| BQ GIAO DUC VA DAO TAO |
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THANH PHO HO CHI MINH KHOA VAT LY
Trang 2UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN = GVHD: TRAN QUOC HA
L/Mục đích của Luân Văn:
Từ xa xưa ,trong thưở hông hoang,con người đã quan sát bâu trời,đăm nhìn những vi sao xa xăm,và có lý giải bảng những câu chuyện thân
thọai.Thiên văn học đã đâm chổi từ ấy.Trãi qua các thời kỳ từ thiên van co
dai(Ancient Astronomy,2000TCN) đến thiên văn cô điển(Classical
Astronomy).ngành thiên văn đã có những bước phát triển ngọan mục,đã trở
thành một trong những mũi nhọn của khoa học hiện đại Là nơi nghiên cứu hai lĩnh vực khác nhau của vật lý : Vị mô & Siêu Vĩ mô, là nơi nghiệm chứng những quan niệm mới vẻ không gian ,thời gian Chính vị thể ngày cảng cao
trong khoa học ấy, nên thiên văn học đã được chú ý giảng day ởờ bậc phỏ
thông, ở nhiều khoa trong nhiều trường đại học ở nhiều nước trên thể giới Ở nước ta, thiên văn học được giảng dạy ở một số trường đại học, và đang ở những bước đi đầu tiên trong việc nghiên cửu áp dụng giảng dạy ở bậc phỏ
thông Tuy nhiên, thiên vẫn học là một bộ môn khoa học đòi hỏi sự quan sat, trong thực tế ở nước ta điều này chưa thể lắm tốt được.Chính vì thế, việc
giảng dạy thiên văn vả giúp học sinh hiểu biết, yêu thích môn khoa hoc nay còn rất nhiều khó khăn, bất cập.Một trong những khó khăn đó là việc thiểu
dụng cụ dạy học trực quan sinh động, bỏ trợ cho việc giảng dạy Cụ thê hơn là
một số mô hình như; Mô hình Hệ mặt trời; Mô hình chuyên động của trái đắt, mặt trăng Nhằm giải quyết khó khăn trên, đi theo phương hướng sử dụng tin học đồ họa tạo các mô hình bằng máy tính có thể ứng dụng được trong giảng dạy thiên văn là động lực thúc đây Tôi thực hiện đề tài nay
Trong những năm cuối thể kỉ XX đầu thế kỉ XXI chúng ta không chỉ
chứng kiến sự phát triển vũ bão của khoa học mà còn chứng kiến sự thay đổi
chóng mặt của tin học.Có thể nói tin học đã trở thành ngành mũi nhọn hàng đầu của thế giới hiện đại.Sự phát triển không ngừng của tin học đã mở ra những chân trời mới Nó xâm nhập vào nhiều ngành nhiều nghề, nhiều bộ
môn khoa học Đem lại hiệu quả ứng dụng to lớn.Một trong những bộ phận
phát triển rất mạnh mẽ của tin học hiện đại là kĩ thuật đồ họa.Kĩ thuật đồ họa
được áp dụng nhiều trong khoa học, trong công nghiệp trong thiết kế sản phẩm; trong lĩnh vực giải trí -tạo kĩ xảo cho phim; cũng như tao phim bang
chính kĩ thuật này Ngày nay, với các phân mềm mạnh như: Maya, 3D Max, photoshop bạn có thê tạo nhiều mô hình ảo, các hiệu ứng ảo, trong không
gian ba chiêu rất trung thực.Bạn cũng có thê tạo những đọan phim ngăn, biên
đạo & phối cảnh với các góc quay tùy ý trong một không gian cực kỉ sinh
động với các hiệu ứng đa dạng Bạn cũng có thê tương tác với các đối tượng đỏ họa khác bằng ngôn ngữ lập trình C++ hoặc Maxscrip tạo nên các mô
phỏng đô họa ba chiêu .Vì vậy, Tôi thiết nghĩ có thể sử dụng các chương
trình đỏ họa hiện có ở Việt Nam đẻ có thẻ tạo ra các mô hinh áo trên máy tinh,
Trang 3UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA
có thể giảng dạy thiên văn nói riêng, và cả bộ môn vật lí nói chung Cao hơn nữa, nếu chúng ta thiết lập được sự tương tác thì sẽ mở ra viên cảnh tạo được
các thị nghiệm mô phỏng ba chiêu Điều nay có thẻ thực hiện được nều có sự
đầu tư về thời gian & công sức Trong giới hạn của dé tai luận văn, Tôi dự
định tạo nên một số mô hỉnh ảo cân thiết cho việc giảng dạy thiên văn như: hệ
mặt trời; sự chuyên động của trái đất, mặt trời mặt trăng Với các thông SỐ dựa trên số liệu tính toán có điều chỉnh Các mô hình này được trình diễn
đưới dạng các đoạn phim ngắn (movie clip) không thẻ tương tác được ,Đây cũng lả giới hạn đồ nẵng lực tin học của tôi Tôi hoản tỏan tin tưởng rằng một ngày Giới thiệu gần đây, Tôi có thé khắc phục được đẻ phát triển thêm đẻ tài,
2/ sơ nét môt số phần mềm đồ họa ứng dụng:
a.Photoshop;
Là phần mềm đổ họa có khả năng xử lí, thiết kế ảnh mạnh.Có thể sử
dụng để thiết kế các bể mặt các thành tính, các phông không gian vũ trụ
Rất hữu ích để mô hình sống động và thật hơn Hiện nay phần mềm này
rất thông dụng và được sử dụng rộng rãi
b.3D studio Max:
3D Studio Max, hay còn được gọi là MAX _là phần mềm có tính đột
phá về phương diện thiết kế mẩu kết xuấtvà kiến tạo hoạt cảnh do
Autodesk phat triển cho Windows NT3.5I,Windows 95 hoặc các hệ điều
hành mới hơn
Max có thể được sử dụng để tạo các sản phẩm dé hoa 3 chiéu trong
một không gian ảo 3 chiều với nhiều hiệu ứng, năng lực, khả năng tùy biến
rất mạnh.Có thể tạo tương tác bằng ngôn ngữ lập trình Maxscrip (không phổ
biến) nên việc sử dụng còn hạn chế,
c Maya,
Maya là phẩn mềm đồ họa ba chiểu dùng để thiết kế ảnh và chuyển
động cơ bản được cảm nhận trong không gian ba chiều ảo, với những hiệu ứng đa dạng, hiệu quả cao
Maya có thể tạo tương tác với Mierosoft visual C++ trong NT hoặc
Mips Rro 7.2 Compiler trong SGI.Do đó có tính phổ biến hơn.Được sử dụng
nhiều trong việc tạo các kĩ xảo cho phim.Được sử dụng để làm các phim
hoạt hình 3D và phim 3I2.Hiện vẫn chưa phổ biến ở nước ta
d.Một số phần mềm thiên văn tham khảo:
> DK Atlas of The Solar Systerm » Muttimedia sky watching
Trang 4
-2-UNG D-2-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA Encyclopedia of Astronomy ~y MapView Encarta 5, VVvV
Tuy de ti không phải là mới, và có khá nhiều mô hình trong các phân
mẻm tham khảo, các webside-thiên văn Nhưng do kỉ thuật đồ hoa 3D là
không phỏ biển ở nước ta cấu hình máy phải mạnh số liệu cân thiết đẻ tính
tóan rất nhiều, nên trong quá trình làm luận văn em gặp rất nhiều khỏ khăn Nếu không có sự tận tình hướng dẫn động viên giúp đỡ quỷ hóa của
GVHD Th.s Trần Quốc Hà vả Chuyên viên tư vẫn tin học mĩ thuật -Họa sĩ Nguyễn Hoang Huy thì chắc hăn rằng em không thể hoàn thành luận văn nảy.Em xin trân trọng cảm ơn
Trong quá trình làm luận văn em cùng nhận được sự giúp đỡ của thầy Cao Anh Tuấn bạn Trần Văn Minh ,anh Nguyễn Quốc Duy,Biện Chi Lăng
Nguyễn Hoàng Khải đã giúp đỡ em trong việc tìm tài liệu và có những nhận
xét hướng dẫn rất quỷ báo Em xin trân trọng cảm ơn
Cuối cùng, Em xin cảm on Ban chủ nhiệm khoa Vật Lí trường ĐHSP-
TP HCM, Tô Vật Lý Chuyên Để đã tạo điều kiện tốt nhất để em hòan thành
luận van nay
Trang 5
-3-ỨNG ĐỰNG TÍN HỌC TRONG GIANG ĐẠY THIÊN VẤN — GVHD:TRẢN QUOC HA
II/PHẢN NÓI =
1/giới thiệu a n mềm, khá năng ứng dụng, cách sử dụng cơ bản: ïa đô hoa 3:
Trong thể giới ngày nay,chúng ta được xem ngảy cảng nhiều các hình
anh được tạo ra từ máy tinh(computer-generated- imagery-CG] trén truyền
hình hay màn ảnh ;thậm chí trong các tạp chí và các sách báo Lĩnh vực đồ hoa may tinh phát triển rất nhanh ,từ chỗ thuộc về một lĩnh vực riêng của các nhà khoa học máy tính nay nó đầ trở thành mộy khuynh hướng nghề nghiệp mà rất nhiều người muốn năm bắt Phần mềm máy tính hàng đâu sử dụng cho
may tính cá nhan (PC) la 3D STUDIO MAX va Maya
Noi dén 3D nghia la ban dang làm việc với khong gian 3 chiều - nói
cách khác là chiều rộng chiều dai va chiều cao Nếu bạn nhìn xung quanh
phòng mọi thứ bạn thấy đều có 3 chiều kích thước :ghế, bàn,tòa nhà, cấy côi Nhưng ,khi bạn đang xem các đỏ họa may vi tinh 6 3 chiều kích thước „gọi chúng lả 3Ð là không chính xác với thực tê Thực ra đồ họa máy tính 3D
là một đại điện có hai chiêu kích thước cho một thế giới ảo có 3 chiều kích
thước Để minh họa điều nảy bạn hãy tưởng tượng bạn có một chiếc máy
video và đang quay phim căn phòng của bạn, trong căn phòng có các vật thể
3D khác nhau nhưng khi bạn chiếu lại cuộn băng video đó ,là bạn đang xem
một hình ảnh 2 chiêu đại điện cho một thế giới 3D mà bạn đã làm phim
Khung cảnh có vẻ rất hiện thực ,nhờ vào ánh sáng màu sắc ,và bóng đô làm cho khung cảnh sống động có chiều sâu 3D,dù thực tế nó vẫn là 2D
Vẻ nhiều phương diện, sử dụng chương trình đỗ họa 3D như Max hay vn In như việc quay video một căn phòng đầy các vật thẻ mà bạn cần thiết kể Chúng cho phép bạn thiết kế căn phòng cùng các đồ vật bên trong
bằng chất liệu mà bạn muốn ( dùng thư viện vật liệu hoặc dùng photoshop tạo các bể mặt vật liệu mới ) Bạn có thể tạo rất nhiều hiệu ứng như điều chỉnh mâu sắc ,độ sáng, độ trong suốt .hoặc bạn có thể tạo ra một camera để ghi
lại và xem khung cảnh Băng cách hiệu chỉnh các camera ảo này, bạn có thể
tạo các hiệu ứng của ống kính tạo góc rộng hay phóng lớn một chỉ tiết nảo đỏ
.Để tăng tính hiện thực cho cảnh ,bạn có thể thêm ánh sáng vào Bạn có the tao nhiều lọai nguồn sáng khác nhau, vả định được các thuộc tính của chủng như màu sắc và độ chiếu sáng.Bạn cũng có thể tạo bóng đỗ cho vật,khung cảnh .Sau cùng, ban có thẻ mang lại sự sống động cho khung cảnh bằng
cách cho vật thẻ chuyền động một cách máy móc hay trông giống đặc điểm
Của con người
Bạn có thể sử dụng các kĩ thuật làm phim để kẻ lại một câu chuyện bang họat cảnh, hoặc một đọan phim ngắn Cudi củng bạn có thể xuất ảnh (công cụ render) họat cảnh đó ra băng video hay đĩa video kỹ thuật số đẻ bạn
có thể xem các thành phẩm vả chia sẽ với người khác ,
Trang 6
-4-UNG D-4-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD:TRAN QUOC HA
Sử dụng kĩ thuật đỏ họa 3D bạn có thể tạo ra bất cứ thứ gi ma bạn có
Trang 7UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA
AE Lae ' - 3
Fle Gat Yous Gap Wes Cecte Medfes Crete Aceetin Gabidios Nedvfo Cơ nớc MSVV feb
SOLER EOe Jeeleua IRiededsy | vi ASOT 2*+.Đ zđ
hinh2: giao điện của Max
3D studio MAX hay còn gọi là Max.là Một phân mẻm có tính chất đột phá vẻ phương diện thiết kế mẫu, kết xuất và kiến tạo hoạt cảnh do autodesk phát
triển cho Windows NT3,51 hay hé điều hành mới hơn.Với Max bạn có khả
năng đạt tới một cấp độ mới vẻ hiệu suất, năng lực,và đặt biệt là tính cá nhân hóa
Một số tính năng của Max:
e_ Giao diện người dùng được cập nhật, cung cấp nhiêu sức mạnh, có tính linh hoạt cao
e© Sử dụng hệ điều hành Windows e Các lệnh thiết kê mẫu rộng lớn
Trang 8
-6-UNG D-6-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN | GVHD: TRAN QUOC HA
e© Stack là một danh sách các hiệu chính đã được áp dụng vảo một thành
phần dạng hình học Bạn có thể quay trở lại và sữa đổi bat ki phép hiệu
chỉnh nảo đã được áp dụng tại bât ki một thời điểm nao trong qua khu
,Điều này mang lại cho bạn những năng lực thiết kế mẫu vơ hạn,
«_ Bộ kết xuất đa luỗng mới tận dụng lợi điểm đa xử lý
e Material Editor với các chất liệu mới Giao diện mới của Material
Editor cùng các kiêu chất liệu sẽ cung ứng cho bạn mọi chất liệu mả bạn cần đến
¢ Hộp thọai track view giúp cho việc điều khiển và biên tập tiến trình họat cảnh để đàng hơn
e© Kiến trúc Plug-in được gọi lả kỹ thuật Core Component Plug-in Các
plug-in giờ đây có thẻ tiếp quản bắt cứ thành phần nào trong tiến trình
kết xuất , bao gồm thiết kể mẫu ,kết xuất ,hiển thị video
e Kỹ thuật hiển thị tô bóng HEIDI giúp bạn có thé làm việc trong môi
trường tô bóng thời gian thực, tận dụng khả năng tăng tộc phần cứng từ
ban mach video đặc biệt dựa trên Glint chịp
Ngòai các khả năng đỏ họa mạnh mẽ bạn có thê tạo tương tác với các
vật thẻ bằng ngôn ngữ lập trình MAXScript Với Maxscript bạn có thể tự
động hóa nhiêu vấn đề của MAX.Từ việc tạo chất liệu cho đến họat cảnh
Maxscript được thiết kế đặc biệt dành riêng cho Max và cung cắp các truy
cập đến chức năng bên trong của Max Maxcript tuy dễ sử dụng nhưng
không phô biến ,Đây cũng là một hạn chế của Max ,
c.Maya:
Maya là một chương trình phần mềm để thiết kế ánh và chuyển động cơ
bản được cảm nhận trong không gian 3 chiều ảo, chiếu sáng bởi ánh sáng ảo
được phối cảnh bởi các camera ảo Với Maya, ta có thể tạo ảnh như thật bởi
Bitmap Image tương tự như Digital camera Thể giới của Maya là thế giớ ảo ,
tuy nhiên bạn có thê sáng tạo ánh sáng ,góc độ quay, vật thê, vật liệu mà bạn muốn Với những thông số có thể thay đổi trong suốt qúa trình tạo nên chuyển động hợp lí khi bạn trình diễn nhiều ảnh trong một trường đoạn phim.Camera có thể di chuyển và xoay tạo nhiều hiệu quả khí bạn trình điển nhiều ảnh
trong một trường đọan phim Camera có thé di chuyên vả xoay tạo nhiều hiệu
quả quay cực kì sống động Các lọai vật thẻ được cấu tạo từ nhiều lọai vật liệu từ thủy tỉnh, gô thép,vái ,gạch đá hay vật liệu tổng hợp do chính bạn thiết kế , Các vật thể có thể có thẻ đơn lẻ hay lắp ráp tùy ý bạn
Trang 9
-7-UNG D-7-UNG TIN HỌC TRONG GIANG DẠY THIÊN VĂN GVHD: TRAN QUOC HA
NT te tow er a ee eee ee
[vores HH RREIE+S 20H FO? BAISLI RO SESE
Trang 10UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN Qt On HA
Trang 11UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN = GVHD: TRAN QUOC HA *Một số ứng dụng pho bien cia Maya:
-Tạo hiệu ứng cho phim điển ánh và phim họat hình Một số phim 3 chiều nồi tiếng dã sử dụng Maya:Toy story,Shrek,Finnal Fantasy,Finding Neo
.Monster company
-Tao cae Game Vi tỉnh ba chiều
-Các đọan phim quảng cáo đỏ họa 3 chiêu -Tái tạo các chuyên động cho vật thẻ -Thiết kế sản phẩm mau
“tao các chuyên động mẫu
Các thông số nhỏ nhất của máy tính được sử dung đẻ chạy chương trinh Maya: +Pentium II processor +128 MB Ram +CD-Rom drive +High-performance graphics card +Diskspace:
© 220MB cho Maya complete
© 300MB cho Maya Untinited
o ISMB
+Windows NT 4.0 hoặc Windows 2000 hay các hệ điều hành
mới hơn
-Sử dụng các ngôn ngữ lập trình với Microsoft Visual C”” trong NT
hoặc MipsPro 7.2 trong SG I
-Maya còn có thể sử dụng với nhiêu hệ điều hành Linux
-Chính sự phò biến trong việc sử dụng hệ diều hành và ngôn ngữ lập trình đã giúp Maya ngày nay được sử dụng rộng rãi trên thể giới
Trang 12UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA đ Một số phản mềm bỏ trợ :
* Photoshop:
Photoshop là phẩn mềm đổ hoạ 2D manh có khẩnăäng xử lí ảnh
cao.Ta có thể sử dụng để tạo các ảnh, ứng dụng cho việc dạy học Hoặc sử dụng để tạo map cho cdc vật liệu 3D.Ví dụ tạo các bể mặt của các hành tình các ngôi sao tao các phong nền vũ trụ
Fie tot Vi Love Seen Fae, Yew Widow “ho
Trang 13-1l-UNG D-1l-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHĐ:TRAN QUỐC HÀ *adobe premicre:
La phan mềm xử dụng cho các phần hậu kì phim Tạo các video clip
có dung lượng thấp lổng âm thanh ,chuyén cdc ảnh render ở 3D thành các
đoạn phim ngắn có thể trình điển ở các máy tính thông thường
hỈ 0U hi C Xu Wedewe Hè
Hình 6:màn hình của premiere
Trang 14
-12-UNG D-12-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA *ACDScee50: Sử dụng để xem ảnh 3D ie C2 Wee Xxx« Ta 4@ ø s8 s S 8 4 QÀ Ines 4 8 a on fee ewe CC CƠ MA Vy AHVNH/ Hình7.ảnh 3D e, Một số nhận xét về các phần mềm đồ hoa:
Các phần mềm đổ hoạ 3D với những lợi điểm không cần bàn cãi so với để hoạ 2D.Đó là :Tạo các vật thể đoạn phim chân thật sinh động ,mang
tính trực quan sinh động Tuy nhiên đổ hoạ 3D có một số khuyết điểm làm
cho nó khó phổ biến :
+Cấu hình máy tính phải mạnh, mang tính chuyên nghiệp cao khó
phù hợp với điểu kiện máy thông thường
+Số lượng người biết đồ hoạ 3D ,chuyên viên đổ hoạ 3D ở nước ta là
rất it
+Các phần mềm đổ họa 3D cũng ít phổ biến trên thị trường
+Do khả năng ứng dụng cao nên rất phức tạp rất nhiều lệnh ,vôsố
chức năng
Trang 15
-13-UNG D-13-UNG TIN HỌC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA
+Phải biét thém cic phan mém hé to,cdc cong doan hau ki san phẩm
+Sản phẩm tạo ra là các video clip, ảnh ,file có dung lượng lớn +Các ngôn ngữ lập trình 3D chưa phổ biến:Mips Pro, Maxscript
Giữa các phan mềm 3D cũng có sự khác biệt Ngày nay, ,Maya được
sử dụng phỏ biến do tính năng tạo kĩ xảo cho điện ảnh cao ,ngôn ngữ lập
trình C++ phổ biến hơn Maxscript
Do đó trong để tài của mình tôi sữ dụng Maya để thiết kế 2 đoạn
video clip để tạo nên tính trực quan sinh động hơn trong việc giảng dạy
thiên văn Cụ thể là :Mô hình thái dương hệ có diéu hinh vé kích thước,
khoảng cách ;Mô hình mô tả sự chuyển động của trái đất ,mặt trăng quay
xung quanh mặt trời nhằm giải thích hiện tượng Nhật thực ,Nguyệt thực.Số mô hình tạo đựng không thể hiện hết khả năng của Maya ,mà chỉ là những
ví vụ đơn giản nhất cho khả năng ap dụng
Ì - hình iD
a/ Mô hình theo Sách Giáo Khoa
Để hiểu thêm về hệ mặt trời tôi xin mạng phép trích dẩn mục IX:"Bức tranh tổng quát về hệ mặt ttrời “(trong cuốn giáo trình thiên văn học đại cương do thạc sĩ Trần Quốc Hà biên soạn,ĐHSP ắn ẳnh 2000) Nhẳm có câu trả lời chính xác đẩy đủ về quan điểm hiện nay:
"Cho đến nay người ta đã hiểu tương đối kĩ về cấu trúc của hệ mặt trời
Hệ gồm có một ngôi sao ở tâm là mật trời và chín hành tĩnh quay xung
quanh theo thứ tự : Thuỷ tình ,Kim tính ,Trái đất ,Hoảtinh ,Mộc tỉnh ,Thổ tỉnh
.Thiên Vương tính , Hải Vương tỉnh và Diêm Vương tỉnh ( các số liệu của các
hành tinh được ghi ở phụ lục ) Ngoài ra còn có các tiểu hành tỉnh ,sao chổi ,
bụi khí, sao băng
Các hành tỉnh quay xung quanh mặt trời theo quï đạo hình elip theo
chiểu ngược kim đồng hề ( nhìn về bắc thiên cực ) và hầu như trên cùng một mặt phẳng ( chỉ có quỷ đạo của Diêm Vương tỉnh là lệch nhiều nhất ) Các elip có tâm sai be nên quỹ đạo của một số hành tỉnh có thể coi là tròn
Ngoài ra các hành tinh còn tự quay quanh mình hầu hết theo cùng
chiéu quay mặt trời , trừ Kim tỉnh và Thiên Vương tỉnh quay theo chiéu
ngược lại Trục quay có thể nghiêng so với quỹ đạo quay quanh mặt trời”
“Các hành tỉnh được chia làm hai nhóm :Nhóm Trái dat cm các hành
tỉnh có kích thước nhỏ nhưng khối lượng riêng rất lớn như Thuỷ tỉnh Trái đất
Trang 16
-UNG D-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA
„Kim tinh ,Hoả tính ,Diêm vương tỉnh Nhóm thứ hai gồm các hành tính
khổng lễ khối lương riêng nhỏ (thể bảng thể khí) gồm :Mộc tính ,Thổ tính ,
Thiên Vương tỉnh và Hải Vương tính
So với kích thước của hệ mặt trời thì kích thước của các hành tỉnh là rất
bé , có nghĩa là giữa các hành tỉnh còn những khoảng không gian trống rổng
vô tân Rất khó thể hiện đúng tỉ lệ kích thướccác hành tỉnh và khoảng cách
của chúng trên trang giấy để có được hình ảnh đúng nhất về hệ Mặt Trời trong giáo trình này ”
"9-10-1999 các nhà thiên văn Đã phát hiện ra hành tình thứ 1Ó trong hệ Mặt Trời (hành tính X) nằm cách Mặt Trời xa gấp 1000 lần Diêm Vương
Tính có khối lượng lớn hơn Mộc tỉnh và làm lệch hướng các sao chuổi một cách đáng kể."
Vài tính chất của các hành tinh
Sao Sao |Trái |Sao | Sao Sao Sao | Sao Sao
Thủy |Kim |Đất |Hỏa (Mộc | thé Thiên | Hải Diêm
Trang 17UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN = GVHD: TRAN QUOC HA Ti trong 5.60 5.2 5.52 {3.95 | 1.31 |0.704 | 1.21 | 1.67 2.03 (nước= Ì ) G/ư của g trên | 3,78 860 (9278 |3.72 (229 19.05 177 11.0 0.5 bé mat(m/s*) Vậntốc 443 I03 112 |5.0 3905 |356 |21.2 | 23.6 l.I thoat(km/s) Cac vé tinh 0 0 I 2 16+ | 18+ 15+ =| 8+ | đã biết I vành | nhiều | nh nh vành | vanh I vanh * Ghi cha:
-Được đo với các ngôi sao ở xa
-Sao Kim và Sao Thiên Vương quay ngược chiểu với chuyển động quỷ đạo của chúng
-Gia tốc trọng trường được đo ở xích đạo của hành tính
(Số liệu theo Halliday) b Mô hình ứng dung
Như đã trình bày ở trên ,với tỉ lệ và kích thước quá chênh lệch, tỉ lệ
khoảng cách rất lớn so với kích thước, nên việc trình bày mô hình Thái Dương Hệ trên máy tính là việc không tưởng Đây là một khó khăn rất lớn
khi trình bày ,bởi mô hình không chỉ đòi hỏi tính trực quan sinh động mà còn đòi hỏi tính chân thực cao Một trong những khó khăn khác là mơ tả tồn
cảnh chuyển động của các hành tỉnh ,mô tả độ nghiêng của trục so với quỹ đạo
và độ nghiêng cua quỹ đạo so với quỹ đạo trái đất.Số lượng hành tỉnh nhiều nếu ta đi sâu vào từng hành tính thì thời lượng của đoạn video clip sẽ lớn,chương
trính rất nặng.Trước những khó khăn đó để trình bày được mô hình một việc bắt buộc chúng ta phải điều chỉnh số liệu Sau đây là một số hiệu chỉnh trong
mô hình của tôi :
Trang 18
UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA *kích thước khoảng cách: Dường kính xích đạo Khoảng cách tới mặt trời 10°(km) Thye té Điều chỉnh | Thực tê Điều chỉnh Mặt trời 287 10 Sao Thủy 1 0.5 57.9 1 Sao kim 2.5 1.5 108 1.5 Trai Dat 2.6 1.5 150 2 Sao Hoa 1.4 i 228 2.5 Sao Mộc 29.3 4 778 4 Sao Tho 24.6 3.5 1430 6 Thiên Vương | 10.6 2.5 2870 8 Tinh Hai Vuong | 10 2.5 4500 9 tinh Diém Vuong | 0.5 0.5 5900 10 Tinh +Quy Dao:
Tâm sai Hình dạng Trục so quỹ So với mặt
đạo phăng quỳ
đo trai dat
Trang 19UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD:TRAN QUOC HA
*chu ky: a
| Thoi gian | Quang Thoi gian Số vòng quay ¡ chu kì đườngới quay quanh ' dự tính
quay(nam) được trên trục(ngảy) quy _dao(vong) | | Sao thủy 0.241 4 | 58 |4 Sao kim 0.615 {2 | -23 | Trai dat | 0.997 | 150 Sao hỏa 1.88 ⁄4 | 1.03 | 145 Sao mộc 11.9 1/12 | 0.409 | 70 Sao thd | 29.5 130 0.426 (350 Thiên vương | 84 1/80 | -0.451 | 330 Hải vương | 165 | 1/150 | 0.658 | 1230, Diém vuong (218 _- | 1/248 | 6.35 25
c.Cac budc lam m6 hinh trong Maya:
> Tạo mặt trời ở vị trí trung tâm Điều chỉnh kích thước Mật trời cho thích hợp Dg„ w#ydt= bột se - A Trieif naise es [~5—= 3 trod Polygon Preutivee =f 7 =.,*6?04|9vf*ằc||S6Ê#E 2 iJ wom +đơ4t +7 a ae — Ee 407
Wises Preiwer =f yee e x aa
Trang 20
UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD:TRÁN QUỐC HA
` me — £ 5 ‘ : ` * A wre 64 4
» Tao Trai Dat cé kich co nho hon, Tao dudng dan dé Trai Dat chay
Trang 21UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN | GVHD:TRAN QUOC HA
> Chỉnh độ nghiêng của trục,chu kỷ vòng quay, cho chuyên động
(= 10 Wally Guns Đhjn Whdm men 0ớam Team Âm OodnG uyện Nộ
Trang 22-UNG D-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN _ GVHD:TRẢÁN QUỐC HÀ
> Làm tương tự cho các hành tình còn lại Điệu chính sao cho bán
kính quỹ đạo,bán kính hành tinh,độ nghiêng của quỹ đạo, độ nghiêng của truc.chu kỷ quay khớp với các số liệu tính toản.( Xem phản điều chỉnh số liêu cho phù hợp).lưu ý ,nêu dùng số liệu hoàn toản chính xác như thực tế là điều không thể thực hiện(đã trình bảy ở phân mô hình thực hành).các số liệu
thực hành chỉ đúng ở mức nhất định nảo đó.các Quỹ đạo có thé
là hình ellip hoặc hình tròn do tâm sai nhỏ,không đáng kẻ
a) ra mm
+ | a®%|wV°.tw||6 #6 #®3#š
ree Coplay Wow Anmen Cơn Tghkte Se [one Jim & MIE + Leek ve? @
hỉnh l 1.các hành tình
Trang 23
-UNG D-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD; TRAN QUOC HA > Dùng photoshop tạo các map cho các hành tinh.Bảng cach
seaner các hình ảnh các hành tính ,chỉnh sửa đề khi dản vào các hành tính đảm bảo tính như thật.Cảng tỉ mi trong việc chỉnh sửa thì mức độ hiện thực càng cao
fie CÁ mm Lope Sect Fite Men do Pet = @ *
Trang 24-22-UNG D-22-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHDTRÁANQUÔCHÀA -
Sao khi tao xong cac map cho cac hanh tinh ,ta lan lược dán chủng cho
Trang 25-273-UNG D-273-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA
Trang 27
UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA
> Tới đây các bước cơ bản xem như hoàn thành.Ta có thé xử dụng mô hình trong phần mêm 3D.Đề có thê xuất ra phim trình chiếu trên các máy khác Ta chụp mô hình ra nhiêu ảnh(render ảnh).Sau đó dùng adobe premiere đẻ tạo video clip,chèn nhạc cho phim ‘ £2 eel Ge Thee Wiehe ee NA * “đài c›| |-
Hinh 16.Tao phim
*Giới thiệu mô hình:
Mô hình kèm trong CŨ trong file :hemattroi.mb File nay chi mo được trong Maya.Video clip cua m6 hinhtrong file mhhemattroi.avi
d.Ưu khuyết điểm của mô hình:
> Do thông số đã được sữa đổi nên mô hình dể quan sát hơn nhưng không đảm bảo tính thực, dễ gây ngộ nhận cho hoc sinh > Mô hình chỉ có thê được xem xét trong Maya.Khi đưa qua máy
khác chỉ có the xem videoclip
> Các map trong mô hình làm chưa được tối
> Mô hình có tính trực quan có thê áp dụng được cho việc giảng
day
Trang 28UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD: TRAN QUOC HA
> Có thể đùng mô hình để tao nhiều videoclip khác mà không
phải tạo lại
z Góc độ quay chưa tot
e.Hướng Phat triên của mô hình:
Đề mô hình giông thực hơn có thê tao thêm các vệ tình của các hành tinh Tạo thêm các vành khí cho các hảnh tính một cách chị tiết hẻm Sao chối và các tiêu hành tỉnh
3.Mô hình2- Mô hình giải thích hiện tượng Nhật Nguyệt thực:
a.Mô hình lý thuyết theo sách giáo khoa :
Ta đã biết hiện tượng Nhật Nguyệt Thực là hiện tượng che khuất lần nhau giữa 3 thiên thẻ: Mặt Trời,Mặt trăng,và Trái Dat.Trai Dat thi xoay quanh Mặt Trời còn mặt trăng thì xoay quanh trái đất.Nếu 3 thiên thé nay thang hang
thi xảy ra hiện tượng Nhật Nguyệt thực.Khi mặt trăng ở giữa thì một khu vực trai dat bị che khuất mặt trời.ta có hiện tượng Nhật thực.khi Trái Đất ở giữa
thi bóng của nó che khuất mặt trăng làm mặt trăng bị che tối dù ở đêm rằm ,đó
là nguyệt thực.Chúng ta cùng đã biết ,sở dĩ mặt trang che khuất được mặt trời
đủ nó rất nhỏ so với mặt trời là do tỉ lệ giữa bán kính mặt trăng và mặt trời
đúng bảng tỉ lệ khỏang cách giữa chúng và trái đất “Nhưng nều đúng như vậy thi vào hàng tháng vào các kì giao hội và xung đôi ba thiên thê luôn thăng
hàng ,tức lả mỗi tháng đều có 2 lần nhật nguyệt thực Tại sao thực tế lại không
đúng như vậy ?Nguyên nhân là do 2 mặt phăng Hòang đạo và bạch đạo không
trùng nhau mà lệch một góc 5 độ 9` Vì vậy chỉ khi nào mặt trời ,mặt trăng
giao hội hay xung đối trên tiết tuyến thì chúng mới thăng hàng Thực tế do kích thước các thiên thể khá lớn nên số lần nhật nguyệt thưc xảy ra nhiều hơn 2 lần trong năm.Tóm lại, trong suốt một năm dương lịch có thể có tối đa 7 nhật-nguyệt thực (5 nhật+2 nguyệt hoặc4 nhật +2 nguyệt )và tối thiểu là 2 thật
thực (Xin xem thêm điều kiện cụ thể xảy ra hiện tượng nhật nguyệt thực - Giáo trình Thiên Văn Học Đại Cương Ths Trần Quốc Hà ,trl44)
*Mô tả hiện tượng :
-Nhật Thực :tùy vào vị trí quan sát ,vào vị trỉ của mặt trăng, mặt trời trên qũy đạo và tủy thời điểm mà ta có thê quan sát nhật thực khác nhau Đó
có thể là nhật thực tòan phần hoặc nhật thực hình khuyên Ban đầu, bóng của
mặt trăng sẽ in lên bờ phải của mặt trời sau đó nó lẫn dần vào cho đến khi mặt trời bị che khuất hòan tòan (trong trường hợp nhật thực tỏan phần )hoặc còn một vòng nhỏ bên ngoài (trong trường hợp nhật thực hình khuyên ).Cuôi
cùng, mặt trăng dần ra khỏi mặt trời kết thúc qúa trình kéo dai khoang 2h
30°.Deé Nhật thực tòan phân xảy ra tại một vùng lập lại là khá lâu khoảng 200
đến 300 năm Chính vì thế chứng kiến hiện tượng nhật thực trong một đời
người là khá hiểm hoi Bản thân học sinh, sinh viên cũng có thể chưa từng
Trang 29
-27-UNG D-27-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD; TRAN QUOC HA
chứng kién Do d6, néu durge mé ta trực quan sẽ đem lại nhiều thích thủ và sự
am hiệu hơn cho học sinh
“Nguy ệt thực :vào các thời ki trang tron nều mặt trăng di chuyển vào vùng tôi của trái đất Thì khi đó ‘mat trang khong con phan chiéu anh sang tur mặt trời nữa (bị bóng của trái đất che khuất )do đỏ mặt trăng trở nên tôi Do
kích thước mặt trằng nhỏ hơn so với trấi đất nên hiện tượng nguyệt thực xảy ra kha lau ,, Khoang | 6 giờ Ban đâu, bóng của trái dat sẽ in lên bờ trái của mặt
trăng ,lắn dân cho đến khi che khuất hoàn toàn mặt trăng Do hiện tượng khúc
xạ ánh xạ của khí quy én trái dat nên mặt trăng khơng hồn toản đen mà có
mau do sam.Khi mat trăng ở xa trái đất nên không hoản toản ở trong vùng chủy tôi ta có nguyệt thực một phần
b.mô hỉnh thực hiện :
Do không lập trình chính xác qũy đạo của mặt trăng nên việc mô tả
chuyên động của mat trang, trai đất, mặt trời còn chưa chính xác Mặt khác, kích thước của mặt trời lả rất lớn so với mặt trăng, trái đất ;ti lệ khoảng cách giữa chúng cũng lớn Để mô tả chúng theo kích thước thật trên máy tính là điều rất khó O phan này tôi chủ động thực hiện một đoạn video nhỏ trình bày chuyên động mặt trời , mặt trăng , trái đất trong vòng I chu kỉ quay của trái
dat.Mat trang chuyén dong khoang I2 vòng Và thực hiện giả lập một cảnh nhật thực và một đoạn ngắn mô tả sự chuyên động vào vùng tôi trái đất của
mật trăng đẻ giải thích hiện tượng nguyệt thực
Đề giải thích số vấn để về nhật nguyệt thực xảy ra trong vòng một năm cần phải giải bài tóan chuyển động 3 vật khá phức tạp và cần rất nhiều sự tính toán Tuy nhiên để giải thích cho học sinh một số vấn đề đơn giản như sự chênh lệch góc giữa bạch đạo và hòang đạo ảnh hưởng như thế nào việc gây
ra hiện tựo ng nhật nguyệt thực thì ak thiết ta phải vào trong chương trình
Maya ,và biết Maya Đó cũng là khó khăn lớn so với việc trình diễn một đoạn phim giải thích
Trang 30
ỨNG DỤNG TIÌN HỌC TRONG GIANG DẠY THIÊN VĂN _ GVHĐ:TRẢN QUỐC HÀ c.Các bước tiền hành thực hiện mô hình:
> Tạo Mặt trời trải đất, mặt trăng các quỹ đạo của chúng
Trang 31-UNG D-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD: TRAN QUOC HA > Tạo chuyên động của trái đât xung quanh mặt trời
Trang 32
-UNG D-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN _ GVHDĐ:TRÁN QUỐC HÀ
> Dùng lệnh trên thanh công cụ tạo các chuyên động của trái đất và mặt
tring trên quỹ đạo của chúng Tính toán cho phủ hợp.Lưu ý,trong một chu ky quay của trái đất thì mặt trăng chuyên động khoảng 12 vòng.Ta diéu chinh trong graph editor
TULARE OULU MeL General Editors Rendering Editors Relationship sdbers T ab Settings/Preferences ee | Dope Sheet Attribute Editor Blend Shape Hypergraph Paint Effects UV Texture Editor Expression Editor Device Editor View Arrangement Saved Layouts
Save Current Layout Frame Al in All Views
Frame Selection in All Views F
Mininize Appication Raise Main Window Raise Application Windows
Trang 33
-3I-UNG D-3I-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN = GVHD: TRAN QUOC HA
hình 18 :Mô hinh tạo ra
> Gắn map cho các thiên thẻ,
Trang 34
iNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD:TRÁN QUỐC HÀ
> lam phong nén,Tao anh sang cho mat trời
Trang 35UNG DUNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD- TRAN QUOC HA
» M6 hinh duoc render
o œ 5 a 8 s3
mat Joe Gen owe Psevewss Sk Sow 7
ty GA wel Pere 1M AAR Uh ire CR Thuyt eerie (nate on <
> Tạo cảnh mặt trăng quay xung quanh trái đất đề giải thích hiện tượng nguyệt thực-nhật thực( Tương tự)
Trang 36Hình 20:trái đật và mặt trăng
> Trái đất sau khi thực hiện hiệu ứng nói
Trang 37
15‹-UNG D15‹-UNG TIN HOC TRONG GIANG DAY THIEN VAN GVHD- TRAN QUOC HA
» Tao canh mat trang che mat trời(tương
_hinh 20:mét trang che mat trời
» Ding premier ket ndi 3 đoạn phim tạo hiệu ứng âm thanh ta được một videoclip dùng giải thích hiện tượng nhật nguyệt thực
*giới thiệu mô hình:
Xin xem M6 Hinhtrong CD kém theo trong nhatnguyetthuc mb( lưu ý chỉ có thể xem được trong Maya).Nếu không có phần mềm Maya xin xem
videoclip của nó nhatnguyet.avi)
d.Ưu khuyết điểm của mô hình:
> Do kích thước thiên thê đã được thay đôi nên mô hình dê quan sát hơn nhưng không đảm bảo tính thực
> Chưa giải thích rõ được số lần nhật nguyệt thực trên thực tế sai
biệt so với theo lý thuyết
> Chưa giúp học sinh phân biệt các trường hợp nhật thực ,nguyệt thực
> Mô hình chỉ có thể được xem xét trong Maya.Khi đưa qua máy khác chỉ có thê xem videoclip
> Các map trong mô hình làm chưa được tốt
Mô hình có tính trực quan có thê áp dụng được cho việc giảng
dạy
Trang 38
-%-ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG GIANG DẠY THIÊN VĂN _ GVHĐ:TRẢN QUỐC HÀ
> Có thể dùng mô hình để tao nhiều videoclip khác mà không
phải tạo lại
> Góc độ quay chưa tốt
c.Hướng Phát triên của mô hình: 3 6
Mô hình sẽ tốt hơn nêu đâu tư kĩ vào map.Nêu két hợp được với việc lập trình đẻ giải quyết được bải toán chuyên động của 3 vật thi việc
giải thích vấn đề sẽ tốt hơn nhiều 1/ Mô hình 3_Mô hình Thiên cầu :
a/Những khó khăn khi giảng day thiên cầu
*Thiên cầu :
+Thién cầu là một mặt cầu tưởng tượng có tâm là nơi ta quan sát,có bán kính vô cùng lớn và các thiên thể phân bổ ở mặt trong quả cầu đó ,
+Các đường, điểm cơ bản của thiên cầu :
“Thiên đỉnh _ Thiên để :đường thẳng đứng đi qua đầu người quan sát cắt thiên cầu tại điểm Z trên đỉnh đầu gọi là Thiên Dinh điểm Z' dưới chân gọi là thiên để
Đường chân trời : là mặt phẳng vuông góc với OZ (tiếp tuyến với mặt đất) gọi là Mặt phẳng chân trời
.Thién cuc :do trái đất quay nên ta có cảm giác thấy
thiên cầu song song với trục quay của trái đất, gọi là thiên cực PP'
.Xích đạo trời : là mặt phẳng qua tâm vuông góc với thiên cực .Kinh tuyến trời : là vòng tròn đi qua thiên đỉnh và thiên cực .Vòng giờ: làvòng đi qua thiên cực và vuông góc với xích đạo trời ,
.Vòng thẳng đứng :là các vòng đi qua thiên đỉnh
thiên để vuông góc với đường chân trời
(Xem thêm ở các tài liệu thiên văn )
*Khó khăn:
Do thiên cầu là một mặt cẩu tưởng tượng.Nên để học sinh tưởng
tượng ra thiên cầu là một điểu rất khó khăn Các đường, các điểm điều
không có thực trong thực tế Việc qua sát vào ban đêm cũng không phải là
cách tốt nhất bởi thời gian để cảm nhận được sự chuyển động của các sao (
vòng nhật động )là dài Nếu ta trình bày “chay” trên bảng thì do hình vẻ
Trang 39
-37-UNG DỤNG TIN HỌC TRONG GIANG DẠY THIÊNVẤN GVHĐ:TRÁN QUỐC HA
trình bày bởi 2chiểu nên hạn chế khả năng tưởng tượng của học sinh tất
nhiên sé giảm sư hứng thú gây cho học sinh một cảm giác gượng ép
Hiện nay một số mô hình thiên cẩu cũng được chế tạo bằng platic khá
trực quan , Tuy nhiên chỉ có thể quan sát ở phía ngoài thiên cầu còn việc
quan sắt bên trong là điều không thể
-Với mong muốn xoá những hạn chế đó và giúp học sinh nắm rõ hơn
các toa độ xác định vị trí sao trên thiên cầu ,Tôi đã thử thiết kế 3 mô hình
thiên cầu ứng với ba hệ toa độ : Hệ toa độ chân trời ,hệ toạ độ xích đạo | hệ toa độ xích đạo 2
Do thời gian quá ngắn Tôi chỉ mới thực hiện trên Maya mà chưa kết
xuất ra phim Tuy nhiên ,để giảng dạy thiên cầu mà trình diển phim làđiều
không nên, bởi mức độ trừu tượng khá cao, cần nhiều thời gian và cách tiếp
cận hợp lí Do đó để giảng dạy phẩn này thiết nghĩ chúng ta chỉ có thể sử
dụng trong chính Maya
Thực ra ,vẫn còn một cách nữa để mô hình có thẻ phổ biến hơn , đó là
tạo tương tác với mô hình bằng ngôn ngữ lập trình Nhưng .như đã thú
nhận từ đầu là khả năng lập trình của tôi còn hạn chế nên không thể thực hiện
Trang 40
-38-UNG D-38-UNG TIN HQC TRONG GIANG DAY THIEN VAN — GVHD; TRAN QUOC HA
*Cách tạo mô hình thiên cầu trong Maya:
b.Hệ tọa độ chân trời:
Tạo thiên câu,với các vòng cơ bản:đường chân trời.kinh tuyến trên;các điểm cơ ban:thién đình điểm nam
Hình 22:thiên cầu với hệ tọa độ chân trời