我从自己才刚入天文坑的时候就开始给人讲天文课，到如今恍然已经十多年了。尤其是四年前发起天文教育公益组织"青年天文教师连线"以来，为了帮我们这几十个教学点上好天文课，我和同事一直在琢磨，用什么工具才能最好的给学生展现宇宙的美、让学生了解人类为探索宇宙而付出的巨大努力。
刚好前几天中国航天日的时候，听说南航的闻新教授在提倡"游戏化"的教学——这位大大在"我的世界"里搞了一个詹姆斯·韦伯空间望远镜（题图），我觉得很有意思，跟我们的思路很合拍。于是用这篇文章，我想来梳理一下，有哪些软件能让学生把天文"玩"起来。如果你想知道怎么在自己的电脑上把这个宇宙"跑"起来，不妨了解一下。
虚拟天文馆（Stellarium）
先说一个最常见的：虚拟天文馆。一个很流行的免费天象模拟软件，桌面版和移动版都有；基本上近些年来，这款软件已经在初等天文教育中占据统治地位。
它能干的事，一言以蔽之，就是告诉你现在你所在的地方（或指定的时间、指定的地点）的天上有什么东西——当然包括各种星座，各种日月行星；它也能加载太阳系内的彗星和小行星数据库、地球周围的人造卫星数据库，预报这些东西出现的位置以及亮度。你可以查看各种常见天体的基本数据，对于比较重要的一些深空天体（星系/星团/星云），软件也会显示一些简单的贴图。
其实跟"虚拟天文馆"同时起步的天象软件有不少，我早年用的比较多的一款叫Cartes du Ciel，还有 TheSky6 之类的也有不少用户。但是后来虚拟天文馆几乎一统江湖，很直观的一个原因大概是因为它对晨昏蒙影、日月食之类现象的光学效果做的让人感到非常逼真、舒适。这大概与它的开源分不开。它的很多第三方模块也都很优秀。
万维望远镜（World Wide Telescope, WWT）
这是微软推出的一个虚拟天文台软件。
所谓虚拟天文台，与"虚拟天文馆"虽然只是一字之差，侧重点可大不同。天文台是用来搞科研的，天文馆是用来搞科普的。这虚拟天文台，本质上就是一个综合性的天文数据库可视化平台。
所谓"综合性"，就是你可以在WWT里面浏览光学、红外、紫外、高能、射电等各个波段上各大巡天项目产生的真实的全天图像数据。因为各个不同波段的辐射可能来自于不同类型的天体，或者不同的物理过程，你在各个波段看到的图像也就会因而大有不同，视角在不同波段上穿梭，也是蛮有意思的一件事情。
从前些年开始，微软一直在与国家天文台合作推广WWT，国家天文台每年都会举办WWT相关的工作坊和比赛，但是据我感觉效果不是非常显著。我想主要是因为作为闭源软件的WWT，它的开发团队据说只有一个人；而在开发进度缓慢的情况下，它还试图兼顾科研和科普两方面，但不免顾此失彼，最终两边都没有很好的满足需求，还略显臃肿，运行也不甚流畅。
阿拉丁（Aladin）
这其实是一款非常轻量级的"WWT"，它主要面向科研用户，但是因为做的足够好用，我想推荐给高级教育用户也是非常之适宜的。
在阿拉丁中你同样可以加载多个不同波段的天文图像，与WWT相比，阿拉丁运行更流畅、更可操作。如果你不指明，它默认加载的是DSS（数字化巡天）的图像，这是上世纪南北半球各一架1.2米施密特望远镜的全天巡天胶片数字化扫描之后产生的一个光学全天影像集，曝光的还算比较深，银河系中的各种星际卷云分毫毕现，比"虚拟天文馆"这样的星图软件中绝大部分地方只有模拟星点看起来还是爽多了。
你还可以加载Simbad天文数据库条目——这是几乎最常用的一个科研向综合天文数据库，汇总了各类天文文献中出现的各种天体列表和测量数据。而且由于阿拉丁支持命令行控制，你可以很方便的对一些简单的操作进行批量化处理。
而如果你自己拍摄了带坐标信息的图像，不管是什么格式，都可以拖到阿拉丁中与可调用的其他数据库图像进行对比。阿拉丁还提供一些简单的测光工具。
谷歌地图之太空（Google Map / Space)
首先如果你能成功访问谷歌地图……切换到卫星照片模式之后，往后退滚轮，把地球切到最小，你就自动进入了太空模式。左边的菜单栏中会列出目前太阳系中几乎所有已有遥感影像的天体，金木水火土不一而足，甚至木星、土星等行星的很多卫星也一一在列。
选择任意表中天体，即可像使用谷歌地球一样，开始查看这些天体的地表面貌，国际天文学联合会已经定名的行星地貌也会呈现在相应位置。
这些图像，哪一个不是朝廷的栋梁（划掉）数亿乃至数十亿美元烧出来的。从伽利略号木星探测器到卡西尼号土星探测器，从水手号火星轨道器到新视野号冥王星探测器，近几十年来行星际探测的成果，在这里得到了一个相对全面的展现；甚至还有一个国际空间站观察窗的全景图（也有一些还没纳入的，例如木星、土星等几颗巨行星，大概因为没有固定的表面，无法真实还原）。
但是该工具除了能简单的查阅这些行星遥感影像及地貌名称外，并没有提供更多的功能。（举个栗子，这个网站 quickmap 除了展示月球全球影像，还提供了若干地形测量工具，可以实际用于科学研究。这是谷歌地图之太空本不难增加的功能。）
太空引擎（Space Engine）
同样是探索宇宙中的行星地貌，太空引擎里你可以看到的行星数量，是谷歌地图之太空里的，无数倍。
因为太空引擎本质上是基于一套行星渲染算法的沙盒游戏，它最惊艳、最引以为自豪的能力，就是以近乎无限的细节对行星地表进行渲染。
在软件中，你可以在宇宙中任意的飞驰，"前往"任意一个恒星——对太阳周围较近距离的，采用真实的星表数据；对比较远的，用算法生成，但仍然符合天文学中对恒星类型分布的统计规律。抵达后，你可以查看它的行星系统，并随意登陆这些行星，查看上面的山水风光。太空引擎尤其长于大气层、极光等的渲染，对地表的渲染则主要长于山区地貌。说实话玩起来还是很爽的，无垠的宇宙，无尽的边疆，穷其所欲，尽其所想。
从某版本开始，可以模拟黑洞视界面附近的模样了。《星际穿越》，不过尔尔。
不过它终究只是一套渲染算法，其产生的地貌复杂度与真实的行星还是难以比较，看的时间长了难免让人感觉有被套路了的重复感。
宇宙沙盒（Universe Sandbox）
在前面这些软件中，你只能看不能动。想知道把两个星系扔向对方，它们会怎么运动？想知道把火星扔向地球，会发生什么？你需要宇宙沙盒。
在这款天体物理模拟器中，你可以发挥想象力，用各种方式毁灭地球（是的很反人类）；你也可以让一大坨小天体轰击地球，将其撞至红热，来看看太阳系形成初期"大撞击时期"的地球时什么样子；你可以像某些无聊的up主一样，给地球一直一直一直的加质量，眼睁睁看着它变成一颗恒星。只要你的电脑能hold住，你就可劲折腾吧。
当然宇宙沙盒是从多体运动的数值模拟起家的，最擅长的也是这个。各种折腾无不基于此，也限制于此。在实际教学中，我想最有用的也就是用它来演示星系并合过程中的各种潮汐尾了。
我的世界（Minecraft）
跟上面大部分软件只能看不能动相比，闻教授尝试引入教学的"我的世界"走向了另一个极致：你可以而且必须自己创造这个世界的一切——
你可能见过知乎某大神在我的世界里面徒手建造的故宫（我在 Minecraft 里修故宫）：
也应该听说过计算机巨巨在我的世界里面徒手实现了一个计算机电路（基于minecraft实现的计算机工程-季文翰）：
可能还见过狂热的三体粉丝用它拍出的《三体》"电影"（【我的三体第一季】合集_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili）：
这是一张任你描绘的大白纸，你当然也可以用它来仰望星空。
你可以首先给自己造一个天文台（The Observatory Minecraft Project）：
再给自己造一架詹姆斯·韦伯太空望远镜：
再造一个航天飞机（Space Shuttle with Crawler Transporter）：
你可以造个火箭把自己发上天：
上去以后给自己造一个天宫空间站：
你还可以像这些个大神一样，用NASA的真实地貌地形数据，自己造一小块火星（Mars Spoon for Craters）：
再给自己盖一个火星基地（PMC Build Contest map - Mars base）：
没错，这款画风非常有特点而物理引擎相当全面的geeky游戏，虽然并非专为天文而设，但我觉得它完全可以用于天文教学。不过这并不是一个特别简单的游戏——在我的世界中建造任何一个工程，你都需要对这个东西的结构有全面的掌握，需要繁复的规划、缜密的思考与持之以恒的搬砖——而这，也正是教育所要教会一个人的。
实际上在国外"我的世界"已经被广泛的应用于各个学科的教育，包括之前提到的南航在内，国内也有一些大学开始尝试探索基于"我的世界"的教育设计。游戏化的教育可以说是一个非常值得重视的领域，而且"游戏"不仅仅是针对儿童的，可以说成人同样适用而且需要游戏化的教育。我很看好~
今天介绍的这几款软件，前面的工具性强一些，后面的游戏性强一些，总的来说我想都是天文宅们居家旅行必备的玩意，不妨挨个试试。
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：刘博洋
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