物理学综合专题：系外行星研究：寻找另外一个“地球”基于力学、运动学与电磁学的天体物理综合研究【高中组】

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2024-05-17

　　开始日期: 2024-06-22

　　课时安排: 7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

　　适合人群

　　适合年级 (Grade): 高中生

　　适合专业 (Major): 天体物理、天文学、地球物理与行星科学、星系宇宙学、地球系统科学等专业或者希望修读相关专业的学生;

　　需要具备物理学基础，包括基本的运动学、动力学和原子结构知识;

　　建议选修: 物理：经典力学

　　导师介绍

　　Caroline

　　牛津大学 University of Oxford终身正教授

Caroline

　　Caroline导师现任牛津大学物理学终身正教授，她在法国获得博士学位后，在英国和美国进行了博士后研究工作。 2012年，正式加入牛津大学，自2018年开始，担任牛津大学研究生院院长并负责招生工作。并担任上海交通大学客座教授，曾任普林斯顿大学客座教授，巴黎第六大学教授等。导师在校教授包括电磁学在内的多门物理课程，目前在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society等国际顶级学术SCI期刊发表论文超过84篇，总引用量超过2500次。

　　任职学校

　　牛津大学(University of Oxford)建校于1167年，是世界范围内历史最为悠久的大学之一，是英国Top2高校、G5名校。牛津大学享有世界声誉，在英国社会和高等教育系统中具有极其重要的地位，同时具有广泛的世界性影响。许多青年学子都以到牛津大学深造为理想。牛津大学在天体物理领域拥有崇高的学术地位以及广泛的社会影响力。学校位列2020年THE世界大学排名首位，2020QS世界大学排名第4，2020U.S.News世界大学排名第5。

　　项目背景

　　康德曾说过，宇宙间有两样东西，你越思考它，它在你心中涌出来敬畏和伟大就越加强烈，那就是：头顶的星空和我们内心的道德律。浩瀚无垠的宇宙自古以来就是最令人类产生无限遐思的地方，也是富有诗意和哲理的地方。劳伦斯·M·克劳斯曾说过，你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星，形成你左手的原子，可能与右手的来自不同的恒星;你的一切都是星辰。众所周知，星系的恒星都在绕着星系中心公转，恒星距离星系中心的位置不同的话，它的公转速度也大不相同。从围绕恒星移动的行星到围绕行星移动的卫星和相互环绕轨道上的黑洞，在宇宙中随处可见轨道运动的例子。本课程将解释如何利用轨道计算推测星球轨道原理、人造卫星轨道周期、月球轨道等，如何利用天文观测来推断遥远恒星周围行星的存在，带领学生探究宇宙的奥秘。

　　项目介绍

　　项目将从力学基本原理入手，介绍宇宙中随处可见轨道运动，以围绕恒星移动的行星、围绕行星移动的卫星和相互环绕轨道上的黑洞为例，探究轨道计算原理。并带领学生探究恒星周围是否有行星的存在。学生将在项目中学会如何通过计算完成星际探测器轨道设定，以及如何通过天文观测推断恒星周围行星的存在，寻找系外行星。在项目结束时，学生将提交项目报告，进行成果展示。

　　个性化研究课题参考：

　　木星探测器轨道计算中的动力学研究

　　系外行星研究：寻找另一个地球

　　天体测量法探测系外行星

　　项目大纲

　　力学基本原理 Fundamentals of Mechanics and general principles

　　轨道计算 Calculation of orbits

　　轨道计算中的动力学研究 Dynamic Research on the Orbital Calculation

　　太阳系外行星的探测 Detection of extrasolar planets

　　项目回顾与成果展示 Program review and presentation

　　论文辅导 Project Deliverables Tutoring

　　项目收获