“孩子,請記得仰望星空,不要只低頭看你的腳尖。”
——英國天體物理學家霍金
01、為什么喜歡天文的孩子,更容易成為學霸?
80年代,一位父親為了保護好孩子的天文夢,為他買了一臺天文望遠鏡。后來,這位少年雖然沒有成為天文學家,卻成為了企業家。他對天文的熱愛也延續至今,對宇宙和未知永葆好奇心。
這位少年,就是騰訊創始人—馬化騰。馬化騰坦言,天文對他有很深的影響。

“我喜歡天文,會覺得自己很渺小,可能我們在宇宙當中從來就是一個偶然。所以什么事情仔細想一想,都沒有什么大不了的,這讓自己遇到挫折時能夠穩定心態,想得更開……”
——騰訊創始人馬化騰
巧合的是,還有一位科技奇才也同樣癡迷天文,他就是特斯拉、Space X等多家高科技企業的創始人——埃隆·馬斯克。
馬斯克從小就是天文迷:12歲時,他就自己編程了一個以太空為背景、名為“宇宙爆炸”(Blaster)的小游戲;14歲時,一本名為《銀河系漫游指南》的科幻小說,給他帶來了一生的影響。

馬斯克戰勝NASA,將火箭送上天,狂熱推進著改變人類未來的“火星殖民計劃”,這一切都得益于天文學的啟蒙。
天文學,如何拉開孩子之間的差距?
縱觀那些從小愛好天文的孩子,他們對萬物始終保持永不枯竭的好奇心和想象力,在探索中培養出未來所需的科學思維和素養,更從中收獲到物理、數學、工程等跨學科知識。
學習天文知識,能夠幫助孩子了解世界運作的深層次規律,拓寬眼界以及認知的深度和廣度,幫助孩子在未來實現“認知升級”。
有不少翰林學子,曾參加了各個天文學賽事,沖擊獎項,成功進入了TOP名校!
Z同學:康奈爾大學
標化/GPA等:
GPA4.98/4 加權 托福109 SAT1550
背提活動(部分):
▪BAAO英國天文學和天體物理學奧賽銀獎
▪IAAC國際天文學和天體物理學比賽全球金獎、中國區第一名

X同學:波莫納學院
標化/GPA等:
sat1530分 托福111分
背提活動(部分):
▪BAAO英國天文學和天體物理學比賽Global Bronze
▪Physics Bowl物理碗 National Silver

02、系統學習天文課程難度較大
盡管天文學作為自然科學六大基礎學科之一,但是現有的高中課程中極少有開設天文學課程,只有很少一部分的天文知識穿插于在地理、科學等課程中,因為課程時間有限,所以只能觸及天文學的皮毛。
學生只能自己搜尋一些書籍或者網站來自學,很難系統的體系化的進行學習。
也有一些學生會參加天文類的競賽,這里小林為大家整理了一些主流的天文類競賽。
一些主流天文競賽推薦
三大國際天文奧賽
◾IOAA國際天文學及天體物理學競賽
◾ IAO國際天文奧林匹克競賽
◾ APAO亞太天文奧林匹克
競賽難度:IOAA>IAO>APAO,其中低年級選手以 APAO為主。
CNAO中國國家天文奧賽
選拔各項國際天文奧賽(IOAA、IAO、APAO)中國隊的唯一渠道。
BAAO英國天文學和天體物理學奧賽
◾ASDAN中國2019年引入國內,國內國際高中學生均可參加,獲獎者可增加世界名校理工科專業申請競爭優勢。
◾ 優勝者進入國家隊,可參加國際天文競賽IOAA。
USAAAO美國國家天文和天體物理奧賽
美國中學生進入國際奧賽的選拔渠道,必須為美國公民或擁有永居簽證。
可以看出,相比其他科目,專為天文學設立的競賽非常比較少,目前國內的國際高中學生唯一可參加的就是BAAO英國天文學和天體物理學奧賽。
并且目前參加天文類賽事的學生也較少,導致愿意花精力開設天文課程的機構可謂是鳳毛菱角。
縱觀市場上的教育機構,兼顧國內外常規競賽知識點的專業天文學課程,可以說是沒有機構開設。
翰林為了讓更多的學生可以系統地、全面地、深入地學習天文知識,參加天文競賽,實現他們的天文夢,決定重磅推出天文學課程,讓學生領悟宇宙的神奇與美妙,激發學生對于天文學的熱愛。
03、翰林天文類課程介紹
今天,小林邀請到了有多年執教經驗的翰林馬老師,為大家講解翰林獨家天文秘籍——天文學課程及對應的天文學講義!
1、課程導師介紹

翰林馬老師
物理導師
◾中國科學技術大學天體物理學博士,法國原子能委員會CEA-Saclay天體物理系訪問學者,師從歐洲著名天文學家EmanueleDaddi教授
◾基于地面天文臺和哈勃空間望遠鏡釋放的光學和近紅外數據,研究方向涵蓋高紅移星系、活動星系核、宇宙大尺度結構等,在天文學ApJ、PASJ等頂級期刊和國際學術會議上共發表一作論文三篇、其他合作文章共八篇。
授課體系及科目:AP、Alevel、IB等物理課程以及各類物理競賽
霍金的《果殼中的宇宙》開啟了他的天文啟蒙,
從此非常癡迷于自然萬物、時空創生等科學、哲學問題。
他用一把鋼尺和鋸條13歲自制天文觀測拍攝儀器!
保研中科大天文系碩博,
成功申請中科院-法國科學院聯合培養博士生項目!
中途也曾因為家長厚望和高考暫停過對天文的學習探索,
但從不曾放下過對天文的熱愛!
......
想知道更多馬老師與天文的故事,請點擊鏈接:
13歲自制天文儀器,中科大天文系碩博連讀!TA說:熱愛是1%,努力是99%!




2、開設天文類課程的初衷
我想有兩個方面,一個是引導興趣。
可能學生原本只是在機緣巧合之下知道了天文,對天文產生了一點興趣,但是這點興趣產生的動力不足以支撐TA長久的學習天文。
因為我本人最厭煩死記硬背,我更注重學生的興趣引導,我會引導學生深入了解天文,讓他們了解的越多,對天文的喜愛就越多。
第二點就是幫助學生完善天文學知識體系。
有些學生是自學天文學,但是那些天文類的科普書,就知識廣度與深度來說,學生是很難吸收的。但是通過這種專業的訓練,尤其是從物理的角度和數學的角度來切入,正經的學習天文理論,甚至是天文的一些觀測方式、方法。
如此系統的學完之后,學生的知識體系會更加完整。這些學生再回頭看那些科普書,就會發現沒有當初那么晦澀深奧了。
3、課程介紹
適合群體
◾已經具備了必要的常識和中學程度的物理知識。
◾對天文學感興趣。
◾正在備考BAAO英國天文學和天體物理學奧賽的學生。
4、課程大綱
天文學課程大綱
| 章節 | 內容 | 課時 |
| 第一章 | 觀測天文學 | 10H |
| 第二章 | 天體力學 | 10H |
| 第三章 | 恒星的演化 | 10H |
| 第四章 | 星系天文學 | 10H |
| 第五章 | 宇宙學初步 | 10H |
在下文中小林會介紹第一章觀測天文學的詳細大綱內容,其他章的詳細內容,我們將會在后期陸續發布,請持續關注翰林官網或者是【翰林課程】公眾號。
04、翰林天文課程配套講義
為了同學們能更加好的學習天文類課程,有教材可依,馬老師獨立編撰了配套的講義。
1、講義亮點
①作為 BAAO 以及類似天文類競賽的天文基礎知識、基本概念的輔導教材,包含了大部分天文學競賽涉及到的考點,并兼顧國內外常規中學生天文類競賽所覆蓋的知識點范圍。
② 以一個少年天文愛好者的興趣角度切入,內容有趣,更容易激發學生的學習興趣。
③講義內容由淺入深、并搭配很多精美圖片,和常用觀測儀器的示意圖,讓學生能更好的理解。


🔼 天文學講義第一章(部分)內容🔼
2、翰林天文課程講義大綱
本講義的大綱與天文課程完全一致,主要分為五大部分,
第一章:觀測天文學
第二章:天體力學
第三章:恒星演化
第四章:星系天文學
第五章:宇宙學初步
其中,第一章觀測天文學是比較偏“天文”的部分,而后面四章是比較偏“天體物理”的部分。
注意:
◾本講義假定讀者或聽眾已經具備了必要的常識和中學程度的物理知識,故過于基礎的物理概念講義內不再贅述。
◾太難太偏的細分專業領域里的知識點也不會包含,原因是它們根本沒有一個確定的范圍,如在競賽中遇到,考生則需基于已有的知識、運用自己的邏輯能力去做適當的推理,這也是像 BAAO 這樣的競賽要考察的一項能力。
3、講義第一章:觀測天文學
第一章觀測天文學涵蓋的理論和實踐方面的基礎知識都是實際天文觀測中所必需的。
同時,在BAAO英國天文學和天體物理學奧賽的大綱中,也特別強調觀測天文學,無論是Challenge還是 R1&R2都要求學生認識或記住很多天體目標,這部分內容正好是我認為作為一個少年天文愛好者必知必會的東西。


🔼 天文學講義第一章(部分)內容🔼
第一章觀測天文學共分為5個小節,分別為:
第一小節:球面坐標系
第二小節:測光和星等
第三小節:光學系統
第四小節:太陽系天體
第五小節:深空天體
第一章觀測天文學,從第一節的球面坐標系、第二節的星等這些必要的基礎理論工具,到第三節的光學系統這樣的實踐層面或儀器層面的知識點,我們可以了解到天文學觀測和研究中有他自己的習慣和傳統,與物理別的分支有所不同。
從第四節的太陽系天體,到第五節的深空天體,我們從太陽系出發,按照宇宙尺度的從小到大,考察了各個宇宙層級中值得注目的宏觀現象。
第一小節: 球面坐標系
1.介紹天球的概念,讓同學們理解這一用來描述天體位置和運動的參考背景從何而來。
2.學習地平式坐標——天球上的常見坐標系之一。理解天頂、天底、子午線、高度角、方位角等概念,同時學習望遠鏡上的一種常見轉軸系統——地平式系統。
3.學習赤道儀,由于天體的周日視運動,地平式系統無法對天體進行穩定的跟蹤,于是引出了最最重要的赤道式坐標系以及對應的望遠鏡上的赤道式轉軸系統——赤道儀。這部分要學習的概念包括南北天極、天赤道、赤經、赤緯、恒星時等。
4.介紹黃道——太陽在天空中的周年視運動軌跡。這部分我們要學習春分秋分、冬至夏至的概念,春分點的進動以及黃道十二宮星座。
第二小節:測光和星等
1.黑體輻射。從光學觀測上來講,宇宙中大部分的亮光都來自恒星,而恒星的電磁輻射可以近似看作黑體輻射。這部分我們要了解黑體輻射公式,光度、亮度的概念,以及亮度隨距離的變化關系。
2.延續古希臘天文學的傳統,我們定義了現代的星等概念。這部分我們首先學習視星等,以及視亮度和視星等之間的關系式。幾大著名天體的視星等需要作為常識熟記。
3.絕對星等的概念,以及絕對星等、觀測距離、視星等三者之間的關系。
4.測光是星等制定的基礎。這里我們介紹了國際天文界常用的UBVRI測光系統,以及Vega和AB兩種星等系統。


第三小節:光學系統
1.大氣對地面觀測的影響:視寧度和電磁透過率曲線。
2.光學望遠鏡的幾大重要參數及其作用:口徑(決定極限星等、分辨率)、焦距(決定底片比例尺、視野、放大倍率)、焦比(決定成像亮度)等。
3.幾大典型的光學系統,折射式、反射式(牛頓式、卡塞格林式)、折反射式(施密特-卡塞格林式、馬克蘇托夫-卡塞格林式),以及相關的光學缺陷如色差、彗差、球差等問題。
4.了解不同光學系統的特點,哪種適合深空攝影,哪種適合觀測行星等。
第四小節:太陽系天體
1.介紹太陽。包括質量占比、表面現象、周年視運動(恒星年、回歸年、近點年)、真太陽時、平太陽時、日行跡等。2.月亮。月相和周期,軌道進動等。
3.行星。行星之間的位置關系、視運動(順行和逆行)、會合周期、五大亮行星的觀測特點、提丟斯-波得定則。4.食、掩星、凌日。天體之間互相遮擋的現象。
5.小行星和彗星。小行星帶天體、特洛伊天體、柯伊伯帶天體、奧爾特云天體、彗星及其軌道的形態。


第五小節:深空天體
離開太陽系,望向更深遠的宇宙空間,我們開始關注深空天體。深空天體主要包括星團、星云、河外星系等目標。
1.首先我們關注銀河系內的星團。按照形態來分類,它們主要有球狀星團、疏散星團、星協三大類。
2.然后我們關注銀河系內的星云。按照不同的物理機制來分類,主要有發射線星云、暗星云、行星狀星云、超新星遺跡等。
3.來到銀河系外,我們需要了解的第一個宇宙層級是本星系群,這里有著幾大著名的、壯觀的近鄰星系,如:仙女座大星系、風車星系、大小麥哲倫云。
4.來到本星系群外,我們處于一個更大的宇宙層級中,這個層級就是本超星系團。它的中心是室女座星系團。
5.本超星系團本身處于一個更宏大的宇宙層級中——拉尼亞凱亞超星系團。在這一層級,無數的超星系團在極大的空間尺度上形成了長城和空洞。而在更更宏大的宇宙尺度上來觀察,這些長城和空洞形成了如大腦神經網絡一樣的空間巨網——這就是目前人類能夠理解的最大空間尺度上的宇宙形態。
*其他章的詳細內容,我們將會在后期陸續發布,請持續關注翰林官網或者是【翰林課程】公眾號。
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馬老師

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