制作造父变星的精确模型-天文学DIY-G

太空很大，很大。从天文学角度来说，甚至可以说。这与该项目无关，我只是想使用双关语。

夜空中有很多星星也就不足为奇了。然而，使天文学或天文学领域的新手感到惊讶的是，他们发现有许多不同类型的恒星。一种特殊的类型称为造父变星，它们合而为一，美丽，有趣且有用。造父变星一目了然，但是如果您连续几个晚上观察到一个造父变星，您会发现它似乎是脉动的，在几天的过程中，它的亮度会变暗，然后变得更亮。观察足够长的时间，您会发现这些“脉动周期”没有改变。这就是造父变星独特而有用的原因-证明了它们的脉动周期与它们的大小直接相关，因此，如果我们计算一下恒星从明亮变为暗淡再返回所需的时间，我们就可以知道它的大小。然后，我们可以使用它来找出有关恒星的更多信息，例如恒星的距离，实际亮度（亮度）等。这是您了解该项目进展的全部知识，但是如果您有兴趣，去看看这对造父变星维基百科页面：https://en.wikipedia.org/wiki/Cepheid_variable。

另外，只是为了好玩，您能找出我在这个项目中建模的造父变星吗？（线索在上图中，答案在最后一部分中）

材料清单：

-纸（18x54cm或7.1x21.3“）

-Arduino UNO及其电缆

-白色LED x3

-220Ω电阻器x3

-2x16段LCD

-一个10kΩ电位器

-无焊面包板

-MM面包板电线x12

-MF面包板电线x18

-9v电池和电源连接器

-一些硬纸板

-500毫升塑料瓶

-黑色颜料和Sharpie（记号笔）

-美纹纸胶带

-强力胶和热胶（这里也需要胶枪）

- 剪刀

要解决的第一个问题是恒星本身：我们如何制作一个既美观又可以透光的大致球形的物体？我决定折纸实现，因此在网上寻找折纸教程。我发现了很多，但是它们要么非常困难，要么被错误地宣传（严重的是，我在Google上发现的长方体“球体”数量令人不安）。但是，过了一会儿，我发现了自己喜欢的一个，经过几次练习后，相对容易实现。说明如下，并且在上面的图像中有一个用于折叠的模板。

1.将您的纸张折成24条相等的小条。我建议将其分成3个部分，然后将每个部分对折。继续减半直到总共有24个矩形部分。褶皱应该在纸上形成很小的凹痕。（请参见图2中的红线）。

2.翻转纸张，并在纸张的右上角做一个标记。然后数4折，并在第四折的底部再做一个标记。在这两个标记之间进行对角折叠。然后将标记移动两个笔直的折痕，然后在那儿再做一个对角折痕。继续进行此操作，直到到达本文末尾为止。（请参阅第二个图像中的绿线）。

3.到达纸张末端后，进行相同的折叠，但朝相反的方向倾斜。（即从左上角开始，并从相反的方向重复步骤2的对角线折叠）。请参阅上方第二张图片中的蓝线。

4.找到右边缘的中心并标记。然后将对角折线折叠到笔直折线的底部两次。然后从该笔直折的顶部到边缘的中间再折一次。对左边缘重复此操作，再次在直折的顶部和底部两折。（有关指导，请参阅第二个图像中的棕色线）。

5.最后，您将需要折叠纸张以制作球形。我建议您仔细检查所有折痕，以确保它们定义明确。查看最后一张图像以进行指导，折叠纸张，使标记为A的三角形的面接触B三角形的面。在第一组折叠之后，短边应弯曲成半圆，当您折叠完所有内容后，结果应松开，成为图4中的桥形。

6.要从桥到球体，请连接桥的两端。为此，我将两端的第一个钻石的面彼此贴在一起并将它们粘合在一起。将两个面保持在一起，并在它们之间放几滴强力胶，以将它们固定到位。最后，将一滴强力胶滴在恒星顶端，以确保恒星顶部所有点的安全。我建议为此使用强力胶水，因为胶水慢慢变干并且您开始质疑自己的生活选择时，您不必将纸张粘在一起很久。底部是电线进入的地方，因此请保持打开状态。

我发现让星星成为这个项目中最复杂的部分，但是一旦我掌握了如何将纸张折叠在一起的方法，那就还不错。我个人认为这个球的难度为3张纸。玩得开心，不要沮丧地尖叫。

为了打基础，我从几周前回来的复活节彩蛋盒中发现的小摇篮开始。我只是将它里面翻了一下，修剪成7厘米（2.8英寸）高，然后涂成黑色。您可能没有这个奇怪的特殊物品，所以我为您制作了一个粗略的模板来制作您自己的模板从纸板中取出（请参见图2）。完成后，在顶面的细端切一个直径为4厘米（1.6英寸）的圆孔，中心距顶部约3.5厘米（1.4英寸）。边缘（图4）。然后在距底部边缘0.5cm（0.2“）的中心切一个7x2.5cm（2.8x0.1”）的矩形孔。光将穿过圆形孔，而LCD穿过矩形孔。

接下来，我们需要一些东西来固定星星。我选择不直接将其放置在孔中，因为星型并不能完全覆盖孔，因此我们可以看到底座内部的电路，如果您问我的话，这做工还比较差。为了解决这个问题，您需要从500毫升水瓶的顶部（从顶部开始约4厘米的切口，图6）上的圆顶并将其涂成黑色（图8）。我在我的窗户上留了一个小窗口，这样我仍然可以看到恒星的底部。我认为这比底部消失在深渊中更好。我发现黑色涂料不能很好地粘附在瓶子上，因此在添加颜色之前，我先在底漆上涂了一层涂料（图7）。不幸的是，我使用了油性底漆，结果几乎和以前一样光滑。不要使用油性底漆。

绘画后，我做了一小撮纸并将其涂成黑色。然后如图9所示，用热胶将其粘贴到瓶子的颈部。这样做的目的是在电线穿过孔并进入星体时对它们进行伪装，因此管子必须足够高以隐藏所有裸露的电线，而当我们将星体放置在星体中时，其高度还不能高到使星体移位。瓶盖（我将瓶切成的高度为3.5厘米/1.4英寸）。如果您没有在瓶中开窗，则不需要管。

最后一步是将支撑固定在底座的孔中。将热胶涂在盒子的下面，以免看到难看的乱七八糟的东西（图10）。

完成底座的组装后，请使用沙皮球涂抹油漆未达到的任何位置。但是，不要过度使用标记笔，它会比油漆更光洁，并且会大量显示。但是这里和那里有一些点很好。

在下面的附件中，您应该找到电子产品的代码。只需下载并将其安装在您的Arduino上即可。如果您没有Arduino IDE，则可以在此处（https://www.arduino.cc/en/main/software）下载正式版本。只需选择最适合您的设备和操作系统的版本即可（对于Windows 7及更高版本，我使用1.8.12版本）。

在将程序上传到开发板上之前，您还需要拥有LiquidCrystal库。如果您还没有此库，请在下面使用我的库的链接。只需下载.zip文件，然后将其放在与arduino草图相同的文件夹中即可。无需解压缩。如果程序没有运行，则这里（https://www.arduino.cc/en/guide/libraries）是安装和运行库的官方arduino指南。

LCD（https://www.arduinolibraries.info/libraries/liquid-crystal）库。（我没有制作此库，但它与该项目很好地兼容。只需转到链接并从“下载”部分下下载1.0.7版。完整的版权归图书馆的作者所有，而不是我本人）。

附件

• Cepheid_Lamp_Project.ino

第一张图片是项目的电路图。您应该注意的一件事是，LED固定在电线的末端，以便在星形内将其连接到面包板上。您应该为此使用MF线，也应为LCD使用。但是，正如您可能在第二幅图像中可以看到的那样，我手头上没有足够的MF导线来进行所有连接，因此我临时准备了电工胶带和蓝钉。我用胶带将电线固定在LED腿上（图3），并使用蓝钉将电线固定在LCD引脚上，因为它们不断脱落，这可能是因为引脚太小而无法使胶带牢固地粘住足以支撑电线的重量。您应该使用MF电线，这样压力要小得多。另外，对电线进行颜色编码，可以减少混乱。

从第二幅图中可以看出，我使用9v电池为主板供电，因为通过计算机电缆为主板供电很麻烦。

电位器设置为最大值（〜5kΩ）的一半左右，这为屏幕提供了良好的对比度。

现在我们已经准备好星形，底座和电路，现在该组装所有东西以创建模型了。我要做的第一件事是将基座放在电路上方，并将LCD放入我们为其切割的插槽中。为了确保它不会滑出，我在一条较短的蓝色粘性涂层上涂了较短的边缘。这具有隐藏LCD背光和将屏幕固定到位的双重好处。（注意：确保将其插入时，显示屏朝向正确的方向，否则会遇到难以辨认的问题。这不会很有趣。）

接下来，我们需要将LED穿过底座顶部的孔，然后送入星体底部的孔中。尝试将LED保持在恒星的中心，否则，您将能够在恒星的表面上看到明亮的斑点，看起来并不太好。一旦LED进入恒星内部，只需将其放在瓶子的边缘，它将坐紧。

最后，连接电池并将其隐藏在面包板旁边的底座内。现在您有了北极星Aa的精确模型，北极星Aa是构成北极星的三颗星之一（是的，您没看错。在空间上，我们称之为北极星的点实际上是三颗星的组合光：北极星Aa， Ab和B。因为它们相距约433光年，所以它们似乎是天空中的单个点。

另外，我应该说这个项目的精度与以瓦特为单位的LED和北极星的光度有关。每个LED的功率为0.023 W（总计0.069 W），恒星的光度比太阳的3.83 x 10 ^ 26 W大1260倍（因此Polaris的光度为4.84 x 10 ^ 27 W）。

希望您喜欢阅读有关该项目的信息，请一键三连！