Prohlížeč souhvězdí

Mapa noční oblohy

Aplikace pro zobrazení souhvězdí

Úvod

Aplikace pro zobrazení souhvězdí je mocný nástroj pro astronomy a pozorovatele hvězd. Umožňuje uživatelům vizualizovat noční oblohu a identifikovat viditelná souhvězdí na základě jejich polohy, data a času. Tato interaktivní aplikace poskytuje jednoduchou SVG mapu noční oblohy, která zobrazuje názvy souhvězdí, základní polohy hvězd a horizontální čáru, to vše v rámci jediné stránky.

Jak používat tuto aplikaci

Zadejte datum a čas (pokud není specifikováno, použije se aktuální datum a čas).
Vyberte možnost použití vaší aktuální polohy nebo ručně zadejte zeměpisnou šířku a délku.
Aplikace automaticky vygeneruje SVG mapu noční oblohy, která zobrazuje viditelná souhvězdí.
Prozkoumejte mapu a identifikujte souhvězdí, polohy hvězd a horizontální čáru.

Nebeské souřadnice a výpočty času

Aplikace používá kombinaci nebeských souřadnic a výpočtů času k určení, která souhvězdí jsou viditelná na noční obloze:

Pravý vzestup (RA) a deklinace (Dec): Tyto hodnoty jsou nebeskými ekvivalenty zeměpisné délky a šířky. RA se měří v hodinách (0 až 24) a Dec se měří ve stupních (-90° až +90°).
Lokální siderický čas (LST): Ten se vypočítává pomocí zeměpisné délky pozorovatele a aktuálního data a času. LST určuje, která část nebeské sféry je aktuálně nad hlavou.
Úhlový odstup (HA): To je úhlová vzdálenost mezi poledníkem a nebeským objektem, vypočítaná jako:

$HA = LST - RA$
Výška (Alt) a azimut (Az): Tyto hodnoty se vypočítávají pomocí následujících vzorců:

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

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

Kde Lat je zeměpisná šířka pozorovatele.

Proces výpočtu

Aplikace provádí následující kroky k určení viditelných souhvězdí a vykreslení mapy oblohy:

Převést uživatelský vstup (datum, čas, poloha) na Juliánské datum a lokální siderický čas.
Pro každou hvězdu v databázi souhvězdí: a. Vypočítat její úhlový odstup. b. Vypočítat její výšku a azimut. c. Určit, zda je nad horizontem (výška > 0).
Pro každé souhvězdí: a. Zkontrolovat, zda je viditelný dostatečný počet jeho hvězd. b. Pokud je viditelné, zahrnout ho do seznamu souhvězdí k zobrazení.
Vygenerovat SVG mapu: a. Vytvořit kruhovou kopuli oblohy. b. Zobrazit viditelné hvězdy na základě jejich azimutu a výšky. c. Nakreslit čáry a názvy souhvězdí. d. Přidat horizontální čáru.

Jednotky a přesnost

Datum a čas: Používá místní časové pásmo uživatele, s možností specifikovat UTC offset.
Souřadnice: Zeměpisná šířka a délka v desítkových stupních, přesnost na 4 desetinná místa.
Polohy hvězd: Pravý vzestup v hodinách (0 až 24), deklinace ve stupních (-90 až +90).
SVG vykreslování: Souřadnice jsou škálovány a transformovány tak, aby vyhovovaly pohledu, obvykle 1000x1000 pixelů.

Případy použití

Aplikace pro zobrazení souhvězdí má různé aplikace:

Amatérská astronomie: Pomáhá začátečníkům identifikovat souhvězdí a učit se o noční obloze.
Vzdělávání: Slouží jako výukový nástroj v hodinách astronomie a vědeckého vzdělávání.
Plánování astrofotografie: Pomáhá při plánování fotografických sezení noční oblohy.
Akce s pozorováním hvězd: Zlepšuje veřejné noci pozorování hvězd tím, že poskytuje vizuální průvodce.
Navigace: Může být použita jako základní nástroj pro nebeskou navigaci.

Alternativy

Zatímco naše aplikace pro zobrazení souhvězdí poskytuje jednoduchý a přístupný způsob, jak vidět noční oblohu, existují i jiné dostupné nástroje:

Stellarium: Komplexnější open-source planetární software.
Sky Map: Mobilní aplikace, která používá rozšířenou realitu pro zobrazení oblohy v reálném čase.
NASA's Eyes on the Sky: Poskytuje 3D vizualizaci sluneční soustavy a dalších oblastí.
Celestia: Nabízí 3D simulaci vesmíru s rozsáhlou databází nebeských objektů.

Historie

Historie mapování souhvězdí a hvězdných map sahá tisíce let zpět:

Starověké civilizace: Babyloňané, Egypťané a Řekové vyvinuli rané hvězdné katalogy a mýty o souhvězdích.
1. století n.l.: Ptolemaiosova Almagest poskytla komplexní hvězdný katalog a seznam souhvězdí.
16.-17. století: Doba objevování vedla k mapování jižních souhvězdí.
1922: Mezinárodní astronomická unie (IAU) standardizovala 88 moderních souhvězdí.
1. století: Vývoj počítačových hvězdných katalogů a digitálního planetárního softwaru.
1. století: Mobilní aplikace a webové nástroje zpřístupnily zobrazení souhvězdí pro každého.

Data o souhvězdích

Aplikace používá zjednodušenou databázi souhvězdí uloženou v TypeScript souboru:

export interface Star {
  ra: number;  // Pravý vzestup v hodinách
  dec: number; // Deklinace ve stupních
  magnitude: number; // Jas hvězdy
}

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 },
      // ... více hvězd
    ]
  },
  // ... více souhvězdí
];

Tato datová struktura umožňuje efektivní vyhledávání a vykreslování souhvězdí.

SVG vykreslování

Aplikace používá D3.js k vytvoření SVG mapy noční oblohy. Zde je zjednodušený příklad vykreslovacího procesu:

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]);

  // Nakreslit pozadí oblohy
  svg.append("circle")
    .attr("cx", width / 2)
    .attr("cy", height / 2)
    .attr("r", Math.min(width, height) / 2)
    .attr("fill", "navy");

  // Nakreslit hvězdy a souhvězdí
  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");
    });

    // Přidat název souhvězdí
    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");
  });

  // Nakreslit horizontální čáru
  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) {
  // Převést RA a Dec na x, y souřadnice
  // Toto je zjednodušená projekce a měla by být nahrazena správnou nebeskou projekcí
  const x = (star.ra / 24) * width;
  const y = ((90 - star.dec) / 180) * height;
  return { x, y };
}

Časová pásma a lokace

Aplikace zpracovává různá časová pásma a lokace tím, že:

Používá místní časové pásmo uživatele jako výchozí.
Umožňuje ruční zadání UTC offsetu.
Převádí všechny časy na UTC pro interní výpočty.
Používá geolokační API pro automatické zjištění polohy.
Poskytuje možnost ručního zadání zeměpisné šířky a délky.

Úvahy o světelném znečištění

I když aplikace přímo nezohledňuje světelné znečištění, uživatelé by měli mít na paměti, že:

Městské oblasti mohou vidět méně hvězd kvůli světelnému znečištění.
Aplikace ukazuje teoretickou viditelnost, předpokládající dokonalé pozorovací podmínky.
Magnituda hvězd v databázi může pomoci odhadnout viditelnost v různých podmínkách.

Výpočet horizontální čáry

Horizontální čára se vypočítává na základě polohy pozorovatele:

Pro plochý horizont (např. na moři) je to přímá čára při 0° výšky.
Pro vyvýšené lokace se vypočítává sklon horizontu: $\text{Dip} = 0.98 \times \sqrt{h}$ (ve stupních) Kde h je výška nad mořem v metrech.

Sezónní variace

Aplikace zohledňuje sezónní variace v viditelných souhvězdích tím, že:

Používá zadané datum k výpočtu přesné polohy hvězd.
Zobrazuje různá souhvězdí na základě ročního období.
Poskytuje informace o cirkumpolárních souhvězdích, která jsou vždy viditelná z polohy uživatele.

Odkazy

"Souhvězdí." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation. Přístup 2. srpna 2024.
"Nebeský souřadnicový systém." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_coordinate_system. Přístup 2. srpna 2024.
"Hvězdný katalog." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Star_catalogue. Přístup 2. srpna 2024.
"Historie souhvězdí." Mezinárodní astronomická unie, https://www.iau.org/public/themes/constellations/. Přístup 2. srpna 2024.
"D3.js." Data-Driven Documents, https://d3js.org/. Přístup 2. srpna 2024.

Související nástroje

Sledovač vzorů kočičí srsti: Digitální katalog pro kočičí kožichy