銀河の生成と一次天文学の学習

はじめに

少し前に、自宅で、私は最近のスペースの新機能を見ることにしました。 私の7歳の息子はこの問題に私を見つけ、このトピックに大きな関心を示しました。 子供に空間に関する情報を提供するために、どれだけシンプルでわかりやすいか、またどのくらいの量で頭を悩ませている間に、2017-2018学年度にロシアの学校に主題「天文学」を返すことに決めたという記事に出会いましたが、グレード11から。 これは、私がこの記事を書いて、子供たちが11年生以前の天文学の基本に慣れ親しむのを助けるように勧めた出来事でした。



実際、7歳の子供は、現在天文学に興味があるか、将来天文学に興味を持つユーザーの特定のサンプルの代表です。 それは彼らのためだけでなく、星についての知識を与える人々のためにも、私は以下の方法を試すことをお勧めします。 主なアイデアは、実際のデータを使用してGalaxyを生成することです（この部分は私自身が担当します）。その後、ゲームで、または天文学の研究をより面白くしたい人のための教育ツールとして生成結果を使用します...

理論

現在、星について説明する主な最も完全な情報は次のとおりです。

• 星のメイン（ハーバード）スペクトル分類。
• 明度（MKK）を考慮したYerksky分類。
• Hertzsprung-Russellダイアグラム（下図を参照）。

Hertzsprung-Russellチャート



ハーバード分類は、ヘルツシュプルングラッセル図の横座標を定義し、Yerkskyのものはこの図の星の位置を決定します。



これらの情報源から得られる主な情報は、すべての星が色に応じてクラスに分けられていること、サイズが異なること、クラスとサイズが互いに依存していることです。 サイズを混乱させないために、1（小人）から5（巨人）までのサイズの明確なグラデーションを全員に導入できます。2から4のサイズはメインシーケンスの星になります。



これで、かなり大量の情報を非常に単純なシステム「クラス、色、最小サイズ、最大サイズ」に減らすことができます。

• O、ブルー、2、4
• B、ブルーホワイト、1、4
• A、白、1、4
• F、黄白、1、5
• G、黄色、1、5
• K、オレンジ、1、5
• M、赤、2、5

星が何であるかがわかったので、星の最も一般的な、または単に興味深い特徴のいくつかを考慮する必要があります。

• 超新星は、壊滅的な爆発プロセスで進化を終わらせる星です。 フラッシュは、新しい星の場合よりも数桁大きくなる可能性があります。 このような強力な爆発は、進化の最終段階で星に発生するプロセスの結果です。
  
  
  
  
• 連星は、共通の重心を周回する2つの重力的に結合した星です。 3つ以上の星のシステムが存在することもありますが、この一般的な場合、システムは複数の星と呼ばれます。 そのような恒星系が地球からそれほど遠く離れていない場合、個々の星は望遠鏡で区別できます。 距離が大きい場合、天文学者の前では、連星は間接的な標識によってのみ可能であることを理解することができます-ある星が別の星や他の星による周期的な食によって引き起こされる明るさの変動。
  
  
  
  
• パルサーは、周期的なバースト（パルス）の形で地球に到達する電磁放射の宇宙線源です。 主要な天体物理モデルによると、パルサーは回転軸に対して傾斜した磁場を持つ回転中性子星です。 地球がこの放射によって形成された円錐に入ると、星の公転周期に等しい間隔で繰り返される放射パルスを固定することが可能です。 中性子星の中には、1秒間に最大600回転するものがあります。
  
  
  
  
• ブラックホールは、宇宙空間で最も奇妙で最も魅力的なオブジェクトです。 それらは非常に密な層であり、その引力は非常に大きいため、光でさえこれらの抱擁を避けることができません。 星が最後の燃料を使用すると、死ぬプロセスが始まります。 より小さなサイズ（太陽の質量の約3分の1）の発光体では、新しいコアは中性子星または白色d星の形状を獲得しています。 しかし、大きな星が死ぬと、それはそれ自体の内側で崩壊し、こうして星空のブラックホールを作ります。

生成要件

これで、理論に基づいて、生成時に実際に必要なものと考慮すべき一般的な要件を推定できます。

• 星の数における銀河のサイズは、100未満から数千まで変化するはずです。
• 星のサイズ、スペクトルクラス、および特徴は、最新の分類から取得する必要があります。
• 星の名前には、実際に存在する星と星座の名前を使用する必要があります。 同時に、名前に加えて、そのクラス、サイズ、特徴が現実と一致することが望ましい。
• 星座外の星の名前の場合、名前は数字として生成する必要があります。
• 銀河には星雲がなければなりません。

最良の方法では、ゲーム中に知識が記憶されます。これには、ほとんどすべての現代の宇宙をテーマにしたゲームにあるギャラクシーに少し追加する必要があります。

ギャラクシー内のすべての星が星の道で互いに接続され、ワー​​ムホールや他の多くの興味深いものがある特定の仮想ゲーム「Deep Deep Space」があると想像してみましょう。 次に、上記の要件に次の要件が追加されます。

• 銀河は平らで、すべての領域にわたって星が均一に分布しているか、テンプレートで指定された特定の領域のみを満たしている必要があります。
• あらゆる種類の星が、あらゆるサイズの地図上に存在する必要があります（クラス間の実際の割合を考慮せずに）
• 銀河のすべての星は、星空の道で互いにつながっている必要があります。
• スターのパスの数は1〜5でなければなりません。
• 星の間の経路は、互いに交差したり、他の星と交差したりしてはなりません。
• 銀河には、恒星の道を横切ることができるが、互いに交差したり他の星と交差したりすることのできないワームホールがいくつか存在する必要があります。
• 恒星のパスとワームホールの色は異なるはずです。

結果の要件を追加する必要があります。

• 生成結果は、将来の使用に備えて視覚的に制御および選択できるように、グラフィック形式（または単純に視覚化できる別の形式）でGalaxyのマップの形式で提示する必要があります。
• グラフィック形式の地図では、星のサイズ、スペクトルクラス、および特徴が明確に表示され、一意に識別される必要があります。
• グラフィック形式の地図には、地図上で発生する可能性のあるすべてのサイズ、スペクトルクラス、星の特徴を示す記号（凡例）が必要です。
• 学校や自宅で使用するコンピューター構成で独自のソフトウェアを使用することなく、地図をグラフィカルな形式で修正および表示できるはずです。
• 開発者がさらに使用できるように、生成の結果をXMLで提示する必要があります。

世代

私はこの点に焦点を合わせません、結局のところ、記事はそれについてではありません。 少し考えた後、ギャラクシーの世代は次のステップで構成されているという結論に達しました。

• 星雲層の生成。
• 3x3セクターのグループに星を設定します。各クラスには各クラスに1つの星が追加され、複数のブラックホールがあります-星は65個のみです。 これは、均一性の要件を満たします。
• 星に実際の星の名前と属性が割り当てられている星座のインストール。
• 星座に属さない特定の数の星に特徴を設定します。
• スタートレックとワームホールを追加します。
• グラフィック形式での結果の形成。
• XML形式での結果の形成。

その結果、1x1サイズのランダムマップが得られます。







カードのサイズは、11（65スター）から1010（6500スター）までのいずれかです。

実際の演習で結果を使用する

マスターヨーダが有名な映画で「そしてフォースがあなたと一緒にいるかもしれない！」と言ったとき、おそらく彼は、とりわけSVGフォーマットの力を念頭に置いていたのでしょう。 これは、最新のすべてのブラウザでサポートされているテキストベクトル形式です。 上の地図は、ほぼ完全に描かれています（星雲と背景を除く）。



結果を使用するという考えは、教室で子供自身が銀河の領域または星座を描くというものです。 これを行うには、次のものが必要です。

• コンピューター。
• 空白の銀河マップを持つ空白のSVGテキストファイル。
• 星の座標と属性を持つカード（またはタスクの別のオプション）

次に、参加者は、カードに記載されている座標に従って、または単に自分のセクター内で、カードから星を挿入します。 1つの星の説明の例を以下に示します。







ここで、1行目は星の名前、2行目-放射をシミュレートする星の周りのリング、3行目-星自体を表示しています。 したがって、オブジェクトの座標を変更する必要があります。「circle」の場合、半径と「fill：url」を設定します。これはクラスに対応します。 必要に応じて、星は線で結ばれます。 回線記述の例を以下に示します。







すべての魅力は、結果が任意のコンピューターですぐに表示できることです。 子供に自分の名前を呼び、その場所とサイズとクラスを決定して、星を追加する機会を与えることをお勧めします。 最終的に、簡単なコピーアンドペーストでレッスンを簡単に導く人は、グループによって描かれたセクターを1つのマップに結合できます。 または、1人の参加者が星座などの星座を1つ描いた場合、既成の結果がすぐに得られます（下図を参照）。







そのようなクラスの結果、子供たちは星の分類に関する強固な基本知識を獲得し、星座内で完全にナビゲートすることができ、白青の「Rigel」と赤の「Betelgeuse」を混同することはありません。 それだけです-あなたのための独創的なアイデアと興味深い活動！