Visualitzador de Constel·lacions

Mapa del Cel Nocturn

Aplicació Visualitzadora de Constel·lacions

Introducció

L'Aplicació Visualitzadora de Constel·lacions és una eina poderosa per als entusiastes de l'astronomia i els observadors d'estrelles. Permet als usuaris visualitzar el cel nocturn i identificar les constel·lacions visibles en funció de la seva ubicació, data i hora. Aquesta aplicació interactiva proporciona un mapa del cel nocturn SVG senzill, mostrant els noms de les constel·lacions, les posicions bàsiques de les estrelles i una línia de l'horitzó, tot dins d'una interfície d'una sola pàgina.

Com Utilitzar Aquesta Aplicació

Introduïu la data i l'hora (per defecte s'utilitza la data i l'hora actuals si no s'especifica).
Trieu si voleu utilitzar la vostra ubicació actual o introduir manualment les coordenades de latitud i longitud.
L'aplicació generarà automàticament un mapa del cel nocturn SVG que mostrarà les constel·lacions visibles.
Exploreu el mapa per identificar constel·lacions, posicions d'estrelles i la línia de l'horitzó.

Coordenades Celestials i Càlcul del Temps

L'aplicació utilitza una combinació de coordenades celestials i càlculs de temps per determinar quines constel·lacions són visibles al cel nocturn:

Ascensió Recta (AR) i Declinació (Dec): Aquestes són les equivalents celestials de la longitud i la latitud, respectivament. AR es mesura en hores (0 a 24), i Dec es mesura en graus (-90° a +90°).
Temps Sideral Local (TSL): Aquest es calcula utilitzant la longitud de l'observador i la data i hora actuals. TSL determina quina part de l'esfera celestials és actualment sobre el cap de l'observador.
Angle Horari (AH): Aquesta és la distància angular entre el meridià i un objecte celestials, calculada com:

$AH = TSL - AR$
Altitud (Alt) i Azimut (Az): Aquestes es calculen utilitzant les següents fórmules:

$\sin(Alt) = \sin(Dec) \cdot \sin(Lat) + \cos(Dec) \cdot \cos(Lat) \cdot \cos(AH)$

$\tan(Az) = \frac{\sin(AH)}{\cos(AH) \cdot \sin(Lat) - \tan(Dec) \cdot \cos(Lat)}$

On Lat és la latitud de l'observador.

Procés de Càlcul

L'aplicació realitza els següents passos per determinar les constel·lacions visibles i renderitzar el mapa del cel:

Convertir la entrada de l'usuari (data, hora, ubicació) a la Data Julià i al Temps Sideral Local.
Per a cada estrella a la base de dades de constel·lacions: a. Calcular el seu Angle Horari. b. Calcular la seva Altitud i Azimut. c. Determinar si està per sobre de l'horitzó (Altitud > 0).
Per a cada constel·lació: a. Comprovar si un nombre suficient d'estrelles són visibles. b. Si és visible, incloure-la a la llista de constel·lacions a mostrar.
Generar un mapa SVG: a. Crear una cúpula celestials circular. b. Traçar estrelles visibles en funció del seu Azimut i Altitud. c. Dibuixar línies i etiquetes de constel·lacions. d. Afegir una línia de l'horitzó.

Unitats i Precisió

Data i Hora: Utilitza la zona horària local de l'usuari, amb una opció per especificar el desfasament horari UTC.
Coordenades: Latitud i Longitud en graus decimals, precisos a 4 decimals.
Posicions d'Estrelles: Ascensió Recta en hores (0 a 24), Declinació en graus (-90 a +90).
Renderització SVG: Les coordenades es redimensionen i es transformen per ajustar-se al viewbox, típicament 1000x1000 píxels.

Casos d'Ús

L'Aplicació Visualitzadora de Constel·lacions té diverses aplicacions:

Astronomia Amateur: Ajuda als principiants a identificar constel·lacions i aprendre sobre el cel nocturn.
Educació: Serveix com a eina d'ensenyament a les classes d'astronomia i educació científica.
Planificació d'Astrofotografia: Ajuda a planificar sessions de fotografia del cel nocturn.
Esdeveniments d'Observació d'Estrelles: Millora les nits d'observació pública proporcionant una guia visual.
Navegació: Pot ser utilitzada com una eina bàsica de navegació celestials.

Alternatives

Tot i que la nostra Aplicació Visualitzadora de Constel·lacions proporciona una manera senzilla i accessible de veure el cel nocturn, hi ha altres eines disponibles:

Stellarium: Un programari planetari de codi obert més complet.
Sky Map: Una aplicació mòbil que utilitza realitat augmentada per a la visualització del cel en temps real.
Eyes on the Sky de la NASA: Proporciona una visualització 3D del sistema solar i més enllà.
Celestia: Ofereix una simulació 3D de l'univers amb una vasta base de dades d'objectes celestials.

Història

La història del mapeig de constel·lacions i els mapes estel·lars es remunta a milers d'anys:

Civilitzacions Antigues: Els babilonis, egipcis i grecs van desenvolupar els primers catàlegs d'estrelles i mites de constel·lacions.
Segle II dC: L'Almagest de Ptolemeu va proporcionar un catàleg d'estrelles complet i una llista de constel·lacions.
Segles XVI-XVII: L'era de l'exploració va portar al mapeig de constel·lacions del sud.
1922: La Unió Astronòmica Internacional (UAI) va estandarditzar les 88 constel·lacions modernes.
Segle XX: Desenvolupament de catàlegs d'estrelles informàtics i programari de planetari digital.
Segle XXI: Aplicacions mòbils i eines basades en web fan que la visualització de constel·lacions sigui accessible per a tothom.

Dades de Constel·lacions

L'aplicació utilitza una base de dades simplificada de constel·lacions emmagatzemada en un fitxer TypeScript:

export interface Star {
  ra: number;  // Ascensió Recta en hores
  dec: number; // Declinació en graus
  magnitude: number; // Brillantor de l'estrella
}

export interface Constellation {
  name: string;
  stars: Star[];
}

export const constellations: Constellation[] = [
  {
    name: "Ursa Major",
    stars: [
      { ra: 11.062, dec: 61.751, magnitude: 1.79 },
      { ra: 10.229, dec: 60.718, magnitude: 2.37 },
      // ... més estrelles
    ]
  },
  // ... més constel·lacions
];

Estructura de dades que permet una cerca i renderització eficient de constel·lacions.

Renderització SVG

L'aplicació utilitza D3.js per crear el mapa del cel nocturn SVG. Aquí teniu un exemple simplificat del procés de renderització:

import * as d3 from 'd3';

function renderSkyMap(visibleConstellations, width, height) {
  const svg = d3.create("svg")
    .attr("width", width)
    .attr("height", height)
    .attr("viewBox", [0, 0, width, height]);

  // Dibuixar fons del cel
  svg.append("circle")
    .attr("cx", width / 2)
    .attr("cy", height / 2)
    .attr("r", Math.min(width, height) / 2)
    .attr("fill", "navy");

  // Dibuixar estrelles i constel·lacions
  visibleConstellations.forEach(constellation => {
    const lineGenerator = d3.line()
      .x(d => projectStar(d).x)
      .y(d => projectStar(d).y);

    svg.append("path")
      .attr("d", lineGenerator(constellation.stars))
      .attr("stroke", "white")
      .attr("fill", "none");

    constellation.stars.forEach(star => {
      const { x, y } = projectStar(star);
      svg.append("circle")
        .attr("cx", x)
        .attr("cy", y)
        .attr("r", 5 - star.magnitude)
        .attr("fill", "white");
    });

    // Afegir nom de la constel·lació
    const firstStar = projectStar(constellation.stars[0]);
    svg.append("text")
      .attr("x", firstStar.x)
      .attr("y", firstStar.y - 10)
      .text(constellation.name)
      .attr("fill", "white")
      .attr("font-size", "12px");
  });

  // Dibuixar línia de l'horitzó
  svg.append("line")
    .attr("x1", 0)
    .attr("y1", height / 2)
    .attr("x2", width)
    .attr("y2", height / 2)
    .attr("stroke", "green")
    .attr("stroke-width", 2);

  return svg.node();
}

function projectStar(star) {
  // Convertir AR i Dec a coordenades x, y
  // Aquesta és una projecció simplificada i hauria de ser substituïda per una projecció celestials adequada
  const x = (star.ra / 24) * width;
  const y = ((90 - star.dec) / 180) * height;
  return { x, y };
}

Zones Horàries i Ubicacions

L'aplicació gestiona diferents zones horàries i ubicacions per:

Utilitzar la zona horària local de l'usuari per defecte.
Permetre la introducció manual del desfasament horari UTC.
Convertir tots els temps a UTC per a càlculs interns.
Utilitzar l'API de geolocalització per a la detecció automàtica de la ubicació.
Proporcionar entrada manual per a la latitud i longitud.

Consideracions sobre la Contaminació Lumínica

Tot i que l'aplicació no té en compte directament la contaminació lumínica, els usuaris haurien de ser conscients que:

Les àrees urbanes poden veure menys estrelles a causa de la contaminació lumínica.
L'aplicació mostra la visibilitat teòrica, assumint condicions de visualització perfectes.
La magnitud de les estrelles a la base de dades pot ajudar a estimar la visibilitat en diferents condicions.

Càlcul de la Línia de l'Horitzó

La línia de l'horitzó es calcula en funció de la ubicació de l'observador:

Per a un horitzó pla (per exemple, al mar), és una línia recta a 0° d'altitud.
Per a ubicacions elevades, es calcula la inclinació de l'horitzó: $\text{Inclinació} = 0.98 \times \sqrt{h}$ (en graus) On h és l'altura sobre el nivell del mar en metres.

Variacions Estacionals

L'aplicació té en compte les variacions estacionals en les constel·lacions visibles per:

Utilitzar la data d'entrada per calcular la posició exacta de les estrelles.
Mostrar diferents constel·lacions en funció de l'època de l'any.
Proporcionar informació sobre les constel·lacions circumpolars que són sempre visibles des de la ubicació de l'usuari.

Referències

"Constel·lació." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation. Accedit el 2 d'agost de 2024.
"Sistema de coordenades celestials." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_coordinate_system. Accedit el 2 d'agost de 2024.
"Catàleg d'estrelles." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Star_catalogue. Accedit el 2 d'agost de 2024.
"Història de les constel·lacions." Unió Astronòmica Internacional, https://www.iau.org/public/themes/constellations/. Accedit el 2 d'agost de 2024.
"D3.js." Documents Basats en Dades, https://d3js.org/. Accedit el 2 d'agost de 2024.

Eines relacionades

Rastrejador de Patrons de Pelatge de Gats: Catàleg Digital per a Abrics Felins