致永不坠落的“天宫”:孩子喜欢的天文知识都在这里了

作为我国第一个空间目标飞行器,“天宫一号”于2011年9月发射升空,此后分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号3艘飞船6次交会对接,成为中国首个“太空之家”。

日前,服役已满的天宫一号完美落幕,从太空中永远地消失了,但是孩子们对未知宇宙的好奇心和探索欲却并不会因此而停止,孩子心目中的那个充满无穷无尽奥秘的“天上宫殿”将永远存在。

致永不坠落的“天宫”:孩子喜欢的天文知识都在这里了

大概在5、6岁左右,很多孩子会开始对天文现象感兴趣,经历所谓的“敏感期”。这种说法的科学依据我没有找到,但是我家娃确实是在这个年龄段上无可救药地迷恋上了日月星辰。我分析原因,5岁以前的孩子还沉迷于童话王国,6岁以后的孩子更喜欢现实主义的故事,5、6岁恰好处于亦真亦幻的过渡阶段,而宇宙本身就是虚无缥缈和科学现象的统一体。比如,孩子会想,童话里面说月亮上有广寒宫和嫦娥,而科普书上说月球上只有陨石坑,到底孰对孰错,孰真孰假,就会吸引他们探索下去。

喜欢天文的孩子尤以男孩居多,估计可能是跟男孩喜欢冒险、求知欲旺、喜欢挑战、以及受科幻作品影响有关。另外,我猜想,男孩的空间想象力比同龄女孩强,更容易接受和理解月相变化、日食月食等天文现象。

爸妈如果捕捉到孩子的“天文敏感期”,可以因势利导,从生活实践出发,引导孩子注意观察日月星辰的变化,借助科普书籍、视频、电影、APP软件等,结合模拟实验,有条件可以买个望远镜(先确定所在地区雾霾严重度),和孩子一起研究各种宇宙自然现象,挖掘背后隐藏的科学奥秘,开展天文学知识的“大预习”(参见《大预习原理》)。

在此,我把当年和娃一起看过玩过的天文启蒙视频资料进行汇总和梳理,分享给各位爸妈。

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 太阳的后裔 

恒星太阳给予万物光照和能量,地球上的能源直接或间接依靠日光供给,从而形成食物链。太阳泽被苍生,没有太阳就没有生物界,所以我们都可以说是“太阳的后裔”。

《比尔教科学》(参见《科学启蒙总教材》)中有专门一集讲太阳(S2E13 - 太阳 The Sun),在这一集中,比尔利用身边的一事一物、从多个角度向大家阐述所有的能量都直接或间接来自太阳。

太阳能(Solar Energy)

对孩子来说,太阳的光和热是可以直接感受到的,能量却是无影无形的。用太阳能电池板做一个小实验,就可以让孩子对太阳能利用有初步的感性认识。

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 反转地球 

太阳太孤单,地球来作伴。

刘德华有一首科普歌曲《爱你一万年》是讲太阳和地球的恋情:

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地球自转一次是一天

那是代表多想你一天

……

地球公转一次是一年

那是代表多爱你一年

……

所以,刘老师在这首科普歌曲中委婉地讲述了两个天文学知识:地球自转一圈是一天,地球绕太阳公转一圈是一年。爸妈可以借助视频或模型帮助孩子搞清楚太阳和地球间的位置关系,以及地球自转和日夜更替之间的关系。

闰年(Leap Year)

完美的恋情总要留下一些缺憾,地球绕太阳公转一周并非完完整整365天,还要多1/4天。于是人们为了方便,把这1/4天收集起来,临存整取,每过4年就会多出1天,这就是对闰年一个通俗的解释。下面一段动画非常形象地解释闰年的由来,可以和孩子一起看一下。

四季(Four Seasons)

地球自转,转出日夜;地球公转,转出闰年;还嫌事情不够多,转着转着又斜了(tilt),这一斜就斜斜出了四季——地球自转轴的倾斜,造成了地球南北半球阳光照射角度不同,进而造成日照辐射强度不同,南北半球无法雨露均沾,形成了温差分明的四季,让人类体验世间冷暖,循环往复。《比尔教科学》专门有一集介绍地球四季的成因(S1E15 - 地球四季 Earth's Seasons)。

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如果视频对孩子来说还是比较抽象的话,一个最直观的体验就是,观察冬季和夏季太阳透过窗户射入室内的距离。除了季节以外,这和所在城市的维度、房屋的朝向都有关系。如果你家是在中国偏北方地区,房间朝向向南,那么冬季太阳斜射,在远离窗户的室内也能享受冬季的暖阳;而夏季太阳直射,阳光透过窗户射不到那么远,可能就是“一米阳光”而已。

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 都是月亮惹的祸 

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太阳和地球本来自转公转玩得好好的,又冒出个第三者月亮,于是上演日食、月食、潮汐等闹剧,这些自然现象显然都是月亮惹的祸。《比尔教科学》专门有一集介绍月球(S1E11 - 月球 The Moon)。在上节刘老师课的基础上,再增加一个知识点,月球绕地球一圈是一个月。

月相(Phase of the Moon)

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老外看太阳编出了阳历(公历),我们的老祖宗看月亮编出了阴历(农历)。所以月亮的圆缺对于我们中国人来说是非常重要的。有时晚饭后出去遛娃,娃都会留意月相变化,验证月相和阴历的对应关系。有一点是需要指出的,月相是由于月球不停绕地球运转、我们在地球上只能看到月球上被太阳照到发光的那一部分所造成的,而不是由于地球遮住太阳所造成的(这是月食)。说来惭愧,我有很长一段时间都误以为月相阴暗部分都是地球投射的阴影造成的。

日食与月食(Eclipse)

和孩子解释日食和月食,不要说得太复杂太专业,简单地说就是,太阳地球月球转来转去,总有转到一直线上的时候,如果此时月球在太阳和地球之间,就发生日食;如果地球在太阳与月球之间,就发生月食。此时,你会发现文字的苍白乏力,还是看动画来得直观。

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如果看了上面的动画后孩子问你,按照动画示意,每个月都能看到一次日食和月食啊?那么恭喜你,你养了一个天文牛娃,赶快给他买望远镜吧,不要舍不得钱。

解释一下日食月食为什么总是难得一见,这是因为月球绕地球公转的轨道和地球绕太阳公转的轨道不是在一个平面上。两个轨道间有5度左右的夹角,文字很难表述清楚,自己去想象吧。

潮汐(Tide)

带孩子去钱塘江看大潮时,别忘了告诉孩子这也是月亮惹的祸。潮起潮落也怪月亮,是不是太扯了?没错!就是月亮的引力在扯!白天涨落为“潮”,夜晚涨落为“汐”,一天两次,准时报到。是什么原因,看下面的视频解释就知道了。

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 来自星星的你 

说到行星,除了地球,别忘了太阳系( Solar System)另外七个小伙伴(还有一个小伙伴被开除出太阳系了)。

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八大行星

娃对天文的喜好就是从八大行星开始的。自从我给他看过太阳系的科普视频后,他对那些行星就非常痴迷,我很怀疑是不是把它们当成彩色糖豆了?!不但能说出各大行星的相对位置,还能说出它们的英文名称(我都说不全、还会搞混),以至于现在给娃读初章书时如果读到英文行星名称,我会向娃不耻下问。

关于太阳系入门知识可以先看一下《比尔教科学》中的相关剧集(S3E01 - 行星与卫星 Planets and Moons、S1E19 - 外太空 Outer Space)。其中,比尔不遗余力地对比八大行星的大小、远近、温度、形态、自转周期、公转周期、卫星数量等等。

行星公转

关于行星围绕太阳公转,这个旋转的英语不叫rotate,有个专用名词叫orbit,在S3E01末尾,比尔用“甩流星锤”的实验来介绍orbit是很形象的,除此之外,下面这个实验也可以让孩子快速理解和记住orbit。其实,这部分内容其实已经进入天体动力学的范畴。

星系

就像金庸武侠小说的套路,高手总是最后才登场。一开始你觉得江南七怪很牛逼了,马钰一登场才知道内功的厉害,七怪和马道长联手都对付不了的梅超风算够牛的了吧,人家还有师傅呢!同样道理,太阳系够浩瀚够牛掰的了吧,和银河系( Milky Way Galaxy)一比又算个毛?银河系刚一挺胸,本星系群(Local Group)不乐意了:“跟我比大?!”……话还没说完,总星系群(Local Supercluster)已经在远处冷笑了。

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 带你启蒙带你飞 

上面说的都是宇宙自然现象,接下来谈谈人类对宇宙的探索和征服了。从美国登月时Neil Armstrong的那句“One small step for man, one giant leap for mankind”(注意和小便池上标语区分),到哈勃望远镜的发射、国际空间站建立、以及我们中国自己的太空实验室“天宫一号”的建成,人类的giant leap是一个接着一个。

天宫一号太空授课

前几天我和娃一起全程观看了2013年6月20日宇航员王亚平在“天宫一号”中直播的太空授课。2013年那时娃还小,看不懂,现在看刚好。

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其中涉及很多天体动力学和物理学的知识,说实话,看了后我也受益匪浅。原来在太空中的失重,并不是重力没有了,“天宫一号”距离地面340km,万有引力只减小了9.9%,那么重力都到哪里去了?——重力都用作绕地球orbit运动的向心力上,和离心力相互抵消了。

影视作品推荐

关于航天题材的电影,推荐《火星救援(Martian)》和《地心引力(Gravity)》这两部电影,我和娃一起观看过,给娃留下深刻印象,效果很好。在我看来,这两部基本可以当成天文知识科普片,故事情节不复杂,科普知识却非常丰富。

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《比尔教科学》中和航天技术相关剧集是S5E02 - 太空探索 Space Exploration。

 总结 

爸妈看出来了吗?我是按照不断层进的体系进行介绍的:

① 太阳

② 太阳-地球

③ 太阳-地球-月亮

④ 太阳系八大行星等

⑤ 航天技术以及人类对宇宙的探索

这样方便爸妈了解,同时也方便资源归类和分享。文章和知识是结构化的,但给孩子进行科普启蒙时不要太苛求系统化,最好是针对孩子的兴趣点、提出的问题等随时随地开展,效果会更好。天文学启蒙过程中,对科普知识的讲解要根据孩子具体情况,点到为止,孩子感兴趣自己会钻研,搞得太深太细当心把孩子惹毛、产生抵触就不好了。


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