Vizualizator de constelații

Aplicația de Vizualizare a Constelațiilor

Introducere

Aplicația de Vizualizare a Constelațiilor este un instrument puternic pentru entuziaștii astronomiei și observatorii de stele. Aceasta permite utilizatorilor să vizualizeze cerul nopții și să identifice constelațiile vizibile în funcție de locația, data și ora lor. Această aplicație interactivă oferă o hartă SVG simplă a cerului nocturn, afișând numele constelațiilor, pozițiile de bază ale stelelor și o linie a orizontului, toate într-o interfață de pagină unică.

Cum să folosești această aplicație

1. Introdu data și ora (se setează implicit la data și ora curentă dacă nu sunt specificate).
2. Alege să folosești locația ta curentă sau introdu manual coordonatele de latitudine și longitudine.
3. Aplicația va genera automat o hartă SVG a cerului nocturn care arată constelațiile vizibile.
4. Explorează harta pentru a identifica constelațiile, pozițiile stelelor și linia orizontului.

Coordonate Celeste și Calculul Timpului

Aplicația folosește o combinație de coordonate celeste și calcule de timp pentru a determina care constelații sunt vizibile în cerul nopții:

1. Ascensiune Dreaptă (RA) și Declinație (Dec): Acestea sunt echivalentele celeste ale longitudinii și latitudinii, respectiv. RA este măsurată în ore (0 la 24), iar Dec este măsurată în grade (-90° la +90°).

2. Timp Sidereal Local (LST): Acesta este calculat folosind longitudinea observatorului și data și ora curente. LST determină care parte a sferei cerești este în prezent deasupra capului.

3. Unghiul Orar (HA): Acesta este distanța unghiulară dintre meridian și un obiect ceresc, calculată ca:

   $HA = LST - RA$

4. Altitudine (Alt) și Azimut (Az): Acestea sunt calculate folosind următoarele formule:

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

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

Unde Lat este latitudinea observatorului.

Procesul de Calculare

Aplicația efectuează următorii pași pentru a determina constelațiile vizibile și a reda harta cerului:

1. Convertirea inputului utilizatorului (dată, oră, locație) în Data Juliană și Timp Sidereal Local.
2. Pentru fiecare stea din baza de date a constelațiilor: a. Calculează Unghiul Orar. b. Calculează Altitudinea și Azimutul. c. Determină dacă este deasupra orizontului (Altitudine > 0).
3. Pentru fiecare constelație: a. Verifică dacă un număr suficient de stele ale sale sunt vizibile. b. Dacă este vizibilă, include-o în lista de constelații de afișat.
4. Generează o hartă SVG: a. Creează un dom circular al cerului. b. Plotează stelele vizibile pe baza Azimutului și Altitudinii lor. c. Desenează liniile și etichetele constelațiilor. d. Adaugă o linie a orizontului.

Unități și Precizie

• Dată și Oră: Folosește fusul orar local al utilizatorului, cu o opțiune de a specifica offset-ul UTC.
• Coordonate: Latitudine și Longitudine în grade zecimale, precise la 4 zecimale.
• Poziții ale Stelelor: Ascensiune Dreaptă în ore (0 la 24), Declinație în grade (-90 la +90).
• Redare SVG: Coordonatele sunt scalate și transformate pentru a se potrivi cu viewbox-ul, de obicei 1000x1000 pixeli.

Cazuri de Utilizare

Aplicația de Vizualizare a Constelațiilor are diverse aplicații:

1. Astronomie Amatoare: Ajută începătorii să identifice constelațiile și să învețe despre cerul nopții.
2. Educație: Servește ca un instrument didactic în cursurile de astronomie și educație științifică.
3. Planificarea Astrofotografiei: Ajută la planificarea sesiunilor de fotografiere a cerului nocturn.
4. Evenimente de Observare a Stelelor: Îmbunătățește serile publice de observare a stelelor prin furnizarea unui ghid vizual.
5. Navigație: Poate fi folosit ca un instrument de navigație celestă de bază.

Alternative

Deși aplicația noastră de Vizualizare a Constelațiilor oferă o modalitate simplă și accesibilă de a vizualiza cerul nocturn, există și alte instrumente disponibile:

1. Stellarium: Un software planetariu open-source mai cuprinzător.
2. Sky Map: O aplicație mobilă care folosește realitatea augmentată pentru vizionarea cerului în timp real.
3. NASA's Eyes on the Sky: Oferă o vizualizare 3D a sistemului solar și dincolo de acesta.
4. Celestia: Oferă o simulare 3D a universului cu o bază de date vastă de obiecte cerești.

Istorie

Istoria cartografierii constelațiilor și a hărților stelare datează de mii de ani:

• Civilizații Antice: Babilonienii, egiptenii și grecii au dezvoltat cataloage timpurii de stele și mituri ale constelațiilor.
• Secolul II d.Hr.: Almagestul lui Ptolemeu a oferit un catalog cuprinzător de stele și o listă de constelații.
• Secolele XVI-XVII: Epoca explorării a dus la cartografierea constelațiilor sudice.
• 1922: Uniunea Astronomică Internațională (IAU) a standardizat cele 88 de constelații moderne.
• Secolul XX: Dezvoltarea cataloagelor de stele computerizate și a software-ului digital de planetariu.
• Secolul XXI: Aplicațiile mobile și instrumentele bazate pe web fac vizionarea constelațiilor accesibilă tuturor.

Date despre Constelații

Aplicația folosește o bază de date simplificată a constelațiilor stocată într-un fișier TypeScript:

export interface Star {
  ra: number;  // Ascensiune Dreaptă în ore
  dec: number; // Declinație în grade
  magnitude: number; // Luminozitatea stelei
}

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

export const constellations: Constellation[] = [
  {
    name: "Ursa Mare",
    stars: [
      { ra: 11.062, dec: 61.751, magnitude: 1.79 },
      { ra: 10.229, dec: 60.718, magnitude: 2.37 },
      // ... mai multe stele
    ]
  },
  // ... mai multe constelații
];

Această structură de date permite căutarea eficientă și redarea constelațiilor.

Redare SVG

Aplicația folosește D3.js pentru a crea harta SVG a cerului nocturn. Iată un exemplu simplificat al procesului de redare:

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]);

  // Desenează fundalul cerului
  svg.append("circle")
    .attr("cx", width / 2)
    .attr("cy", height / 2)
    .attr("r", Math.min(width, height) / 2)
    .attr("fill", "navy");

  // Desenează stelele și constelațiile
  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");
    });

    // Adaugă numele constelației
    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");
  });

  // Desenează linia orizontului
  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) {
  // Convertește RA și Dec în coordonate x, y
  // Aceasta este o proiecție simplificată și ar trebui înlocuită cu o proiecție celestă adecvată
  const x = (star.ra / 24) * width;
  const y = ((90 - star.dec) / 180) * height;
  return { x, y };
}

Fusuri Orar și Locații

Aplicația gestionează diferite fusuri orare și locații prin:

• Folosirea fusului orar local al utilizatorului ca implicit.
• Permițând introducerea manuală a offset-ului UTC.
• Convertirea tuturor timpilor în UTC pentru calculele interne.
• Folosirea API-ului de geolocalizare pentru detectarea automată a locației.
• Oferind introducerea manuală pentru latitudine și longitudine.

Considerații asupra Poluării Luminoase

Deși aplicația nu ține cont direct de poluarea luminoasă, utilizatorii ar trebui să fie conștienți că:

• Zonele urbane pot vedea mai puține stele din cauza poluării luminoase.
• Aplicația arată vizibilitatea teoretică, presupunând condiții de vizionare perfecte.
• Magnitudinea stelelor din baza de date poate ajuta la estimarea vizibilității în condiții diferite.

Calcularea Liniei Orizontului

Linia orizontului este calculată pe baza locației observatorului:

• Pentru un orizont plat (de exemplu, la mare), este o linie dreaptă la 0° altitudine.
• Pentru locații elevate, se calculează înclinarea orizontului: $\text{Dip} = 0.98 \times \sqrt{h}$ (în grade) Unde h este înălțimea deasupra nivelului mării în metri.

Variații Sezoniere

Aplicația ține cont de variațiile sezoniere ale constelațiilor vizibile prin:

• Utilizarea datei de input pentru a calcula poziția exactă a stelelor.
• Afișarea diferitelor constelații în funcție de perioada anului.
• Oferirea de informații despre constelațiile circumpolare care sunt întotdeauna vizibile din locația utilizatorului.

Referințe

1. "Constelație." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation. Accesat pe 2 Aug. 2024.
2. "Sistemul de coordonate celeste." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_coordinate_system. Accesat pe 2 Aug. 2024.
3. "Catalog de stele." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Star_catalogue. Accesat pe 2 Aug. 2024.
4. "Istoria constelațiilor." Uniunea Astronomică Internațională, https://www.iau.org/public/themes/constellations/. Accesat pe 2 Aug. 2024.
5. "D3.js." Documente Bazate pe Date, https://d3js.org/. Accesat pe 2 Aug. 2024.