Модули разработанные студентами Гарвардского университета для демонстрации разнообразия предметов, программных технологий и целевых аудиторий в образовательной области.
Моделирование леса Лайман-Альфа
Этот модуль, разработан Ян-Сен Тингом, демонстрирует физическое происхождение характеристик поглощения леса Лайман-Альфа, которые наблюдаются в оптических спектрах квазаров со сдвигом в большую сотню раз, одного из самых важных зондов наблюдений во вселенной.
Основной особенностью модуля является физически реалистическая и полностью интерактивная визуализация формирования и наблюдаемого спектра леса Лайман Альфа, созданного с помощью d3. Интерактивные масштабирующие устройства и переключатели позволяют настраивать физические параметры моделируемой системы, свойства отображаемого спектра, а также анимировать появление поглощающих функций в зависимости от времени прохождения света. При наведении на интерактивные кнопки появляются всплывающие окна с описанием их функций.
Модуль написан на JavaScript и имеет несколько интерактивных функций в дополнение к моделированию.
Разработка является примером полнофункционального интерактивного модуля, пригодного для использования несколькими различными аудиториями.
Модуль поддерживает исследовательскую работу, основанную на запросах отдельных студентов, которые могут использовать моделирование для проверки и визуализации гипотез о влиянии изменений физических параметров, которые они создают на основе описаний, которые они прочитали о формировании леса Лайман Альфа в учебниках или авторском описании.
Поскольку моделирование является точным с научной точки зрения, оно может применяться астрономами-исследователями, работающими в смежных областях, для создания анимации, которая будет сопровождать научные презентации.
Объекты межзвездной среды
В рамках проводимого Мередит Макгрегор всемирного телескопического тура "Объекты ИСМ" зрители знакомятся с широким спектром феноменологии в межзвездной среде (ИСМ) Млечного пути, останавливаясь на конкретных известных объектах и обсуждая соответствующие физические процессы.
Разработанный с помощью клиента WWT Windows desktop client, тур доступен в виде отдельного 16-мегабайтового файла.
Файл включает в себя экскурсионные слайды и программу воспроизведения, аудиозаписи, записанные автором, и музыку, а также изображения, которые еще не доступны через интерфейс WWT. Экскурсию можно посмотреть, импортировав файл в Windows desktop или кросс-платформенный веб клиент.
Экскурсия и повествование о ней рассчитаны на широкую общественность, особенно на зрителей, знакомых с естественными науками примерно на уровне средней школы. Включает гиперссылки на страницы (размещенные на веб-сайте модуля) с дополнительной информацией по темам, обсуждаемым в повествовании, включая более подробную информацию и ссылки на литературу для студентов бакалаврата и магистратуры.
Эффекты облачности в гигантских молекулярных облаках
В сочетании с сопутствующим веб-сайтом этот модуль позволяет пользователям моделировать наблюдательную сигнатуру облачности в структуре гигантских молекулярных облаков, местах образования звезд в галактиках. Пользователи могут варьировать физические параметры, включая размер кусков и коэффициент заполнения, ширину луча радиотелескопа и скорость рассеивания кусков.
Рисунки на интерфейсе модуля визуализируют геометрию куска и распределение скоростей, а кнопка позволяет пользователям моделировать профиль наблюдаемой линии для желаемой конфигурации.
Модуль был разработан Джорджем Миллером с использованием библиотеки Python и Matplotlib.
Общая база кода, включая бэкенд моделирования и пользовательский интерфейс, состоит всего из около 300 строк кода Python, распространяемого в виде одного файла сценария. Пользователи на любой платформе с установленной Python могут запустить код с помощью одной команды, без необходимости установки, как описано на сайте модуля.
Сопутствующие разъяснительные материалы на сайте модуля подходят для студентов старших курсов бакалаврата и магистратуры. На этом уровне слушатели могут использовать модуль для изучения влияния различных параметров облаков на радиочастотный спектр и формирования интуиции, необходимой для интерпретации наблюдений.
Модуль может использоваться для содействия обсуждению структуры в классе в межзвездной среде или в качестве ресурса, сопровождающего лабораторные учения с использованием радиотелескопов.
Модуль магнитогидродинамических толчков
Модуль Филиппа Мокза представляет собой введение в одномерные гидродинамические толчки.
Он позволяет пользователям исследовать влияние прерывистости ударной нагрузки на плотность, скорость, давление и магнитное поле переменных жидкости. Сюда включены как невискидные (нулевая вязкость), так и магнитогидродинамические случаи.
Веб-сайт содержит подробное введение в теорию, лежащую в основе потрясений, а также справочный материал, описывающий, как более сложные и реалистичные трехмерные проблемы могут быть решены с помощью численных методов.
В самом модуле пользователю предлагается скорректировать значения переменных жидкостей по обе стороны от прерывистости удара и наблюдать за воздействием на структуру удара с помощью динамически обновляемых графиков.
Веб-сайт также содержит полезный список предлагаемых пользователю корректировок, которые он может попробовать применить при первом использовании модуля. Это обеспечивает естественную связь между теорией и демонстрацией, а также дает пользователю контекст и руководство при изучении визуализации.
Этот модуль написан на системе Mathematica и просматривается в проигрывателе Computable Document Format (CDF), встроенном непосредственно в веб-сайт. Интерактивная часть безупречно интегрирована с дополнительным контентом. Пользователю достаточно скачать бесплатный CDF плеер, чтобы получить доступ к полному набору онлайн-материалов. Подходит для студентов старших курсов и аспирантов.
В вводной части справочного материала содержится подробная информация о конкретных ударных нагрузках, но предполагается, что студенты имеют некоторое представление о продвинутой математике. Либеральное использование схем и фигур помогает интуиции, а сам интерактивный модуль хорошо развивает теорию. Поскольку потрясения широко распространены во многих областях астрономии, а также в физике, этот веб-сайт может служить в качестве дополнительного материала для целого ряда курсов - от гидродинамики до астрофизики межзвездной среды и высоких энергий.
