高中拓展 · 硬科幻模型 · 观测 · 凌星测光

恒星暗了一点,怎样推断行星大小?

均匀亮度恒星、中央过境、无临边昏暗;测光按两圆重叠面积,行星半径小于恒星。让小行星从恒星前方经过,比较暗下去的比例。

问题的来处1999年以来 · 凌星寻找系外行星

系外行星凌星:问题从哪里来?

HD 209458 b的凌星观测及后来的开普勒空间望远镜,让恒星微小的亮度下降成为发现行星的重要线索。挡住的面积比例提供行星大小信息。

读一段背景,带着问题动手

HD 209458 b的凌星观测及后来的开普勒空间望远镜,让恒星微小的亮度下降成为发现行星的重要线索。挡住的面积比例提供行星大小信息。

本页采用均匀亮度恒星盘与中心凌星。真实恒星存在临边昏暗、恒星活动和掠凌,不能仅凭一次亮度下降就确认行星。

现在,换你来试让小行星从恒星前方经过,比较暗下去的比例。 固定其他条件,亲手将行星/恒星半径比分别设为0.05和0.1,各核验一次;半径翻倍,凌星深度变几倍?

系外行星凌星

C14 / 观测
今天的问题

半径翻倍,凌星深度变几倍?

独立探索要做什么?

让小行星从恒星前方经过,比较暗下去的比例。 固定其他条件,亲手将行星/恒星半径比分别设为0.05和0.1,各核验一次;半径翻倍,凌星深度变几倍?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
金球:恒星蓝球:前景行星曲线:相对光通量
看这里 · 当前光通量损失1 %

当前变暗1.0000%;仅由均匀星盘的几何遮挡生成。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

0 沿星盘作等速位置扫描,不是实际公转周期。回到起点可看完整凌星。
当前光通量损失
1 %
全入盘凌星深度
1 %

当前变暗1.0000%;仅由均匀星盘的几何遮挡生成。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

行星不在星盘前方时,亮度损失是多少?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

完全入盘时深度δ=(Rp/Rs)²;接触阶段用两圆交叠面积/πRs²。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

半径翻倍,凌星深度变几倍?

换个条件,再试一次

行星不在星盘前方时,亮度损失是多少?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识观测 · 凌星测光涉及的量与单位:行星/恒星半径比(无量纲)、行星横向位置/星半径(无量纲)。高中拓展 · 硬科幻模型为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:让小行星从恒星前方经过,比较暗下去的比例。

再做定量:保持其他条件,比较行星/恒星半径比与当前光通量损失(%),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

完全入盘时深度δ=(Rp/Rs)²;接触阶段用两圆交叠面积/πRs²。

对照核验提示:小行星:行星/恒星半径比 0.05 ;两倍半径:只改变行星/恒星半径比 0.1 。按这些题设自己操作并比较当前光通量损失,不把参考情景当个人完成。

适用范围:当前变暗1.0000%;仅由均匀星盘的几何遮挡生成。

NASA Science · 天文与行星科学阅读(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。