东北师范大学物理学院物理学师范专业国家级实验教学示范中心以学院天文台等资源为核心依托，深耕天文实验特色教学建设多年，在三级实验教学体系中创新性打造天文特色实验模块，为学院各专业学生搭建了理论与实践融合的优质平台。本课程指导教师为中心天文实验室主任崔士举老师，在其专业引领与悉心指导下，同学们以饱满的热情投身天文实验探索，将天文物理相关理论知识转化为具象化的实践操作，在星象观测、天体数据处理、天文仪器调试等一系列实验环节中锤炼专业技能、提升科学素养。作为学院实验教学特色项目，该天文实验课程始终坚守“理论与实验结合、教学与科研融合”的教改理念，依托天文台配备的高精度天文望远镜等先进教学设备，构建递进式实验教学体系。天文实验特色教学建设是中心落实“新师范”建设要求的重要举措，通过将前沿天文知识与师范教学实践相结合，不仅丰富了物理学师范专业的课程体系，更有效提升了学生的科学探究能力、实践创新能力和教育教学能力。截至目前，已有百余名学生通过该课程掌握了天文实验技能，在中小学科学教育、天文科普推广等领域展现出突出的专业优势。未来，中心将以更高标准深化天文实验教学改革，持续强化与国内顶尖科研院所、专业天文台的战略合作，积极引入前沿天文观测设备与优质教学资源，为学院培养兼具扎实专业功底、创新实践能力与跨学科视野的高质量复合型人才，筑牢更坚实的育人支撑。
以下为天文特色实验课程学生成果展示。崔士举老师指导本科生周旋等同学，在三级天文实验基础上，完成太阳、月球、土星、木星、彗星及深空天体的天文摄影观测。系列作品历时近1年半拍摄，除东北师范大学物理学院天文台外，还选取长春市区及周边野外观测点，以优化拍摄效果。
月球：海上生明月，九天揽星河
这张月球影像观测目标聚焦月球北半球两大标志性地貌单元——柏拉图环形山与高加索-亚平宁山脉。观测设备采用8寸施密特-卡塞格林式望远镜搭配QHY715C行星相机，通过施卡结构的2000mm长焦与IMX715传感器的小靶面获取月面细节，利用赤道仪月亮速完成目标跟踪，将相机参数设为16bit、保证30帧/秒帧率、全分辨率4K成像，最终使用Autostakkert!4软件对3000张单帧影像进行叠加处理，有效抑制大气抖动与设备噪声，获得具备分析价值的信噪比。
月球作为地球唯一的天然卫星，地月平均距离约38万公里，朔望月周期为29.5天。本影像拍摄于凸月阶段这一观测有利时段，此时光照角度能凸显月面地形起伏。拍摄核心目标之一柏拉图环形山（北纬51.6°、西经9.3°）是直径约101公里的古老撞击构造，形成于约38至39亿年前的酒海纪晚期，是典型的“典型的月海填充型撞击坑”。其直径达101公里，环形壁平均高度1.3公里，壁体完整陡峭，围合的坑底极为平坦且无中央峰——这种特征源于撞击后岩浆涌入坑腔填充形成，坑底留存的细微皱脊与小型次生撞击坑，记录了后续火山活动与小天体撞击的痕迹。
位于柏拉图环形山南部雨海对岸的高加索山脉与亚平宁山脉，沿雨海东缘及东南缘绵延分布，是38亿年前雨海大型撞击事件的直接产物，共同构成了雨海盆地的天然地形屏障。其中亚平宁山脉全长640公里，为月球最长山脉，山体峰峦陡峭，主峰惠更斯山海拔达5.4公里，山间分布着切割山体的狭窄月溪，裸露的岩层呈现出斜长岩地壳与玄武岩熔岩的分层结构；北侧的高加索山脉绵延400公里，坡度相对平缓，但发育有明显的断层构造，记录了盆地形成过程中的地壳挤压运动。两大山脉与柏拉图环形山的地理关联性，将撞击盆地形成、山脉抬升与后续火山活动串联成完整的地质演化链条。
图一 中下部最大的环形山即为柏拉图环形山
（8寸施密特-卡塞格林式望远镜，QHY715C行星相机。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台，2025.9.3）
图二 左上角为雨海，雨海东南边缘分布的即为高加索-亚平宁山脉
（8寸施密特-卡塞格林式望远镜，QHY715C行星相机。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台，2025.9.3）
土星：太阳系的“宇宙光环”
本次土星观测成果采用8寸施密特-卡塞格林式望远镜搭配QHY585C行星相机，在保证最大帧率（41帧/s）的曝光时间下采用最合适增益，叠加5000帧而成，当天视宁度极佳，特别适用于拍摄行星细节。
土星是太阳系第六颗行星，中国古代称其为“镇星”，其质量约为地球的92.5倍。这颗行星最引人注目的特征是环绕其周的明亮光环，使其成为太阳系中辨识度最高的天体之一。土星环由岩石、冰粒和尘埃构成，最宽处可达28万公里，厚度却平均仅为数十米。光环中存在一条清晰的黑色缝隙（即卡西尼环缝），将A环与B环明确分隔。科学家推测，目前处于相对稳定状态的土星环，将在未来数亿年内逐渐消散。
本次观测捕捉的“土星合月”，是指土星与月球角距离较近（通常小于5度）时形成的天文现象。此时两大天体在夜空中交相辉映，月球的银辉与土星的淡金色光晕及纤细光环形成鲜明对比，极具视觉冲击力。值得一提的是，这一现象观测门槛较低：使用高倍双筒望远镜或入门级天文设备，即可同时清晰观测到月面细节（如环形山、月海）与土星光环。
图三 土星照片 . 土星光环清晰可见
（8寸施密特-卡塞格林式望远镜，QHY585C行星相机.。周旋、翟泽明摄于东北师范大学物理学院天文台，2024.10.12）
图四 土星合月-土星与月球角距离较近时形成的天文现象
（11寸施密特-卡塞格林式望远镜，尼康全画幅单反相机。周旋、陈祎烜摄于东北师范大学物理学院天文台，2024.12.8）
木星：太阳系的“巨无霸”
本组影像记录了木星及木卫一凌木星和木卫二凌木卫一天文现象。观测设备依目标适配：木星采用星特朗C8施密特-卡塞格林式望远镜搭配QHY585相机；木卫一凌木星与木卫二凌木卫一则使用星特朗C11望远镜与QHY715C相机。参数设置以最大帧率为核心，通过调节增益平衡噪声与细节呈现，配合导星镜实现稳定追踪。
木星是太阳系第五颗行星，也是最大的气态巨行星，质量约为地球的318倍。其大气以氢和氦为主，布满标志性的明暗条带，以及存在数百年、规模超地球的“大红斑”风暴。本次捕捉的木卫一凌木星现象中，木星表面出现清晰黑斑：木卫一是木星最内侧的伽利略卫星，也是太阳系地质活动最剧烈的天体，拥有400余座活火山。影像中的“黑斑”并非木卫一本体，而是其投射的本影。
本次记录的卫星互凌事件是罕见的天体排列：作为第二颗伽利略卫星，木卫二从地球与木卫一之间穿过。木卫二被10-30公里厚的冰层覆盖，冰层下存在液态海洋，这一现象不仅极具视觉冲击力，更具科研价值：学生可通过观测结合开普勒第三定律测算卫星轨道参数和平均速度（木卫一绕木卫公转周期1.77天，木卫二为3.55天），并研究它们的引力相互作用——这种作用正是木卫一火山活动的能量来源。
图五 木星及其卫星
（8寸施密特-卡塞格林式望远镜，QHY585C行星相机。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台,2025.2.19）
图六 木卫一凌木 和 木卫二凌木卫一
（11寸施密特-卡塞格林式望远镜，QHY585C行星相机。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台，2025.10.1）
紫金山彗星：6万年一遇的星际访客
这幅彗星观测作品是学生的野外观测成果，核心目标为紫金山-阿特拉斯彗星（编号C/2023A3）。野外观测设备以“易操作”为核心：学生使用8×42双筒望远镜完成目标初定位，利用星野赤道仪与搭载85mm长焦镜头的单反相机进行成像。观测地点选在波特尔暗空等级2级的偏远区域，避开光污染干扰，并特意选择合适月夜开展观测，当天拍摄时明月初升，可为地景补光。
彗星是太阳系内的冰质小天体，结构由三部分构成：彗核（直径1至10公里的固态核心，含水分子冰、冻结气体及岩石颗粒）、彗发（彗星接近太阳时，冰物质升华形成的朦胧气层，延伸范围可达数千公里）与彗尾（受太阳风及辐射压推斥，向背离太阳方向延伸的气体尘埃流，延伸范围可达数十万公里）。这种结构赋予彗星独特的外观。
紫金山-阿特拉斯彗星（编号C/2023A3）由中国紫金山天文台于2023年1月发现，其起源于太阳系边缘的奥尔特云——一个包裹太阳系的球状冰质天体库，公转周期长达约6万年。在2024至2025年的回归周期中，良好天气条件下肉眼即可见其壮观的长彗尾。对我们这一代人类而言，这是此生唯一一次见证它回归的机会。
图七 紫金山-阿特拉斯彗星（编号C/2023A3）
（星野赤道仪，全画幅相机.。周旋、杨盛哲摄于四平市伊通满族自治县河源镇大酱缸村，2024.10.15）
北美星云和鹈鹕星云：恒星的摇篮
这幅北美星云与鹈鹕星云的全域影像在光污染9级的城市中心，通过窄带摄影技术成功拍摄。观测设备包括QHY600M相机、锐星456望远镜、AZ-EQ6赤道仪及宇隆SHO窄带滤镜，窄带拍摄可以规避大部分城市光干扰。2025年8月，学生历经多晚观测，累计完成氢-alpha波段28组600秒曝光、氧III波段10组600秒曝光及硫II波段10组600秒曝光，后期通过PixInsight软件处理以强化星云细节，并通过两种合成方式产出两幅不同风格的作品。
北美星云（NGC7000）与鹈鹕星云（IC5070）同处天鹅座，距地球1800-2000光年，均为发射星云，且实为同一巨大电离氢区的组成部分。直径约100光年的北美星云因形态酷似北美大陆得名，鹈鹕星云则以展翅鹈鹕的轮廓闻名。一道浓密的暗吸光尘埃分子云将两者分隔，造就了视觉上的分割，而本次全域拍摄直观呈现了它们同源的本质。
常规深空摄影需前往野外无光污染区域，此作品却印证了窄带技术的优势：通过过滤特定波长，可从城市杂光中分离出星云辐射，希望以此激励缺乏远程台或野外观测条件的同学及市民——证明借助普通设备与科学方法，即便身处城市，也能体验深空摄影的乐趣并产出优质作品。
图八 北美星云与鹈鹕星云 （ HOO合成 ， 多晚累计8h曝光 ）
（锐星456望远镜，QHY600M相机，宇隆SHO窄带滤镜。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台，2025.8）
图九 北美星云与鹈鹕星云（SHO合成，多晚累计8h曝）
（锐星456望远镜，QHY600M相机，宇隆SHO窄带滤镜。周旋摄于东北师范大学物理学院天文台，2025.8）
太阳——太阳系的能量核心
这幅影像记录了国际空间站凌日奇观，本幅作品观测于2025年2月23日，在长春市天新路与樱花东街交汇处完成，所使用设备包括QHY585C行星相机、锐星456望远镜及精密云台——这套组合为高速天体成像提供了硬件支撑。拍摄采用4k分辨率23帧/秒的高帧率以定格瞬时画面，原始素材经PIPP软件对齐后，再通过Photoshop进行叠加、锐化与调色处理，全程使用原始素材直接叠加呈现，未采用分拍合成的制作方式，保证了作品的真实性。
本次观测的一大亮点的是，国际空间站恰好凌过太阳表面的一个活跃黑子群，而观测时段恰逢太阳黑子活跃度极高的时期。作为G型主序星，太阳直径约139万公里，占据太阳系总质量的99.86%，其1500万℃的核心通过氢核聚变供能，能量最终传递至温度约5777K的光球层——太阳黑子（3000–4500 K的强磁性低温区域）便出现在这一层上。这些借助专业设备可清晰观测的黑子，成为了追踪国际空间站凌日轨迹的地标，让此次凌日兼具科研价值与视觉冲击力。
整个凌日过程仅持续数秒，成功捕捉依赖前期筹备：通过天文预测工具锁定观测点，确保国际空间站轨迹与太阳精准重合。QHY585C的高帧率是关键保障，得以将日面上的国际空间站轨迹清晰呈现。除静态影像外，充足的帧率还支持制作凌日过程的特写视频。该成果不仅体现了学生在设备操作与后期处理上的专业能力，更展现实操素养，是高校天文实践教学的优质成果。
图十 国际空间站凌日
（锐星456望远镜，QHY585C行星相机，周旋摄于长春市区，2025.2.23）
