Генерация Галактики И Обучение Базовым Знаниям Астрономии



Введение Некоторое время назад дома я решил посмотреть, что нового появилось на тему космоса за последнее время.

Мой 7-летний сын застал меня за этим занятием, проявив большой интерес к этой теме.

Пока я ломал голову над тем, как просто и доходчиво, а также в каком объёме дать ребёнку информацию о космосе, я наткнулся на статью, где было написано, что принято решение вернуть предмет «Астрономия» на русский язык.

школы в 2017-2018 учебном году, но только с 11 класса.

Именно это событие побудило меня написать эту статью, которая поможет познакомить детей с основами астрономии до 11 класса.

По сути, 7-летний ребенок — это представитель определенной выборки пользователей, которые либо интересуются астрономией сейчас, либо будут интересоваться ею в будущем.

Именно для них, а также для тех, кто даст знания о звездах, я предлагаю попробовать метод, представленный ниже.

Основная идея заключается в том, чтобы сгенерировать Галактику, используя реальные данные (эту часть я беру на себя), а затем использовать результат генерации либо в играх, либо как обучающее пособие для тех, кто хотел бы сделать изучение астрономии более интересным.

.



Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии



Теория

Основная и наиболее полная информация, описывающая звезды, на данный момент такова:
  • Базовая (Гарвардская) спектральная классификация звезд.
  • Классификация Йеркса с учетом светимости (ILC).

  • Диаграмма Герцшпрунга-Рассела (см.

    рисунок ниже).



Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела Гарвардская классификация определяет абсциссу диаграммы Герцшпрунга-Рассела, а классификация Йеркса определяет положение звезды на этой диаграмме.

Основная информация, которую можно почерпнуть из этих источников, состоит в том, что все звезды делятся на классы по цвету, что они бывают разных размеров и что класс и размер зависят друг от друга.

Чтобы не путаться в размерах, можно дополнительно ввести четкую градацию размеров от 1 (любые карлики) до 5 (любые гиганты), где размеры от 2 до 4 относятся к звездам главной последовательности.

Теперь достаточно большой объем информации можно свести в очень простую систему «Класс, Цвет, МИН размер, МАКС размер»:

  • О, Синий, 2, 4
  • Б, Бело-голубой, 1, 4
  • А, Белый, 1, 4
  • Ж, Желто-белый, 1, 5
  • Г, Желтый, 1, 5
  • К, Оранжевый, 1, 5
  • М, Красный, 2, 5
Теперь, когда мы знаем, какие бывают звезды, осталось учесть некоторые наиболее распространенные или просто интересные особенности звезд:
  • Сверхновая — это звезда, завершающая свою эволюцию катастрофическим взрывным процессом.

    Вспышка в этом случае может быть на несколько порядков больше, чем в случае новой.

    Столь мощный взрыв является следствием процессов, происходящих в звезде на последней стадии эволюции.

  • Двойная звезда — это две гравитационно связанные звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс.

    Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в этом общем случае систему называют кратной звездой.

    В тех случаях, когда такая звездная система находится не слишком далеко от Земли, отдельные звезды можно различить в телескоп.

    Если расстояние значительное, то астрономы смогут понять, что двойная звезда видна только по косвенным признакам — колебаниям блеска, вызванным периодическими затмениями одной звезды другой и некоторыми другими.

  • Пульсары — космические источники электромагнитного излучения, приходящие на Землю в виде периодических всплесков (импульсов).

    Согласно господствующей астрофизической модели, пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с магнитным полем, наклоненным к оси вращения.

    Когда Земля попадает в конус, образованный этим излучением, можно обнаружить импульс излучения, повторяющийся с интервалами, равными периоду обращения звезды.

    Некоторые нейтронные звезды вращаются со скоростью до 600 раз в секунду.

  • Черные дыры являются одними из самых странных и привлекательных объектов в космическом пространстве.

    Это чрезвычайно плотные образования, сила притяжения которых настолько велика, что даже свет не способен вырваться из этих объятий.

    Когда звезда израсходует последнее топливо, начинается процесс умирания.

    У меньших звезд (около трети массы Солнца) новое ядро принимает форму нейтронной звезды или белого карлика.

    Но когда большая звезда умирает, она сжимается сама в себя, образуя звездную черную дыру.



Требования к поколению

Теперь, вооружившись теорией, можно разобраться, чего же вы на самом деле хотите и какие общие требования следует учитывать при генерации:
  • Размер Галактики по количеству звезд должен варьироваться от менее сотни до нескольких тысяч.

  • Размеры, спектральные классы и особенности звезд следует брать из современных классификаций.

  • Для названия звезд необходимо использовать названия реально существующих звезд и созвездий.

    При этом желательно, чтобы помимо названия его класс, размер и особенности совпадали с реальностью.

  • Для названий звезд за пределами созвездий имена должны быть сгенерированы в виде числа.

  • В галактике должны быть туманности.

Лучший способ запомнить знания – во время игры; для этого нужно добавить в Галактику немного того, что есть практически во всех современных играх космической тематики.

Давайте представим, что есть некая гипотетическая игра «Глубокий глубокий космос», в которой все звезды в Галактике связаны звездными путями друг с другом, где есть Червоточина и много других интересных вещей.

Тогда к вышеуказанным требованиям добавятся следующие:

  • Галактика должна быть плоской, с равномерным распределением звезд по всем площадям, либо заполняющей только определенную область, заданную шаблоном.

  • Карта любого размера должна содержать все возможные типы звезд (без учета реального процентного соотношения между классами).

  • Все звезды Галактики должны быть связаны друг с другом звездными путями.

  • Количество путей для звезды должно быть от 1 до 5.
  • Пути между звездами не должны пересекать друг друга или пересекать другие звезды.

  • В Галактике должно быть несколько червоточин, которые могут пересекать звездные пути, но не могут пересекать друг друга или пересекать другие звезды.

  • Цвета «Звездного пути» и «Червоточины» должны отличаться.

Осталось добавить требования к результату:
  • Результат генерации должен быть представлен в виде графической карты Галактики (или другого формата, который можно просто визуализировать) для визуального контроля и выбора для дальнейшего использования.

  • На графической карте должны быть четко видны и однозначно идентифицированы размеры, спектральные классы и особенности звезд.
  • Графическая карта должна иметь обозначения (легенды) всех размеров, спектральных классов и особенностей звезд, которые могут появиться на карте.

  • Должна быть возможность корректировать и просматривать карту в графическом виде без использования фирменного программного обеспечения на компьютерах любой конфигурации, установленных в школах и домах.

  • Результат генерации должен быть представлен в формате XML для дальнейшего использования разработчиками.



Поколение

Я не буду акцентировать внимание на этом вопросе; ведь статья не об этом.

Скажу лишь, что после некоторых размышлений я пришел к выводу, что генерация Galaxy состоит из следующих этапов:

  • Генерация слоя туманности.

  • Установка звезд в группы секторов 3х3, в каждом из которых добавляется по одной звезде каждого класса и несколько черных дыр - всего 65 звезд. Это будет соответствовать требованию единообразия.

  • Созвездие, в котором звездам присвоены имена и атрибуты настоящих звезд.
  • Установление особенностей у определенного количества звезд, не принадлежащих к созвездиям.

  • Добавление звездных путей и червоточин.

  • Формирование результата в графическом виде.

  • Формирование результата в формате XML.
В результате мы получаем вот такую случайную карту размером 1х1:

Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии

Размеры карточек могут быть любыми от 1х1 (65 звезд) до 10х10 (6500 звезд).



Использование результата в практических занятиях

Когда в знаменитом фильме Мастер Йода сказал: «Да пребудет с тобой Сила!», возможно, он имел в виду и мощь формата SVG. Это текстовый векторный формат, поддерживаемый всеми современными браузерами.

Карта выше почти полностью нарисована в ней (кроме туманностей и фона).

Идея использования результата заключается в том, чтобы ребенок на уроке нарисовал сектор Галактики или созвездие.

Для этого вам понадобится:

  • Компьютер.

  • Пустой текстовый файл SVG с пустой картой Галактики.

  • Карточка с координатами и атрибутами звезд (или другой вариант задания)
Далее участники вставляют звезды с карточки по координатам, описанным на карточке, или просто в пределах своего сектора.

Пример описания одной звезды приведен ниже:

Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии

Здесь в 1-й строке отображается название звезды, во 2-й строке отображается кольцо вокруг звезды, имитирующее излучение, а в третьей строке отображается сама звезда.

Таким образом, вам нужно изменить координаты объектов, задать радиусы для «круга» и номер «fill:url», соответствующий классу.

При необходимости звезды соединяются линиями.

Пример описания строки приведен ниже:

Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии

Прелесть в том, что результат можно сразу просмотреть на любом компьютере.

Хорошая идея – дать ребенку возможность добавить дополнительную звезду, назвав ее своим именем и самостоятельно решив, где она будет располагаться, а также какого размера и класса.

В конце концов, человек, ведущий урок, может легко объединить нарисованные группой сектора в одну карту с помощью простого копирования-вставки.

Либо сразу будет получен готовый результат, если один участник нарисует одно созвездие, например, любого знака зодиака (см.

рисунок ниже).



Генерация Галактики и обучение базовым знаниям астрономии

Результатом таких занятий станет то, что дети получат прочные базовые знания по классификации звезд, смогут прекрасно ориентироваться в созвездиях и никогда не перепутают Сине-Белый Ригель с красной Бетельгейзе, шокируя взрослых неожиданно глубокими знаниями о звездах.

созвездия, звезды и их особенности.

На этом все – оригинальных идей и интересных занятий для вас! Теги: #svg #астрономия #образование #идея #Образовательный процесс в ИТ

Вместе с данным постом часто просматривают: