描述

概述：

當(dāng)您仰望夜空時，是否想過為什么有些星星比其他星星更亮？

天文學(xué)家根據(jù)視星等來定義恒星亮度，視星等取決于：

?

建立模型：

在這個模型中，一個 LED 代表一個單獨(dú)的“星星”，亮度和位置可以變化。在“地球”一側(cè)，有一個環(huán)境光傳感器獲取光照強(qiáng)度，還有一個超聲波傳感器檢測距離。該模型連接到微控制器，然后在 Mind+ 中可視化數(shù)據(jù)。

?

第 1 步：制作底座

?

第 2 步：制作滑塊并固定傳感器

?

?

活動 1.1：亮度-距離關(guān)系

當(dāng)星星的光度固定時，我們可以通過輕輕移動 LED 并在 Mind+ 中同時看到數(shù)據(jù)可視化來研究星星的亮度如何隨距離變化。

下載示例程序1并打開，切換到離線模式，將代碼上傳到您的微控制器（Arduino Uno）。在這個程序中，LED設(shè)置為最大亮度（255），不斷讀取傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)送到串口。

?

切換到在線模式，我們可以在舞臺上可視化接收到的數(shù)據(jù)。

首先，連接設(shè)備開始接收上傳（離線）模式數(shù)據(jù)。

?

其次，點(diǎn)擊綠旗在舞臺上繪制數(shù)據(jù)。拉動或推動吸管以改變 LED 位置，這里我們將星距轉(zhuǎn)換為厘米，比例為 1 厘米 = 10 光年。

*請注意距離讀數(shù)在2cm以內(nèi)會不穩(wěn)定（超聲波測量范圍：2cm～500cm）

?

此程序默認(rèn)設(shè)置最大亮度為 3000，但如果您發(fā)現(xiàn)由于光照條件不同導(dǎo)致圖形過大或過小，您可以根據(jù)環(huán)境光傳感器的實(shí)際最高讀數(shù)更改此值（當(dāng) LED 得到到最近的位置）。

結(jié)果：

?

可以清楚地看到亮度隨著距離的增加而減小，圖形看起來更像曲線而不是直線，遵循平方反比定律：

?

因此，我們可以得出結(jié)論，恒星的亮度取決于它離我們的距離。

活動 1.2：北斗七星等

北斗七星是北方天空中最著名和最知名的星群之一。它由七顆星組成：Dubhe、Merak、Phecda、Megrez、Alioth、Mizar 和 Alkaid。讓我們來檢驗我們的假設(shè)，即它們看起來更亮或更暗是距離和光度的綜合結(jié)果。

我們可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取給定恒星的基本參數(shù)：

維基百科

?

一旦我們得到恒星的距離和光度數(shù)據(jù)，我們就可以用模型測量它們的相對星等。

?

下載示例程序 2 并打開它，切換到離線模式，并將代碼上傳到您的微控制器（Arduino Uno）。在這個程序中，我們將從在線模式發(fā)送光度值來改變 LED 亮度。

?

切換到在線模式，并連接設(shè)備開始接收上傳（離線）模式數(shù)據(jù)。您會看到帶有星星名稱和距離的舞臺，頂部的距離讀數(shù)表示當(dāng)前 LED 位置。

?

七顆星的距離和光度數(shù)據(jù)作為列表預(yù)先導(dǎo)入。

?

單獨(dú)測量每顆星：

現(xiàn)在您可以設(shè)置星距和光度數(shù)據(jù)并測量它們的星等。

1) 移動 LED 使距離與星距/10 向下舍入相匹配（例如：Merak 79 - dist 7）。

2) 按鍵盤 1-7 設(shè)置光度并獲取每顆星的星等

3）比較圖表

結(jié)果：

?

從圖中我們可以看出：Dubhe、Alioth和Alkaid是北斗七星中最亮的三顆星，Megrez是最不顯眼的一顆。這與天文觀測是一致的。

?