认识冬季星空
课程标准
1. 运用资料，描述地球所处的宇宙环境。
2. 在星图、天球仪上认识主要星座，辨认四季星空的主要星座，说出一些星座的地理导向意义。
学习提示
1. 本节内容是《地球的宇宙环境》和《天体和星空》的拓展和应用。
2. 学习工具：活动星图、冬季星空图。
3. 学习场所：天象厅或室外。
4. 观测四季星空以冬季最佳，因为冬季星空的亮星多，晴天多，尤其是冷空气过后，大气能见度高，有利于观测。
5. 坚持室外观测。室外观测，务必排除安全隐患，确保观测安全。室外观测，辨清方向是关键。运用正午太阳高度、北极星、民居朝向等判断方向。由于室外观测受光污染、大气污染、天气、月相、日出日落、地理位置等众多因素的影响，观测机会较少，要珍惜每次观测机会。
学习过程
一、天象厅简介
2000年，铝城一中投资34万元建成了全省一流、淄博市首家天象厅，里面装有TX6型天象仪。
天象仪由主机、附属设备和操作平台三部分组成。主机包括恒星球及其他投影器，主要作用是演示多种天体和它们的运动。
天象仪通过多套光学系统，将多种天象投影在球幕上，形成人造星空，使观众在室内就能够形象地观看任一纬度、任一季节、任一时刻的天象，并配有生动的解说和形象的PPT展示，为广大师生提供认识星空的平台。
图1-1-1 学生认识星空
工矿区周围、大城市中光污染、空气污染严重，很难认识星空的真面目。有了天象厅，广大师生就可以足不出户，坐地观天，认识星空，探索宇宙。
二、学习使用活动星图
活动星图也称为旋转星图，它由一个可转动的星盘底座和一个带椭圆窗口、时间刻度的圆盘组成，它能显示不同日期、不同时刻所观测的星空。不同地理纬度所观测的星空不同，我们学校的纬度大约是36°45′N，使用40°N或35°N活动星图即可。
活动星图是仰视图，使用时，将活动星图举过头顶，将图上的方位“北”指向北方，左东右西。这样，在观测的星空中，有哪些星座，有哪些恒星，它们在什么方位，高度角多大，观测者一目了然。
活动星图携带方便，使用简单，适合入门级的天文爱好者认识星空。
三、寻找北极星
在北天极的周围，有大熊座、小熊座和仙后座三个主要的星座。大熊座（北斗）和小熊座的主要恒星都是七颗，排列成勺子的形状；仙后座有五颗亮星，排列成W的形状。在北半球的中高纬度，这三个星座终年可见。将北斗七星中的α、β两颗恒星之间的距离延长大约5倍，就是北极星。
冬季的傍晚，大熊座（北斗）位于北方低空，不利于辨认，可以通过仙后座寻找北极星。此时，仙后座位于北方高空，W开口的一面对着北极星。
图1-1-2 北极星位置
由于仙后座和大熊座总是围绕北极星呈逆时针方向旋转，总有一个星座高度角大，便于寻找北极星。
其实，北极星并非位于正北方向，与北天极存在约1°的角度差。北极星是目前最靠近北天极的一颗比较亮的恒星，它的位置几乎不变，对于北半球的人来说，可以用它来辨别方向。
图1-1-3 大熊座、小熊座和仙后座形象图
四、观测恒星的周日运动
由于地球的自转方向是自西向东，天体的视运动则是自东向西，北部天空的仙后座、大熊座和小熊座围绕着北极星呈逆时针方向旋转。
因为北极星的地平高度角等于当地的地理纬度，测量北极星的地平高度角可以得知当地的地理纬度。在右图中，当地的地理纬度等于δ。
为什么北极星的地平高度角等于当地的地理纬度呢？
地球的北极总是指向北极星附近，由于北极星距离地球十分遥远，从北极星到达地球的光线都是平行的。过当地画水平线（球面切线），北极星的地平高度角是δ，当地的地理纬度是α，由于两个角的两边相互垂直，所以δ=α。
图1-1-4 恒星的周日运动和北极星的地平高度角
图1-1-5 北极星的地平高度角等于当地的地理纬度
五、认识冬季星空
认识大熊座、小熊座、仙后座、猎户座、双子座和北斗星、北极星等。
学习测评
1. 怎样寻找北极星？
2. 在北半球，为什么北极星的地平高度角等于当地的地理纬度？请绘图说明。
3. 制作简易高度角测量仪，观测北极星的地平高度角。
学生成果
观星有感
每天夜晚，星星都会出现在天空中。由于城区光污染、大气污染严重，只能看到稀稀疏疏的几颗星星，从小到大，还没仔细地看过星星。
老师带领我们来到天象厅，为我们打开了神秘的星空世界的大门，我是第一次看到这么多星星。那么明亮，那么清晰，我非常兴奋。我第一次认识了大熊座、猎户座、金牛座等星座，认识了北斗星、北极星。更高兴的是我找到了自己的星座——双子座。
我希望将来能够驾驶宇宙飞船遨游太空，到太阳系外寻找外星人。
（2006级 夏彩云）
今天，我们来到天象厅上地理课。太阳下山了，晚霞映红了西方天际，天空慢慢暗了下来，零零散散的几颗亮亮的星星挂在天空。天空越来越暗了，满天的繁星出现了。
噢，那就是北斗星！我在心里默默地呼喊。小时候经常和小伙伴一起看星星，可毕竟是小孩子，只是看着有趣，要说北斗星，今天还是第一次看到。季节不同，北斗星斗柄在天空中的指向不同。因此，我国古代人民就根据北斗星斗柄指向的变化来确定季节：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”北斗星斗口两星延长约5倍远就是北极星。北斗星属于大熊座，北极星属于小熊座，大熊和小熊是一对母子，天空就像动物园。
天空慢慢旋转，星辰东升西落。白茫茫的银河纵贯南北天空，银河的两岸各有一颗很亮的星星，那是牛郎星和织女星。传说王母娘娘为了分开牛郎和织女，拔下玉簪划破天空形成了银河。最终，王母娘娘还是被牛郎和织女的痴情打动了一点点，每年农历七月初七让喜鹊搭一座鹊桥，牛郎和织女见一次面。其实，他们见一次面还真是不容易的，牛郎星和织女星之间的距离约有16光年呢。
通过这节课，我学到了许多关于星空的新知识，开阔了眼界。我深深地爱上了美丽的星空，我会永远珍藏这一次宝贵而又短暂的、快乐的跨时空之旅。
（2006级 谢倩文）
我们爱星星
当有些人忙着追影星、歌星时，我们在追月球、火星，我们是仰望星空的人，是爱星星的人。
过年了，回到了乡下老家。老家天上的星星真多、真亮啊！没有光污染和大气污染，和城市就是不一样。月是故乡明，星是家乡亮。我终于找到猎户座了，还拍了照片。猎户座是冬季星空中的代表星座，中间的三颗星呈一条线，最容易辨认。奶奶常常说“三星正南，家家过年”，现在终于明白了，在傍晚时分，如果看到猎户座的三颗星位于南方，就到过年的时候了。古代的人们真聪明，能够根据星星的位置导航、制定历法、计算时间。
图1-1-6 猎户座
又是一年三星正南时，奶奶说那可是过去许多小孩子掐着手指头期盼的日子啊！过年了，孩子们才有新衣服、好吃的。现在呢？吃得好、穿得好、住得好，我们的期盼又是什么呢？——一家人坐在一起看星星，让奔波的双脚歇一歇，让烦躁的心灵静一静，回顾过去一年的收获和成长，憧憬着美好的未来，为明天扬帆远航加油、鼓劲！
（2021级 张和暄）
研学案例
参与商
杜甫在《赠卫八处士》中写道：“人生不相见，动如参与商。”参与商是指参宿星与商宿星，二者在天空中此升彼落，永不相见。
早在三千多年前，我国古人将星空划分为三垣、四象、二十八星宿。在黄道附近分布着四象：东方苍龙、西方白虎、南方朱雀和北方玄武（龟和蛇组合成的灵物），每个象对应一种动物，守护一方星空，“天之四灵，以正四方”。每个象包含七个星宿，共二十八星宿。
商宿是指东方苍龙七宿中的心宿，是龙的心脏，位于天蝎座，由三颗星星组成，即天蝎座σ、α、τ，其中，天蝎座α的中国名称叫作心宿二，又名大火、商星。参宿指西方白虎七宿中的最后一宿，在猎户座，由七颗亮星组成，即猎户座ζ、ε、δ、α、γ、κ、β。
参宿三星，也就是猎户座腰带上的三颗亮星ζ、ε、δ，中国名称自东向西叫作参宿一、参宿二和参宿三。在我国民间，参宿三星被称为福、禄、寿三星，有幸福美满、吉祥富贵、健康长寿的美好寓意。 “三星高照，新年来到”， 古人用参宿三星来授时，期盼新年的到来。
天蝎座和猎户座在天球上的赤经几乎相差180°，一个是夏季代表星座，一个是冬季代表星座，商宿在东，参宿在西。商宿高挂在南方的天空时，参宿早已沉入西方地平线以下，不会同时出现在天空中。
为什么天蝎座和猎户座永不相见？在古希腊神话传说中是这样讲的：俄里翁是一个技艺高超的猎人，他牵着大狗和小狗在山林里打猎时吹嘘说他非常厉害，没有任何猎物能从他那里逃走。俄里翁的吹牛惹怒了女神朱诺，当俄里翁追赶野兔时，女神朱诺放出蝎子蜇了他的脚踝，猎人不幸中毒身亡。后来，这个传说中相关的人物和动物变成了天空中的星座，如猎户座、天蝎座、大犬座、小犬座、天兔座等，将猎户座和天蝎座分开，防止二者打仗。
二月二龙抬头
二月二，又称春耕节、春龙节、农事节等，是我国的传统节日。农历二月初二往往在雨水（有的年份是惊蛰）节气之后，如2023年的二月初二正值公历2月21日，已过雨水节气（2023年雨水节气：2月19日18时44分）。民间传说，二月初二为主管云雨的龙王抬头之日。此后，气温逐渐回升，大地解冻，雨水逐渐增多，万物复苏，春耕即将开始，民间通过丰富多彩的习俗活动庆祝这一节日。
“二月二龙抬头”源于我国古人对天象的观测。
东方苍龙有七宿，自西向东包括角、亢（kàng）、氐（dī）、房、心、尾、箕（jī）。
角宿有两颗星，即室女座α、ζ，中国名称叫作角宿一和角宿二。角宿一是1等星，白色，比较明亮，易辨认。角宿二是3等星，不易辨认。角宿一和角宿二构成龙角。
根据活动星图（40°N）来看，2023年2月21日（农历二月初二）22时，角宿一和角宿二从东偏南地平线升起，称为“龙抬头”。由于地平高度角小，不易观测。23时以后，角宿一和角宿二的地平高度角逐渐增大，龙角容易观测。
图1-1-7 角宿与室女座简图
二月二有哪些习俗呢？
二月二，到了七九末、八九初，“七九河开，八九雁来”，表示春季来临，万物复苏，蛰龙升天，一年农事活动开始。谚语“二月二龙抬头，大家小户使耕牛”“二月二龙抬头，大仓满，小仓流”，就是人们对新的一年风调雨顺、五谷丰登的期盼。
二月二，民间有理发（俗称“剃龙头”）的习俗，希望在新的一年里能够鸿运当头，一年都有精神头，辞旧迎新好兆头，理顺乌丝千万条，顺风顺水福星照。
二月二，民间的饮食文化颇为讲究，叫“吃龙食”。吃面条叫吃龙须，吃春饼叫吃龙鳞，吃饺子叫吃龙耳，吃馄饨叫吃龙眼，吃油炸糕叫吃龙胆，吃煎饼叫揭龙皮，吃麻花叫啃龙骨，以示吉庆。另外，还有吃炒豆、爆米花、驴打滚等习俗。
如今，“二月二龙抬头”成为民族文化符号，代表了人们昂扬向上的斗志和对新的一年美好生活的热切期盼。二月二龙抬头，目标有准头，未来有想头，学习有劲头，生活有奔头，幸福更上一层楼！
知识之窗
美丽的四季星空
一、春季星空
图1-1-8 春季星空
春季的夜晚，大熊座中的北斗出现在北方高空，它的斗柄指向东方，“斗柄东指，天下皆春”。斗口朝北，北斗α、β两颗星连线向北延长大约5倍距离就是小熊座中的北极星。
我们的头顶，是春夜最引人注目的狮子座。狮子的头和前身是由六颗星组成的反问号，东面的三颗星组成一个三角形，象征着狮子的后身，狮子头西尾东。从狮子座往东是牧夫座，五颗星构成的五边形，像一个大风筝挂在天空中。牧夫α，又称大角，是北天三大亮星之一。牧夫座的南面是室女座，室女座的最亮星室女α又称角宿一。狮子β、牧夫α、室女α三星组成一个大三角形，被称为“春季大三角”。
图1-1-9 春季主要星座形象图
二、夏季星空
图1-1-10 夏季星空
夏季的夜晚，群星争辉，格外灿烂。辉映在西北方天空中的北斗斗柄指向南方，“斗柄南指，天下皆夏”。一条银白色的光带——银河横跨天空南北，它是由密集的恒星集合在一起形成的。
在银河的两岸各有一颗明亮的恒星，西岸的织女星属于天琴座，它旁边的四颗小星组成一个小小的菱形，那是织女织布用的梭子。东岸的牛郎星属于天鹰座，牛郎星两边的两颗星星传说中是他们的两个孩子，这三颗星合起来叫作扁担星。
在天琴座和天鹰座之间的银河中，有一只宛如伸长脖子的天鹅，扑打着双翅向南飞翔，这就是天鹅座。天鹅座α是天鹅的尾巴，天鹅座β是天鹅的头。天鹅座α的中文名叫作天津四，距离地球1 500光年。牛郎星、织女星和天津四组成了一个大三角形，这就是著名的“夏季大三角”。
在南方的低空还可以看到天蝎座，它是黄道星座之一。天蝎座最亮的一颗星是天蝎座α，中文名叫作心宿二，在夏夜南方星空为最亮的一颗星，放射着红色的光芒。天蝎座的东面是人马座，人马座六颗亮星排列成近似北斗的形状，被称为南斗六星。
图1-1-11 夏季主要星座形象图
唐朝诗人刘方平在《月夜》中写道：“更深月色半人家，北斗阑干南斗斜。今夜偏知春气暖，虫声新透绿窗纱。”“北斗阑干南斗斜”就是夏夜的天象奇景。
7月中旬21时左右，人马座位于正南方天空，地平高度角近30°，南斗大致东西分布。大熊座位于西北方天空，斗柄地平高度角超过30°，斗柄指向南方，容易辨认。
三、秋季星空
图1-1-12 秋季星空
秋季的夜晚，亮星不多，显得有些寂寥、冷清而又平静。北斗在北方地平线上，斗柄指向西方，“斗柄西指，天下皆秋”。由于位置较低，不利于观测。
仙后座是一个很耀眼的星座，它由明珠似的五颗亮星组成，呈W形状，高高地挂在北方天空。
银河调转了方向，它斜跨东北—西南天空。在银河岸边不远处，我们可以看到整齐排列着三颗星，这就是仙女座。仙女座中有著名的仙女座大星云（M31），它属于河外星系，距离地球220万光年，是我们用肉眼可以直接看到的最远的天体系统。从仙女座往西南是飞马座，飞马座的三颗星和仙女座的一颗星组成一个大正方形，这便是马的身子，被称为“秋季四边形”，成为秋季星空的标志。
在南方低空有一颗亮星，那就是南鱼座α，是秋夜南方天空中最明亮的星星之一，它的中文名叫作北落师门。
图1-1-13 秋季主要星座形象图
四、冬季星空
图1-1-14 冬季星空
冬季的夜晚，星空灿烂夺目。
北斗位于北方低空，由于高度较低，不利于观测。
猎户座是冬季星空的代表星座，主要由七颗亮星组成。猎户腰带上的三颗星，合起来称作三星，引人注目。在猎户宝剑中间有一个光斑，这就是著名的猎户座大星云（M42）。猎户座大星云直径约300光年，距离地球约1 500光年。
金牛座中的昴星团，又称七姐妹星团，肉眼可以分辨七颗星，它是由大约280颗恒星组成的星团，非常漂亮，距离我们约414光年。
在古希腊神话传说中，双子座中的双子是一对亲密无间的孪生兄弟，北河二是哥哥的头，北河三是弟弟的头。
沿着猎户座三星连线向东南方向看，会看到一颗亮星，它就是大犬座中的天狼星。它是全天空最亮的恒星，距离地球只有8.6光年。
连接参宿四、天狼星、南河三，构成了“冬季大三角”。
图1-1-15 冬季主要星座形象图