像科学家那样思考，像科学家那样探索。知识能力方法并重，动手动脑趣味无穷。

从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集证据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。

第三版的《科学探索者》更加生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会。令人兴奋的最新科学内容，赏心悦目的文字、图片以及丰富多彩的探究活动……所有这一切都将激发学生的想象力和求知欲，让他们完全沉浸到科学的世界中。本书是其中分册《天文学》。本书由帕迪利亚主编。

《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。本书是其中分册《天文学》。

《天文学》中有对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，书中的一切都会激发学生的想象力和求知欲。本书由帕迪利亚主编。

科学事业研究太阳的天文学家

第1章 地球、月球和太阳

 第1节 太空中的地球

 第2节 与物理学的综合引力与运动

 第3节 相、食和潮汐

 第4节 地球的卫星——月球

第2章 探索太空

 第1节 与物理学的综合火箭科学

 第2节 太空计划

 第3节 今天的太空探索

 第4节 技术与设计太空技术在地球上的应用

第3章 太阳系

 第1节 观测太阳系

 第2节 太阳

 第3节 内行星

 第4节 外行星

 第5节 彗星、小行星和流星

 第6节 与生命科学的综合地球以外还有生命吗

第4章 恒星、星系和宇宙

 第1节 技术与设计望远镜

 第2节 恒星的特征

 第3节 恒星的寿命

 第4节 恒星系统和星系

 第5节 膨胀中的宇宙

 跨学科探索

 火星之旅

参考资料

技能手册

 像科学家那样思考

 科学测量

 科学探究

 技术设计

 绘制图表

 数学工具

 阅读理解

附录A 实验室安全守则

附录B 星图

伦纳德·斯特罗恩从小就立志成为一名天文学家。“有趣的是，我原以为我会成为一名用望远镜观测夜空的天文学家，每天晚上爬到山顶，观测夜空中的繁星。”

后来，伦纳德并没有研究夜空中的繁星。“我成了一名在白天工作的天文学家，我观测的是太阳。”而且，他使用的观测仪器也不在山顶上，而是位于地球和太阳之间的探测器上。这个探测器的名字是SOHO(太阳和太阳风层探测器)。

“太阳并不总是一个发着黄色光芒的火球。”伦纳德说，“它始终处于变化之中，而且变化的频率很高，它会向太空中喷射出巨大的气体粒子团。在数天后，这些粒子就能闯入地球的大气层，从而在天空中形成炫目的极光。这些粒子还会干扰无线电波，导致手机和其他无线通信系统停止工作。而且，它们还可能让我们的电力系统遭到破坏。太阳引起的这一切太空气候的变化还会影响通信、气象卫星和军事行动。”

伦纳德·斯特罗恩访谈

你是如何对天文学产生兴趣的？

我在很小的时候就迷上它了。当我在华盛顿特区念小学二年级的时候，一些高中生曾给我们播放过有关星星的幻灯片。从那时起，我就开始阅读天文学教科书和科幻小说。我曾幻想过自己生活在火星上，或到黑洞旅行，或者以光速飞行等情景。当我读七年级时，我央求爸爸给我买了一架天文望远镜。在每个清朗的夜晚，我都会带上它去观察夜空中的星星。

你研究太阳的什么？

我的研究工作包括日冕和太阳风的成因。日冕是炙热的太阳大气的最外层。就像地球有大气层一样，太阳也有一个大气层。但是，太阳是一个炽热的气体星球，里面没有固体表面。我们所谓的“太阳表层”是指大多数实际能看到的球面。太阳的大部分质量位于我们可以看到的球体的内部。在这个可见球体的外面分布着日冕，它的温度很高，大约为100万到200万摄氏度。

由于日冕的超高温度，其内部的大多数原子都已经电离成质子、原子核、带负电的电子等粒子。高温还迫使这些粒子从太阳逃逸到太空中。这些逃逸粒子的速度极大，达到每秒800千米，并形成太阳风。它吹过地球，吹过所有行星，一直到达太阳系的边缘。

为什么不能从地球上观察到日冕？

研究太阳的最好方法是观察它释放出来的所有光和能量，而不仅仅是我们肉眼所见的可见光。光球层是太阳的表层，大部分的可见光便是由光球层所释放的。日冕的温度更高，它所释放的光大多是不可见光，例如紫外线和x射线。我们只能通过特殊的仪器来“观察”这些不可见光。

但是，地球的大气层会吸收大部分的紫外线，因此，如果你想用仪器来测量太阳发出的不可见光，就不得不将这些测量仪器放到地球大气层之外的太空中。

这就是说，我们必须到达地球大气层之外，也就是SOHO所在的地方才能更好地观测太阳。SOHO始终位于太阳和地球之间，它能够每天24小时不问断地观测太阳。那里没有日食、没有大气层，你能观测到所有波长的光。这就是在太空中观测太阳的最大好处。

你们使用什么仪器？

我们使用的仪器被称为紫外线日冕分光仪(UVCS)，它既是一个日冕观测仪，又是一个光谱仪。日冕观测仪可以过滤掉太阳的强光，从而让人们看到一个较弱的日冕，光谱仪可以将日冕发出的成分复杂的光分解为光谱线并加以分析。在不同温度下，太阳中的不同元素拥有不同的光谱线。通过观察这些光谱线，我们就能判断出日冕中含有哪些粒子，这些粒子的温度为多少，以及它们的运动速度。

这一切都发生在SOHO上吗？

当然，每天我们都会通过无线电波发送指令，将仪器指向特定的观测目标。这一切均发生在美国国家航空航天局位于马里兰州的戈达德航天中心。那里有三位员工专门负责与SOHO“通话”。

像SOH0这样的项目需要来自全美国甚至全世界的人才。除了美国，SOHO团队的成员还来自意大利、俄罗斯、中国以及巴勒斯坦。这是一个真正的国际大项目。我们在一起工作，经常讨论问题。  还有哪些悬而未决的问题？

一仑较大的问题是什么让日冕变得如此炽热。乍一听起来，这个问题似乎毫无意义。太阳的核心区域非常炽热，温度高达3000万摄氏度。越是远离核心区域，太阳的温度就越低，在太阳表面，它的温度约为6000摄氏度。但是不知道为什么，太阳表面之外的日冕的温度却又陡然升高到了几百万摄氏度。这就像把手从一堆篝火旁移开，你原本以为会变得凉快一些，可结果它的温度变得更高了。通过UVCS仪器，我们能够观测日冕中各种粒子发出的光，并有可能找出事实的真相。

由于太阳风是从日冕吹向太空的，所以我们还希望了解日冕中发生了什么。我们想知道日冕中的粒子是如何加速形成太阳风的。在未来，我们还希望能够预测日冕中的大爆炸，从而预测太空天气。正是这些大爆炸将气体粒子团抛向太空，从而干扰了地磁场。P0-3

我知道，你们将会发现这一版《科学探索者》生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会，你们将会完全沉浸到科学的世界中。《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！请让我梳理一下这套书的特色，尤其是其中对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，这一切都会激发学生的想象力和求知欲。

探究 探究是科学教育的灵魂，也是《科学探索者》的核心。从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集数据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。这些科学态度、解决问题的方式以及技能加在一起就是科学探究。

《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。探究在《科学探索者》中占有举足轻重的地位，因此我在本文后面附上一篇短文专门来介绍它的本质特点和核心问题。

最新科学内容 《科学探索者》的一个主要特色就是对于科学内容的深度呈现。像波、地球结构、天气和动植物等重要主题，均以系统的引人八胜的方式呈现出来，并通过生动有趣的例子介绍给学生。该套书会慢慢引导学生理解重要概念和原理，在提供给学生翔实有力的证据的同时，又让他们关注科学的核心概念。这不是被弱化的科学，而是为积极的探究型的学习者准备的科学。

启发性的图表、文字和图片 《科学探索者》的文字通过提出问题、设置困境、援引不合常理的事实以及列举学生感兴趣的例子来吸引学习者。这种文字引人人胜，能够促使学生积极地理解各种概念。每页均包含有启发性的图片和图表，这些图片和图表与文字内容息息相关，有助于学生全面理解内容。但是，这些图片和图表并非仅作装饰之用，它们还为学生提供了视觉学习的方式，有助于他们刘重要科学概念建立印象并形成理解。图解也具有类似的作用，很多图解要求学生解释图表，从而与概念互动。图表还让学生跟踪像水循环这样的过程，或观察微小的、肉眼看不见的粒子之间是如何互动的。简而言之，文字和图表相得益彰，能够让学生深刻理解科学内容。

鼓励动手和动脑活动 科学要求学生通过动手活动积极参与其中。《科学探索者》提供了丰富多彩的活动来帮助学生理解他们学习的知识。

“探索活动”设置于每章开头。这些简单的活动可帮助学生回忆他们已有的知识，或提供给他们数据，帮助他们更好地学习内容。例如，在一个探索活动中，让学生通过观察一个河流模型来做出各种推断。在另一个探索活动中，让学生玩弄各种乐器，从而了解声音是如何产生的。

“本章课题”让学生有机会长期、深入和全面地探究有趣的科学问题。在为期几周的时间里，学生建立和测试抗震模型，或制作喂鸟器以及观察和记录鸟类的行为。 “本章课题”让学生体验到了真正的科学是什么以及真正的科学家在做什么。

“生活实验室”和“技能实验室”需要一堂谋的时间。它们能够帮助学生训练各项探究技能，并进行实验。在一次实验中，学生得到了有关太阳黑子的数据，并被要求根据这些数据来绘制图表，然后推断未来30年中太阳黑子活动的高峰期。在另一次实验中，学生自己设计实验步骤，并确定学习无意义的音节是否比学习有意义的词汇更艰难。

“试一试”“技能训练”和“家庭活动”均是一些简单的活动，可让学生研究某个科学概念并向别人展示自己的研究成果。在一次活动中，要求学生在一个金属勺的末端系上细绳，并将细绳放置到他们的耳边，然后用不同的物体敲击勺子，从而研究产生的声音。

我很高兴在中国出版《科学探索者》。我知道，像美国学生一样，中国学生也将会发现这套书的趣味。更重要的是，中国学生将会从《科学探索者》中获益良多。祝你们好运！