2sun_up(1, 1), trajectory_moon2sun_up(2, 1), 0, Rm*size_enlge*10);% 初始位置的月球三维模型draw_ball(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 0, Re*size_enlge*10);% 轨迹点上的地球三维模型draw_ball(trajectory_moon2sun_up(1, j), trajectory_moon2sun_up(2, j), 0,Rm*size_enlge*10);% 轨迹点上的月球三维模型pause(0.001);hold off;endfigure;% /05/画出地月日真实的二维动态轨迹for j=1:i-1draw_circle(0, 0, Rs*5); hold on;% 画太阳的二维模型title('地月日二维真实轨迹');xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% 画地球相对于太阳的轨迹线plot(trajectory_moon2sun(1, :), trajectory_moon2sun(2, :), '-b');% 画月球相对于太阳的轨迹线axis equal;plot(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 'r*');% 轨迹点上的地球点plot(trajectory_moon2sun(1, j), trajectory_moon2sun(2, j), 'k*');% 轨迹点上的月球点pause(0.001);hold off;endfigure;% /06/画出地月日放大的二维动态轨迹for j=1:i-1draw_circle(0, 0, Rs*5); hold on;% 画太阳的二维模型title('地月日二维放大轨迹');xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m'); grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% 画地球相对于太阳的轨迹线plot(trajectory_moon2sun_up(1, :), trajectory_moon2sun_up(2, :), '-b');% 画月球相对于太阳的轨迹线plot(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 'r*');% 轨迹点上的地球点plot(trajectory_moon2sun_up(1, j), trajectory_moon2sun_up(2, j),'k*');% 轨迹点上的月球点pause(0.001);hold off;endM文件6:sun_earth_moon_2Dsingle.m % 地月日全运动动态仿真程序clc;clear all;close all;G = 6.674e-11;Ms = 1.989e30;Rs = 696300e3;Me = 5.972e24;Re = 6378e3;Mm = 7.348e22;Rm = 3678e3;sim_time = 3600*24*375*3;h = 3600*24;i = 1;w_e = [0 0 29535.6 1.52171522e11 0];w_m = [w_e(1) 0 990.32 405500e3 0];while w_e(1) <= sim_timetrajectory_earth2sun(:, i) = w_e;ye = RungeKutta_EarthSun(w_e, h);w_e = ye;i = i+1;endi=1;while w_m(1) <= sim_timetrajectory_moon2earth(:, i) = w_m;ym = RungeKutta_MoonEarth(w_m, h);w_m = ym;i = i+1;endtrajectory_moon2sun(1,:) = trajectory_moon2earth(4,:) +trajectory_earth2sun(4,:); trajectory_moon2sun(2,:) =trajectory_moon2earth(5,:) + trajectory_earth2sun(5,:); size_enlge = 40; size_up = 15;trajectory_moon2earth_up(1,:) = size_up* (trajectory_moon2sun(1,:)-trajectory_earth2sun(4,:)); trajectory_moon2earth_up(2,:) = size_up* (trajectory_moon2sun(2,:)-trajectory_earth2sun(5,:));trajectory_moon2sun_up(1,:) =(trajectory_earth2sun(4,:)+trajectory_moon2earth_up(1,:));trajectory_moon2sun_up(2,:) =(trajectory_earth2sun(5,:)+trajectory_moon2earth_up(2,:)); figure;for j=1:i-1draw_circle(0, 0, Rs*5);hold on;title('地月日二维真实轨迹');xlabel('x/m');ylabel('y/m');zlabel('z/m');grid on;plot(trajectory_earth2sun(4, :), trajectory_earth2sun(5, :), '-r');% plot(trajectory_moon2sun_up(1, :), trajectory_moon2sun_up(2, :), '-b');axis equal;plot(trajectory_earth2sun(4, j), trajectory_earth2sun(5, j), 'r*');plot(trajectory_moon2sun_up(1, j), trajectory_moon2sun_up(2, j),'k*');pause(0.001);hold off;end。
虚拟天文馆stellarium软件在小学科学宇宙单元教学的探索与实践
虚拟天文馆stellarium软件在小学科学宇宙单元教学的探索与实践作者：卫巍来源：《天津教育·下》2018年第02期随着科学技术的进步，大量智能手机、平板电脑的大量使用，在手机端存在着大量可以实施GPS定位，并且对宇宙星空可以实时观测定位的APP客户端，在很多课改观摩课上，很多优秀教师也已经把未来教室、平板进课堂作为一种尝试。
Stellarium是一款开源的桌面星空软件，可在Linux/Unix， Windows，Android，iOS和Mac OS X平台上运行。
并且教师可以利用软件调整时间、地理位置、时间流速等，为学生营造一个不受时间和空间限制的观测环境，让学生自主地去发现、探索宇宙的奥秘。
修改地理坐标，突破空间限制教科版五年级下册《地球的运动》单元《4谁先迎来黎明》一课中，学生可以通过模拟实验来探究地球自转的方向，发现北京和乌鲁木齐谁先迎来黎明，但是回到课题还是没有较好的实证来证明。
在虚拟天文馆软件中，可以利用地理位置定位，选择当前的地理位置为北京，设置时间日期（如5月31日），加快时间流速，让学生观察到今天在北京太阳升起的时间为04：51；改变地理位置，通过软件定位乌鲁木齐，发现此时乌鲁木齐太阳还没升起，而乌鲁木齐太阳升起的时间为06：51；北京和乌鲁木齐的时差为2小时，回到课题：北京比乌鲁木齐先迎来黎明。
同时利用软件可以拓展延伸，越往东，太阳升起得越早。
教科版五年级下册《地球的运动》单元《8极昼和极夜的解释》一课中，学生对于极昼极夜的现象及发生极昼极夜现象的地区常常是教学中的难点，在虚拟天文馆软件中，可以通过修改地理位置来突破重难点。
先设定时间为夏至（6月21日），地点修改为北极圈内某一点（如北纬70度），学生发现从午夜0时开始，太阳就在天空中，加快时间流速，太阳动起来了，但是整整一天时间，太阳都在地平线上，只有白天，没有黑夜，学生发现了极昼的现象。
紧接着修改地理位置到南极，学生则发现在夏至（6月21日），一整天都没有太阳出现，即为极夜。
谈太阳周日视运动轨迹图的绘制及应用
谈太阳周日视运动轨迹图的绘制及应用作者：许红梅来源：《成才之路》2009年第09期摘要：北半球冬半年，太阳直射点在南半球，日出方位为东南方，纬度越高越接近正南。
北半球夏半年，太阳直射点在北半球，日出方位为东北方，纬度越高越接近正北。
关键词：太阳；周日视运动图；日出日落方位；直射点；正午太阳高度角太阳周日视运动，就是太阳以地球自转的相反方向，绕地轴并随着天球旋转，以一太阳日为周期的自东向西的“巡天”运动。
由于太阳运行的黄道面与地球的赤道面并不平行，这就导致太阳半年在天赤道以北运动，半年在天赤道以南运动，造成了同一纬度太阳周日视运动具有周年变化的规律。
由于太阳周日视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图，与教材上以太阳为中心的地球公转示意图差别较大，而且课本上直接涉及这方面内容较少，又没有详细说明，因此，这往往成为同学们学习的薄弱点，也成为教师教学的难点，然而在高考中对太阳视运动有一定的要求。
笔者经过教学实践与研究，发现如果掌握了太阳周日视运动路线图的绘制方法及其构成要素，然后将所学的课本知识进行有效的整合，就可以掌握“太阳视运动路线图”规律，很多问题也就可以迎刃而解了。
一、太阳视运动路线图的绘制1.画出地球，并标出地轴和赤道，作出某日太阳的光线。
2.确定观测点的位置。
3.过地心和观测点连线。
然后过观测点作连线垂线，该线即为过观测点的地平线，即该地的南北方向线，过观测点作南北方向线与上述连线的垂线即为该地的东西方向线；以观测点为圆心，以地球半径为半径，过观测点东西方向线和南北方向线作地球的切平面(该面即为过观测点的地平面（因为观测角度的原因，一般用椭圆表示地平圈）。
4.以观测点为圆心，以地球半径为半径的求球，可表示该观测点看到的天球。
5.地心和观测点连线与天球有两个交点，在地平面之上的交点为该观测点的天顶，在地平面之下的交点为该点的天底。
6.过观测点作太阳光线的平行线与天球的交点即太阳在该地上中天即正午12点，过交点作地轴的垂线与天球的交点即太阳在该地下中天即0点（或24点）的位置。
stellarium软件应用虚拟天空的呈现与学生成长共5页word资料
stellarium软件应用虚拟天空的呈现与学生成长相比于数学物理化学这些基础学科，天文学在中小学课堂上出现的少之又少。
除了初中科学和地理课本中有一两章内容有不同程度的涉及，学生们基本没有机会接触到。
天文学在人们普遍的的概念中，大致包括三方面：被视为“迷信”和用于八卦的星座、冗长单调的天文学史，以及第谷和开普勒师徒俩凭靠人品的猜测。
从这三方面看，似乎中小学阶段都没有开设这门课程的必要。
但实际上，天文学是观察和研究宇宙间天体的学科，它研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化，是属于自然科学的一门基础学科。
所谓基础学科，就是以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索自然界发展规律的科学.它是研究自然界最基本的事物与作用之间的相互关系以及规律的，因此，天文学毫无疑问是一门独立基础的学科。
但是，综合多方面来看，我认为，在中小学开设天文学教育大有裨益，也是很有必要的。
第一，人类对于天文学探索的“先观测，再解释，再预测”的逻辑思维，很适合教授给中小学生。
由于他们的知识储备还不够充足，不能像大学里学习天文学那样，用深奥的数理知识来研究，但可以从观测现象开始，通过观察美丽的星空，神奇的天体现象来培养他们对天体，对自然，对宇宙的兴趣；第二，接触天文学，让孩子们了解自然界的神奇，认识到宇宙的浩渺宏大，有助于建立“宇宙很浩大，人类很渺小”的对大自然敬畏的世界观。
因此，这门古老的学科，是极具魅力，值得教给中小学的孩子们的。
和很多理科学科的学习类似，天文学的学习也是在理论的基础上，注重实践观察。
虽然天文观测的一些器材，如适合教学的望远镜等，价格并不昂贵，但是开展实践观察依旧难度较大。
具体原因如下：一、天文学在实际生活中的应用太少，因此在中小学整个教育体系中还不够被重视；二、要获得较好的天体星座的观察结果，观察时间最好选在晚上，而如果教师要在晚上组织学生进行观察，实际操作难度大，因为学生们晚上的人生安全难以得到保障。
虚拟天文馆操作手册
虚拟天文馆操作手册最佳答案移动和选取前后翻页放大缩小移动和选取CTRL+上下箭头放大缩小移动和选取鼠标滚轮放大缩小移动和选取鼠标左键选择天体移动和选取鼠标右键取消天体选择移动和选取反斜杠(\) 自动缩小移动和选取正斜杠(/) 自动放大到所选物体移动和选取空格键将所选物体置于屏幕中心显示回车键切换赤道仪和经纬仪显示F1 全屏显示模式开关显示c 星座连线显示开关显示b 星座界线显示开关显示v 星座名称显示开关显示r 星座艺术图像显示开关显示d 星名显示开关显示n 星云名称显示开关：不显示/显示简称/显示全称显示e 天球赤道坐标网格显示开关显示z 循环显示：地平线/地平坐标网格/都不显示显示p 循环显示：无行星标签/有行星标签/行星标签和轨道显示g 地面显示开关显示a 大气显示开关显示f 地平雾气显示开关显示q 方向基点（东、西、南、北）显示开关显示o 切换月面显示比例（4倍/1倍）显示t 天体追踪开关（移动天幕，始终将选中的天体显示在屏幕中央）显示s 恒星显示开关显示4 或者,(逗号) 循环显示：黄道/黄道和行星轨道/不显示显示5 或者 .(句号) 天球赤道显示开关窗口及其他控制CTRL+s 截取屏幕图像写入stellarium*.bmp文件窗口及其他控制CTRL+r 显示/关闭脚本记录器窗口及其他控制CTRL+f 显示/关闭搜索窗口窗口及其他控制h 显示/关闭帮助窗口窗口及其他控制i 显示/关闭信息窗口窗口及其他控制数字1 显示/关闭设置窗口窗口及其他控制m 显示/关闭文字菜单窗口及其他控制ESC 关闭打开的窗口（帮助、信息、设置等窗口）时间和日期6 暂停时间流动（在脚本运行时为暂停脚本执行）时间和日期7 设置时间流动速度为0（时间停止）时间和日期8 将时间设为当前时间时间和日期j 减慢时间流动（在脚本运行时为降低脚本速度）时间和日期k 设置时间流动速度为正常时间和日期l 加速时间流动（在脚本运行时为加快脚本速度）时间和日期- 时间后退24小时时间和日期= 时间前进24小时时间和日期[ 时间后退7天时间和日期] 时间前进7天其他CTRL+c 停止脚本运行其他CTRL+q 退出Stellarium（苹果机上是command+Q）其他< 减小音量（仅在脚本运行时）其他> 增大音量（仅在脚本运行时）其他9 循环设置流星雨流量：低/中/高/很高其他CTRL+SHIFT+h 水平反转画面其他CTRL+SHIFT+v 垂直反转画面其他CTRL+[数字] 启动第[数字]号望远镜对准当前所选天体。
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福建师范大学地理科学学院（350007） 贺志康
巧用虚拟天文馆软件Stellarium 演示太阳周日视运动轨迹
在高中地理必修1[1]《地球的运动》这一节中，昼夜交替与正午太阳高度角的变化两部分内容都涉及到一个知识点即太阳的周日运动。
2012年安徽高考文综选择题第30题的正确解答就需要先确定太阳的方位，相类似的题目也比较常见，但鉴于平时疏于观察与空间思维能力有限等原因，大部分学生对这个知识点感觉很困难，难以理解与掌握。
可以说，太阳周日视运动既是重点，也是难点。
通过虚拟天文馆软件Stellarium 模拟太阳周日视运动，演示其运动轨迹，形象而又生动，有助于学生从感性认识向理性认识的转变，利于学生对太阳周日视运动的理解。
一、虚拟天文馆软件简介
虚拟天文馆软件Stellarium 是一款免费的虚拟星象仪的计算机软件。
它使用OpenGL 对星空进行实时渲染，在电脑桌面上生成一块虚拟3D 天空，所模拟的星空效果与用肉眼，望远镜或者天文望远镜进行实际观察所看到的星空基本没有什么区别，形象逼真。
它可以根据观测者所在的地方时和位置，计算天空中太阳、月球、行星和恒星的位置，并将其显示出来。
它还可以绘制星座、虚拟天文现象（如日食、月食和流星雨等)。
总之，Stellarium 是一款功能极其强大的软件，深受广大天文爱好者的喜欢，对地理教师的教学也很有用。
二、部分操作按键
Stellarium 提供了较多的键盘操作指令，版本更新很快。
现在以Stellarium 0.12.1为例，将部分可能与演示操作有关的按键列出（如表1），剩余部分的操作指令，读者如有兴趣，打开软件后，按F1键进一步了解。
表1 操作按键说明
按键说明鼠标滚轮放大缩小
鼠标左键选择天体或移动画面鼠标右键取消天体选择
F1说明F2设定F5日期及时间F6所在地点Z 地平坐标网格
Q 基点
J 减缓时间流逝K 正常时间速度8调至当前时刻L 加快时间流逝
Ctrl+Q
退出
三、演示过程
下载安装完Stellarium 后，打开软件，此时如果显示为英文，则按F2键，出现一个界面，点击中间的下拉菜单进行语言设置，将语言设置为简体中文。
软件初始设置地点为法国巴黎，时间是与电脑时间同步。
以北京为例，来演示当地2013年6月1日的太阳周日视运动轨迹。
按F6键，则会出现一个界面，在这个界面的右上角的下拉菜单中寻找“北京”，或者先通过其他途径找到北京的经纬度，再在该界面的左下角输入北京的经纬度数值。
北京的经纬度为东经116.46°，北纬39.92°。
然后按住左键，拉动画面，找到“东”方向。
若找不到，按Q 键。
同时按Z 键，此时画面会显示地平坐标网络。
接着找到太阳，单击鼠标左键，将太阳选中，此时画面左上角会出现与太阳相关的天文参数，如太阳的星等、赤经与赤纬、时角与赤纬等，特别
摘要：介绍了虚拟天文馆软件Stellarium，列举了软件的主要操作按键，介绍了用软件演示太阳周日视运动的操作过程。
关键词：虚拟天文馆软件；Stellarium；太阳周日视运动
要关注参数中的视觉方位角和高度角。
再接着按F5键，将时间设置为2013年6月1日4时整，最好是将时间设置在太阳升起之前，目的是为了将太阳的周日视运动
看得更加完整。
最后按L 键，加快时间流逝。
时间流
逝的速度与按L 键的次数有关，根据实际需要确定。
按住左键，随着太阳的升落，拉动画面，让学生观察太
阳这一日的运行轨迹，同时用笔记下太阳视觉高度角为
时的两个时间和方位角，12时的太阳视觉高度角以及太阳视觉高度角最大时的时间。
演示一遍完后，按F5键将时间回调，重复几次，让学生多看几遍，在具体形象的演示过程中，从感性角度来理解太阳周日视运动轨迹。
以下是截取的几幅图片：
图1 太阳视觉高度角为0（日出）图2 8:00太阳视觉高度角图3 12:00太阳视觉高度角
图4 最大太阳视觉高度角 图5 16:00太阳视觉高度角图6 太阳视觉高度角为0（日落）
把学生记下的相关数据，制成一个表格（如表2）。
通过这个表格，在课堂上可以生成许多相关知识，比如可以让学生复习昼夜的概念，计算昼夜长短；也可以向学生提问，为何12:00时太阳视觉高度角不是最大，让学生分析原因，区分北京时间与北京的时间，复习区时与地方时的内容；还可以让学生知道太阳日出日落的方向，指导他们画太阳周日视运动轨迹的立体图。
表2 2013年6月1日北京部分时刻
太阳视觉方位角和高度角
时间方位角（视觉）
高度角（视觉）
4:4960°10′08:0088°44′34°17′12:00170°51′71°57′12:12180°01′72°08′16:00267°21′38°59′19:35
299°56′
以上操作选定的日期是随机的，可以通过按F5键修改为任意日期，来观看同一地点不同日期的太阳周日视运动轨迹，比如可以将日期设置为春分，夏至，秋分或冬至等，让学生注意不同时期的太阳日出日落时间和
方向以及最大视觉高度角。
当然也可以按F6键修改观察地点，来观看同一日期不同地点的太阳周日视运动轨迹，比如可以将地点设置为赤道，南（北）极圈或南（北）极点等，克服地域限制，感受不同地点的太阳周日视运动轨迹，理解某些特殊位置的太阳周日运动轨迹，如北极点在夏至日那天的太阳视运动轨迹。
四、结语
通过运用Stellarium 模拟太阳周日运动，观察其周日视运动轨迹，突破了时间和地点的限制，让学生在感性认识上对太阳周日运动有所了解，为后面进行的理性认识做铺垫。
在演示过程中，学生认真观察，记下相关数据，将数据列为表格，老师提出相应问题，指导学生画图，这有利于培养学生的观察、空间思维、分析问题和动手能力。
参考文献：
[1] 课程教材研究所, 地理课程教材研究开发中心. 普通高中课程标准实验教科书地理1（必修） [M]. 北京: 人民教育出版社, 2008．
（责任编校：何金波）。