日冕及其观测演示实验
日冕及其观测演示实验
日冕及其观测演示实验宋琦;徐路耀;闫晗;骆怡;许知涯;钟泽;刘维新【摘要】搭建了日冕演示实验系统，通过模拟STEREO双子卫星围绕太阳轨道观测日冕的工作模式，可直观演示太阳表面的常见日冕结构、外掩式日冕仪遮挡光球观测的原理，以及由双星观测结果进行日冕三维重建的方法。
讨论了将该演示实验系统用于太阳物理和空间探测技术课程教学的意义和实验方法。
%An experimental demonstration of shape of solar corona and its observation was set up for teaching purposes ,which could simulate the operating mode of the two STEREO solar‐corona‐pro‐bing satellites orbiting the sun .Owing to the simulation system ,the common corona structures ,the working principle of externally occulted coronagraph ,and the 3D reconstruction of corona on the basis of the observations of the two satellites could be visually demonstrated .The significance and experi‐mental method of utilizing the simulator in solar physics and space probing technology courses were discussed .【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P10-13)【关键词】日冕;日冕仪;三维重建;STEREO双子卫星【作者】宋琦;徐路耀;闫晗;骆怡;许知涯;钟泽;刘维新【作者单位】山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209;山东大学威海空间科学与物理学院空间科学研究院，山东威海264209【正文语种】中文【中图分类】P182.62日冕是很多太阳物理现象的发生地，也是影响近地空间环境和驱动日地空间灾害性天气的主要推手.如日冕物质抛射(Coronal mass ejection，CME)是太阳表面最剧烈的大尺度爆发过程之一，特别是CME朝向地球传播时，将会引起地磁暴、电离层暴以及极光等地球物理效应[1].深入分析日冕演化和爆发过程对太阳物理研究和空间天气预报都至关重要.对日冕的空间观测研究始于20世纪70年代，多个卫星平台携带的日冕仪得到了很多重大发现[2－3].目前，各国正在多方面开展日冕和日冕观测仪器的相关研究，其中STEREO双子卫星就是为了得到日冕的三维结构而特殊设计的，预期的研究成果将能解开日冕加热、CME爆发等诸多难题[4－5]. 在我国，对太阳的深空探测还处于起步阶段，太阳物理专业人才培养也需要从教学环节就重视.由于太阳表面的物理现象在实验室中无法重现，因此相关课程的教学还主要基于课本的理论知识，实验教学手段非常有限.虽然有卫星图像可展示，但学生对获得数据的探测过程并不了解，包括日冕仪的工作原理等，尤其是如何由2D图像得到3D立体结构的技术[6].进一步拓展课堂教学思路，使学生更直观认识日冕结构，了解卫星数据重建的方法，成为专业课开展演示实验教学的主要目的. 本文提出一种可直观展示日冕形态及其3D观测方法的教学演示系统，可用于太阳物理和空间探测技术等课程.该系统基于STEREO双子卫星的运动方式，包括2个模拟的外掩式日冕仪、自动控制系统以及一整套3D重建算法.利用该演示系统可以在课堂上让学生更好地理解日冕的基本形态、空间日冕仪获得图像数据的工作原理和过程，并学会对日冕观测数据的初步处理方法，从而使太阳物理课程教学能够“落地”，加入部分可实际操作的实验及研究内容.1 演示实验系统设计原理日冕及其观测演示实验系统主要包括4部分：模拟的太阳光源(包括不同形态结构的日冕)、双外掩式日冕仪、双子卫星绕太阳轨道的自动运行系统、日冕立体结构3D重建程序.为了最大限度模拟实际情况，各部分的相对大小比例都参照太阳和空间日冕仪的参量.同时为了降低系统成本，元器件都尽可能在满足使用要求的前提下选择用常见的产品部件.系统的原理框图和设计图如图1所示.其中模拟太阳光源采用LED等作为中心发光体，外加直径约为12cm的球形白色半透明玻璃罩，以模拟光球部分.与光球发光相比，日冕的光非常弱，形状也随稀薄等离子体抛射而时刻发生变化.演示系统中采用透光度较强的软塑料条来模拟日冕中的线状结构，即冕流.塑料条本身不能发光，在中心光源的照射下可以形成反射光，部分光通过塑料条根部导入，也可以形成发光.这与实际的日冕发光主要是散射光球光和部分等离子体发光相一致.在日冕仪的探测周期内，日冕的形态变化很小，可以认为是准静态的，因此该设计可基本满足实验要求.图1 演示实验系统日冕探测需要专门的仪器，即日冕仪.STEROE双子卫星上每个都搭载了白光日冕仪，其中COR－2是外掩式日冕仪[3].同样的情况，实验过程中需要在模拟太阳的强光背景下对模拟日冕的弱光进行探测，因此设计模拟日冕仪为外掩式，由摄像头改造而成.在摄像头前的特定位置放置黑色圆形遮光片作为外掩体，其大小与距离关系正好满足遮挡模拟太阳的光球部分，而使日冕部分能够聚焦成像.摄像头选取可手动调焦的摄像头，视场能够覆盖日冕部分.由于遮光片处于离焦位置，不可避免会产生减晕，将其外边缘做得尽量尖锐以减少对光球边缘部分的日冕成像的影响.双日冕仪的实物如图2所示.图2 模拟的双外掩式日冕仪为模拟STEREO双子卫星的工作模式，演示实验系统需要驱动2个日冕仪沿圆形轨道(卫星轨道接近圆周)以一定的角速度差运行.为此设计了由计算机控制2个步进电机，再各自通过齿轮减速，带动双轴转动.步进电机的输出由涡轮蜗杆结构提供，可增大输出力矩.双轴结构各由水平杆连接2个模拟日冕仪的支杆，从而带动其在水平面内围绕居中中心的模拟太阳沿圆周运动.合理选择减速齿轮的传动比以及步进电机的转速，可以模拟STEREO双子卫星的运行，两日冕仪的相对角速度会很小.完成的装置实物如图3所示.图3 双日冕仪自动控制装置演示实验系统的装配为：下平面板为直径约1m的圆形底板，其上固定2套步进电机、控制器及驱动电源等.在底板中心固定双层中心轴，由齿轮连接双轴与步进电机输出轴，实现步进电机控制中心轴转动.在圆板四周装有4根柱形支架，以支撑直径为1m的圆形顶板.顶板上装有2根模拟日冕的支杆，其通过水平杆与双轴连接，可实现双日冕仪的单独控制.演示实验系统在计算机控制下实现自动运行，并实时捕获模拟日冕的图像，输入计算机进行3D重建，完成数据处理.2 系统运行及实验设计根据设计的演示系统，可确定实验步骤为：1)点亮模拟太阳光源，观察光球部分发光引起日冕发光的方式，并根据实物初步了解日冕的结构、分布等外部形态，包括抛射状、环状等，更直观认识太阳外层大气日冕的常见结构.2)设置步进电机控制器，读入单日冕仪运动控制程序，模拟STEREO－A卫星携带日冕仪在绕太阳轨道上运动，直观感受空间日冕仪的工作状态.同时了解外掩式日冕仪的工作原理，初步理解日冕仪在轨运行的实际情况，以及对日冕进行观测的工作机制.3)调整步进电机控制器，读入双日冕仪运动控制程序，模拟STEREO双子卫星携带日冕仪在轨运行，并设定拍摄间隔将模拟日冕仪获得的图像数据经USB接口传输至计算机.摄像头读取程序在Matlab平台上运行，模拟卫星获取日冕图像流程，展示日冕仪的观测过程.4)给整个演示实验系统盖上遮光罩，模拟空间观测环境，设置步进电机进入双日冕仪运行模式，设定日冕仪自动拍摄时间和保存路径.模拟拍摄完成后，在Matlab平台上运行日冕3D重建程序，得到模拟日冕的三维结构图，并与其实际形态相比较，进行误差分析.该模拟实验系统一方面可以在课堂上展示日冕及其探测的相关知识，也可以作为课后实验由学生自己动手设置卫星运行参量，编制重建算法.建议通过该演示实验可实现如下教学任务：1)模拟太阳表面的各种日冕结构形态，让学生直观认识太阳外层大气日冕常见结构，以及日冕发光的物理原因，从而产生对太阳物理和空间观测的学习兴趣.2)根据实物学习日冕仪的构造和遮挡太阳光球拍摄光强很微弱的日冕的工作原理.外掩式日冕仪作为观测太阳的一类重要科学仪器，已经搭载多个卫星平台.通过演示实验学生可实际操作观察日冕仪在强光背景下获得弱光信号的方法.3)由模拟太阳探测卫星在轨运行模式学习空间观测技术的相关内容，包括对STEREO双子卫星轨道的初步认识，利用2个日冕仪进行观测得到不同角度的日冕图像的差异，以及将获取的数据输入到计算机完成3D重建的方法.该演示系统的部分实验内容可根据课堂教学进度和实验室条件选作，尤其是对日冕空间结构实现3D重建的算法还处于研究阶段，可作为研究生课程的实验内容，使课堂学习与研究热点能对接起来，提高学生的学习兴趣.3 数据处理及实验效果为了让学生能够更清楚如何对空间探测卫星的观测数据进行处理，获得日冕得空间结构，在图像处理算法基础上[7]，设计了反演算法进行数据处理，其具体方法为：1)在同一时刻获取模拟日冕的2幅图像数据，并对图像进行预处理，包括对齐图像、去除背景和噪声等干扰信号，得到日冕的二维图像信息.2)基于SIFT算法对2幅图片中的特征点进行匹配，得到部分特征点在2幅图中被认为实际是日冕结构的同一个点.3)根据原图对图像进行分割处理，将日冕的前景分离，并使用数字图像处理中相关算法找出模拟日冕条状结构的骨架.4)建立基于三角法的坐标变换关系，将特征匹配得到的点和分割出来的点进行坐标变换，得到日冕各点的三维坐标.5)在空间坐标系中重画日冕结构，并将其结果与实验中的实际测量值相比较，进行误差分析以评价重建精度.图4中为模拟日冕的重建结果(红线标出)与实测值(白线标出)的比较.从中可以看出，二者符合得很好，重建数据误差在实验误差范围内.图4 日冕三维重建数据结构4 结束语针对空间物理和空间技术专业的本科生和研究生专业课教学，设计了日冕及其观测的演示实验系统，通过模拟在轨的STEREO双子卫星观测情况，实现由日冕二维图像数据反演获得三维空间结构的整个观测流程.通过该演示实验，学生可以直观地了解日冕的形态，学习日冕仪的工作机制和空间探测卫星的工作模式，并掌握3D重建算法的核心思想.在进一步的研究工作中，还需要优化实验系统的硬件设计，尤其是模拟太阳和模拟日冕的结构，使其更能够反映实际情况.对于日冕3D重建算法还需要进一步改进，扩展算法的适用范围，使其能够处理环形的日冕结构.【相关文献】[1]Raymond J C.Imaging the Sun’s eruptions in three dimensions[J].Science，2004，305(5680)：49－50.[2]尤建圻.空间日冕观测进展[J].天文学进展，1999，17(4)：299－308.[3]曾昭宪，彭国义，魏雅利.天基日冕仪发展现状[C]//第22届全国空间探测学术讨论会论文集.2009.[4]Howard R A，Moses J D，Vourlidas A，et al.Sun Earth connection coronal and heliospheric investigation(SECCHI)[J].Space Sci.Rev.，2008，136(1/4)：67－115.[5]张雪飞，刘煜，申远灯，等.STEREO卫星的CME观测研究进展[J].天文学进展，2012，30(2)：159－171.[6]Aschwanden M J.4－D modeling of CME expansion and EUV dimming observed with STEREO/EUVI[J].Ann.Geophys.，2009，27(8)：3275－3286.[7]杨帆，王志陶，张华.精通图像处理经典算法[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.。
太阳周日视运动演示仪
太阳周日视运动演示仪（以北温带为例）一、设计用途1、演示北半球（北温带）从冬至日到夏至日太阳周日视运动的回归路线。
2、演示北半球（北温带）二分二至正午太阳高度的变化。
3、演示北半球（北温带）从冬至日到夏至日白昼长短的变化。
4、演示北半球（北温带）从冬至日到夏至日日出日落方位的变化。
5、演示北半球（北温带）二分二至时，日出日落和正午日影长度及方位的变化。
二、制作方法1、用塑料板制作一个圆板作为地平面的底座，过圆板中心做十字线，确定东西南北方向，在东偏南确立冬至日的日出起点，在西偏北确立夏至日的日落终点，并钻好安装孔以备用。
2、将塑料小人放在地平圈的中心，在南北两点安装半圆形铁丝作为子午圈。
3、用铁丝制作出太阳视运动环绕地平圈的运动轨迹模型，并安装上若干个橘黄色的乒乓球，然后将其与地平面的底座上确定好的两个日出日落安装孔对应固定。
三、使用方法1、将弧形铁丝倾角方向对准正南，从冬至日开始在演示仪的铁丝上移动乒乓球（太阳）至夏至日的位置，则乒乓球在地平圈移动过的的三根铁丝弧线表示从冬至日到夏至日太阳周日视运动轨迹。
2、从教具底部取一乒乓球以冬至日为起点沿铁丝转动至夏至日的终点，观察乒乓球在地平圈移动过的的三根铁丝弧线的长度，即可看出从冬至日到夏至日白昼逐渐变长，反之从夏至日到冬至日白昼逐渐变短。
3、将乒乓球（太阳）分别移动至冬至日、夏至日、二分日正南方的位置，用一根铁丝或竹签分别从正午太阳所在的位置指向地平圈中心处塑料小人的底部，则可直观看出正午太阳高度的变化。
4、将乒乓球（太阳）分别移动至冬至日、夏至日、二分日日出日落的位置，用一根铁丝或竹签指向地平圈中心处塑料小人的底部，就可以明确判读出不同日期日出日落方位的变化。
5、将乒乓球（太阳）分别移动至冬至日、夏至日、二分日日出日落和正午的位置，借助手电光源观察玩具小人的影子长短和指向，便可清晰地了解其影子长短和方位的移动变化规律。
耀斑日冕硬X射线源观测研究
１ 引言
目前 的太 阳耀斑 标准模 型认 为 ，耀 斑 的能量来 源于发 生在 日冕 中的磁 重联 过程 ． ｘ 射 线和 射 线 的观测研 究表 明，磁重 联释 放 的能量 最初有 很大 一部分 被用来 加速 粒子 ． 部分 被 加速 的粒子 沿着 磁力 线 向下运 动，到达 高 密度 的低层 太 阳大 气 ，通 过碰 撞释放 能
国家 自然科学基金 项 目 （０ ３０ ７１０８２ ） ９３项 目 （０ １ Ｂ １４ ２ Ｃ 一 Ｗ — ０）资助 １８３０ ，１７０ ５ 及 ７ ２ １Ｃ ８ １０ ， Ｘ２ ＫＪ Ｅ Ｔ７
十ｗｄｂ ＠ ｐ ｏ ａｃ． １ ａｉ ｍ ＣＩ
．
天 文 学 报
５ ２卷
在 这种 以及一些类 似的情 况下 ，日冕源 才会被 观测 到 （ 例如文 献 ｆ５） １９ 年 １ １ ２ ］ ９２ — ． 月 ３日
的 Ｍ２ ． 耀斑是 一个 著名 的例子 ，即所谓 的 Ｍａｕ ａ耀斑 ＿． ０级 ｓｄ ２ 这个 事件产 生 了 ３个硬 ｘ 』
射 线源 ．除了足 点处 的两个 源外，在软 ｘ射 线环顶 之上 约 １ 处 又 出现 了第 ３个硬 ｘ射 Ｏ
线源． 其时间演化方式和两个足点源类似． 如果以热模型来拟合， 其温度可高达 ２３ ； ０ ＭＫ 若以非热模型来处理，其谱指数为 １ ．士０ ＜ ５ ｅ ） ２ ．土０ ＞ ５ ｅ ）多 ＝２ ２ ． ２ Ｖ ； ＝４１ ． ２ Ｖ ． ６（ ｋ ２（ ｋ 年来， 很多作者 ［ ９都试图建立一个能够解释 Ｍａｕ ａ ６】 － ｓｄ 耀斑各项特征的 自洽的模型． 然
及 ＧＯＥ Ｓ持续 时间与分 离距 离之间有很 好的相关 性．这些结果支持近年来提 出的一些耀 斑统 一模型 ．同时也表明 Ｍａｕ ａ耀斑只是一类非常特殊的事件，不具有 日冕硬 ｘ 射 线 ｓｄ
Helios飞船观测到的行星际日冕物质抛射事件
Helios飞船观测到的行星际日冕物质抛射事件
杜丹;李昌兴;王赤
【期刊名称】《空间科学学报》
【年(卷),期】2004(024)006
【摘要】根据异常低的质子温度判据,从Helios 1和2飞船等离子体观测数据中(0.3-1AU)识别出大约160个行星际日冕物质抛射事件(ICME),并在统计意义上分析了ICME在内日球空间的传播和演化规律.
【总页数】13页(P421-433)
【作者】杜丹;李昌兴;王赤
【作者单位】中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080;中国科学院研究生院;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080;中国科学院研究生院;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】P1
【相关文献】
1.2000年行星际南向磁场事件及相关CME的若干分析 [J], 叶品中;汪毓明
2.星际争霸年度总结——2009年星际十大事件 [J], CoBeT
3.行星际日冕物质抛射引起福布斯下降的一维随机微分模拟 [J], 倪素兰;顾斌;韩智伊
4.美国飞船监测到土星大规模雷暴 [J], 无
5.行星际日冕物质抛射地磁效应研究的支持向量机方法初步研究 [J], 叶煜东;冯学尚
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内掩式透射地基日冕仪中杂光鬼像的消除
内掩式透射地基日冕仪中杂光鬼像的消除卜和阳;卢振武;张红鑫;孙明哲【摘要】为了消除杂散光对日冕仪成像质量的影响,分析了工作波段为530～ 555 nm的内掩式透射地基日冕仪(其视场为±1.1～3R⊙,分辨率为13.5 μm,口径为120 mm,系统F数为8.2)物镜的多次反射形成的鬼像.基于鬼像形成原理,完成建模模拟,提出了结构性遮拦措施,并通过实验论证了遮拦结构对鬼像有良好的遮拦效果,同时验证了鬼像的光强和物镜边缘衍射光基本一致.实验还显示:鬼像的尺寸和模拟基本一致,直径均约为0.9 mm.消除鬼像后,内掩式透射日冕仪消杂光能力和成像质量进一步提高,实现了对日冕的有效观测.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(006)002【总页数】6页(P231-236)【关键词】内掩式透射地基日冕仪;鬼像;杂散光;结构遮拦【作者】卜和阳;卢振武;张红鑫;孙明哲【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TH754;TH751日冕是太阳的外层大气，不仅有高速外流的太阳风，还有强烈的日冕物质抛射（CME），会发射出很强的紫外和X射线辐射。
日冕的活动与日地空间环境及空间通讯有着密切的关系，而且影响太空环境及地球磁场等，所以对日冕的观测，尤其是CME现象的观测，可以对影响地球及日地空间的灾害性天气进行预警。
根据对日冕的监测资料可以深入研究和理解CME的成因以及CME与周围日冕结构、日冕活动（例如耀斑，日珥的爆发以及日冕震荡等）的相互作用。
2025届高考地理一轮复习课件日食和月食
发 光 体
物 体
知识铺垫
影子知识
二、影响本影和半影面积大小的因素
（一）发光体的面积
发光体的面积越大,本影面积越小,半影面积越大。
影子示意图
（二）发光体到物体的远近 （三）发光体和物体面积的相对大小。
知识铺垫
影子知识
二、影响本影和半影面积大小的因素
（一）发光体的面积 （二）发光体到物体的远近
（三）发光体和物体面积的相对大小。
1.当发光体面积大 于物体面积时，发光体 距物体距离越近,本影 面积越小,半影面积越 大,越远本影面积越大, 半影面积越小；
知识铺垫
影子知识
二、影响本影和半影面积大小的因素
（三）发光体和物体面积的相对大小。
2、 当发光体面积 小于物体面积时，发光 体距物体距离越近,本影 面积越大,半影面积越小, 越远本影面积越小,半影 面积越大；
其他物体上投射出完全黑暗的区域称为本影。在本影区域内，发光
体的光线完全被物体阻挡，没有任何光线到达。
发 光
物 体
体
半影：当物体不完全挡住光源时， 所形成的半明半暗的区域称为半影。 这是由于物体未能完全遮挡住光源， 导致部分光线能够到达该区域，使其 不像本影那样完全黑暗。
知识铺垫
影子知识
一、影子概念
模拟演示
日食的类型
准备一大一小两只球(或圆盘)，大球直径约是小球直径的4倍。
当观察者位于下图中三个不同_位__置___时，分别用_单__眼___观察 _小__球___遮掩_大__球___的现象。大球看上去是怎样的呢？将观察到的
大球形状分别画在右边空白的圆内(用斜线表示被遮住的部分)。
1
3
A
B
C 观察两球遮掩现象
月相、日食、月食演示仪
月相、日食、月食演示仪
游炳进
【期刊名称】《教学仪器与实验》
【年(卷),期】1996(000)0X1
【摘要】月相、日食、月食演示仪福州市仓山第二中心学校游炳进一、原理根据天文观察（天文望远镜动态系统原理）和光的反射等原理设计制作。
＝、特点和用途１．本教具由于把人的观察点（眼睛）移到地球仪的面表上观看其他星球，故能较逼真地演示地球上的人们观察天体运动的情况。
...
【总页数】2页(P1-2)
【作者】游炳进
【作者单位】福州市仓山第二中心学校
【正文语种】中文
【中图分类】G633.55
【相关文献】
1.关于《月相成因示意》图的教学方法——兼谈自制教具《月相变化演示仪》 [J], 魏镇安;
2.演示日食、月食的形成过程 [J], 单宝贞
3.关于《月相成因示意》图的教学方法——兼谈自制教具《月相变化演示仪》 [J], 魏镇安
4.用Flash6.0演示日食和月食 [J], 赵先超
5.日食月食形成原理及日月食相 [J], 邹天汉
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日冕的观测
秒 表面逃逸速度 617.7千米/秒
中心温度 约15,000,000K 中心密度 约160克/立方厘米
年龄 50亿年
SOHO Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT) full-field Fe IX, X 171 Å images from NASA Goddard Space Flight Center [ 2008/05/30 07:00:15 ]
太阳
月亮
地球 5º
由于月亮绕地球运动的轨道平面和地球绕太阳运动的轨道平面 有一个5º左右的夹角，因此日食和月食并不是每个月都会发生 返生回 。
日、月食的发生必须是新月和满月出现在 黄白交点的一定界限之内，这个界限就叫 做“食限”。计算表明，对日食而言，如 果新月在黄道和白道的交点附近18度左右 的范围内，就可能发生日食；如果新月在 黄道和白道的交点附近16度左右的范围内， 则一定有日食发生。对月食而言，如果望 月在黄道和白点的交点附近12度左右的范 围内，就可能发生月食；如果望月在黄道 和白道的交点附近10度左右的范围内，则 一定有月食发生。
20世纪70年代人们观测到大量的起 源于太阳低层日冕的物质以平均每 秒几百千米的速度被抛出日冕。有 些物质甚至会经历日地之间漫长的 旅行，而到达地球外层大气，从而 对地球的电离层和通讯造成影响。 目前为止，日冕物质抛射的机制还 没有弄清楚。
目录
太阳 日全食现象
日全食成因
日全食的观测项目
食既
从初亏开始，就是偏食阶段了。月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐 渐增大，阳光的强度与热度显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时， 称为食既。此时整个太阳圆面被遮住，因此，食既也就是日全食开始的时刻。
新教科版科学六年级下册《日食》课件
新教科版科学六年级下册《日食》课件一、内容概述第一部分是对日食的基础知识的介绍。
讲解了日食的定义，即在特定的天文条件下，月球移动至地球和太阳之间，阻挡了太阳照射到地球上的光线，从而在地球上形成局部或全日的天然现象。
这一部分还会包含一些基本的天文学原理，例如地球、月球和太阳之间的相对运动规律。
第二部分会具体阐述日食的种类。
介绍包括全食和部分食两类日食，每种类型的特点以及它们的形成条件。
还会讨论为何日食是科学研究的宝贵机会，尤其是在理解天体运动和地球大气层等方面的重要性。
第三部分是对日食过程的详细解释和模拟演示。
通过图片展示日食的各个阶段，如初亏、食既、食甚和生光等阶段，并利用动画或视频展示日食的全过程。
这一部分会着重讲解如何通过天文望远镜等科学工具来观测和记录日食过程，同时也普及一些关于如何安全观测日食的知识。
最后一部分是探讨日食对人类文化和历史的影响。
这部分内容将涵盖历史上重要的日食事件，以及这些事件是如何影响人们对宇宙的认知的。
也会讨论现代人们对日食的观测和研究是如何推进科学的进步和发展的。
课件的设计旨在激发学生对天文学的兴趣，并通过深入理解日食这一现象，加深他们对于天文知识和科学的探索和理解。
1. 介绍本课件的主题和目的，即探讨日食的科学原理及其在六年级科学课程中的重要性段落一：介绍本课件的主题和目的，探讨日食的科学原理及其在六年级科学课程中的重要性本次课件的主题是《日食》。
我们旨在通过这一课件，引导学生深入理解日食的科学原理，了解其背后的天文现象和宇宙规律。
我们也希望通过学习日食，激发学生对天文学和科学的兴趣和热爱，为他们的未来学习之路打下坚实的基础。
日食是一种特殊的天文现象，其产生源于地球、月球和太阳之间的相对位置关系。
当月球运动到地球与太阳之间，形成一条直线或近乎直线的配置时，月球会挡住太阳射向地球的光线，使得部分地区出现短暂的日食现象。
根据月球的形状和位置，日食又分为全食、偏食和环食等不同的类型。
追寻时间 寻找古人是怎么计时的 科学实验--日冕
追寻时间
寻找古人是怎么计时的
丁豫晗 505
实验原理
影子的由来 The origin of shadow
平行光照射物品，都会留下影子。影子的长短和平行 光照射的角度有线性关系。照射的角度就是由地球自 转产生的。地球自转就是一个时间过程。于是，影子 的长短就能反映时间。还有，由于不同纬度太阳对于 地平线都有不同的夹角，所以不同纬度的日晷面和地 平面的夹角就不一样，这样就产生了赤道日晷，极地 日晷，子午日晷等说法。
实验器材
弧形板 胶片 长条板
圆环板 底板
指南针
实验步骤
利用太阳不同时间段的光照角度，看晷针的投影情况。
早上7：30分
上午11：10分
下午1：53分
实验步骤
早上7：30分
太阳日晒晷针 没有出现影子
实验步骤
上午11：10分
出现了晷针的影子 但时间点不对
实验步骤如何调整来自请教了老师，才知道我的纬度调的不 对，我们杭州位于北纬30度左右，因 地球是球体的，地区照到的阳光角度 都不一样，所以要调整晷面角度，
90—30度，我需要把晷面纬度调整到 60度。
实验步骤
下午13：53分
日晒最烈的时候，我有 了惊喜的发现！
实验步骤
时钟时间为13：53分，晷针影子时间为13：36分，虽然有一定的误差，但在几千前没有钟 表的那个时代，世界各地的人们都是用它来记录时间的。
实验结论
我结合了课本和查到的资料，用日晷核对时间的时候，发现并不 是很准确，因为日晷计时受到很多因素影响，用日晷计时也有局 限性，阴天和晚上的时候，就无法使用了。通过这个实验活动， 我对日晷的知识有了更深刻的理解，也锻炼了自己的动手能力和
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宋
琦， 等： 日冕 及 其 观 测 演 示 实 验
１ ３
ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ［ Ｊ ］ ．Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，２ ０ ０ ４ ， ３ ０ ５ （ ５ ６ ８ ０ ） ： ４ ９ — ５ ０ ．
４ 结 束 语
针对 空 间物理 和空 间技 术专 业 的本科 生和 研
对 于 日冕 ３ Ｄ重建算法还需要进一 步改进， 扩 展 算 法 的适 用 范 围 ， 使其 能够 处 理环形 的 日冕结 构．
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Ｊ ］ ．天 文学 进 展 ， Ｅ ２ ］ 尤 建 圻．空 间 日冕 观 测 进 展 ［
１ ９ ９ ９ ， １ ７ （ ４ ） ： ２ ９ ９ － ３ ０ ８ ．
究生 专业 课教 学 ， 设 计 了 日冕及 其 观 测 的演 示 实 验 系统 ， 通 过模 拟在 轨 的 Ｓ ＴＥ ＲＥ Ｏ双 子卫 星观 测 情况 ， 实 现 由 日冕 二 维 图像 数 据 反演 获 得 三 维 空 间结 构 的整 个 观 测 流程 ．通 过 该 演 示 实 验 ， 学 生 可 以直观 地 了解 日冕 的形 态 ， 学 习 日冕 仪 的工 作 机制 和 空间 探 测 卫 星 的工 作 模 式 ， 并掌握 ３ Ｄ 重 建算 法 的核 心 思 想．在 进 一 步 的研 究 工 作 中 ， 还
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北京 ： 北 京 航 空 航 天 大 学 出版 社 ， ２ ０ １ ４ ．
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［ ３ ］ 曾昭宪， 彭国义， 魏 雅 利 ． 天 基 日 冕 仪 全 国 空 间 探 测 学 术 讨 论 会 论 文 集 ．
２ ０ ０９．
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王志陶 ， 张 华 ．精 通 图 像 处 理 经 典 算 法 ［ Ｍ］ ． ［ ７ ］ 杨 帆，
４ ） ： ６ ７ — １ １ ５ ．
刘煜， 申远灯 ， 等 ．Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ Ｅ Ｏ卫 星 的 Ｃ ＭＥ ［ ５ ］ 张 雪飞 ， 观测研究进展 ［ Ｊ ］ ．天 文 学 进 展 ， ２ ０ １ ２ ， ３ ０ （ ２ ） ： １ ５ ９ —
１７ １．
需要 优化 实 验系 统 的 硬 件设 计 ， 尤 其是 模 拟 太 阳 和 模 拟 日冕 的结 构 ， 使 其 更 能 够 反 映 实 际情 况．
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［ Ｊ ］ ．Ａｎ ｎ ．Ｇ ｅ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ． ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ７ （ ８ ） ： ３ ２ ７ ５ — ３ ２ ８ ６ ．
参 考 文 献