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系外行星凌日

關於這個模擬實驗

此模擬展示天文學家如何透過星光的凹陷，發現其他恆星周圍的行星。學生可設定行星相對於恆星的半徑、以日為單位的公轉週期，以及撞擊參數，並觀察行星經過前方時光變曲線如何形成。讀數會顯示凹陷深度、週期、軌道大小及凌日持續時間。視角包括地球上的觀測者視角，以及從上方看軌道的視角。老師可借此把幾何、面積比及開普勒第三定律與真實的發現聯繫起來。

學生可以探索什麼

  • 提高「行星半徑」，讀取「凹陷深度」讀數，它等於半徑比的平方。
  • 改變「公轉週期」，觀察「軌道大小 a」和凹陷之間的間距如何改變。
  • 增加「撞擊參數」，使行星在恆星邊緣附近經過，並觀察「凌日持續」如何縮短。
  • 使用「地球上的觀測者」視角，看看望遠鏡會看到什麼。
  • 切換至「從上方看軌道」，看看為何只有部分行星會凌日。

學習目標

  1. 1解釋亮度的凹陷如何顯示行星正越過其恆星。
  2. 2利用行星半徑與恆星半徑的比值，計算凌日深度。
  3. 3利用開普勒第三定律，把公轉週期與軌道大小聯繫起來。
  4. 4解讀光變曲線，求出週期和相對大小。

教師常問的問題

系外行星凌日模擬免費使用嗎？

是的。它完全免費，可在任何現代網頁瀏覽器上運行，包括互動電子白板、平板電腦、Chromebook 和手機。無需安裝，亦無需註冊或建立帳戶。

凌日的凹陷有多深？

亮度下降約等於行星半徑除以恆星半徑的平方。圍繞類太陽恆星運行的類木星行星，會令其變暗約 1%；類地球行星則只會令其變暗約 0.008%。

為什麼光變曲線的底部是圓弧形？

恆星邊緣比中心暗，稱為邊緣變暗效應，因此行星在邊緣附近遮擋的光較少，令凹陷的底部呈弧形。

我怎樣使用系外行星凌日模擬？

設定行星大小和週期，觀看完整一個軌道如何形成光變曲線；然後改變單一控制項，比較凹陷深度和間距。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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