巧用虚拟天文馆软件Stellarium演示太阳周日视运动轨迹_贺志康

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）