Переглядач сузір'їв

Карта нічного неба

Додаток для перегляду сузір'їв

Вступ

Додаток для перегляду сузір'їв є потужним інструментом для любителів астрономії та спостерігачів за зірками. Він дозволяє користувачам візуалізувати нічне небо і визначати видимі сузір'я в залежності від їхнього місця розташування, дати та часу. Ця інтерактивна програма надає просту SVG-карту нічного неба, що показує назви сузір'їв, основні позиції зірок та лінію горизонту, все в рамках односторінкового інтерфейсу.

Як користуватися цим додатком

Введіть дату та час (за замовчуванням використовується поточна дата та час, якщо не вказано).
Виберіть можливість використання вашого поточного місця розташування або вручну введіть координати широти та довготи.
Додаток автоматично згенерує SVG-карту нічного неба, що показує видимі сузір'я.
Досліджуйте карту, щоб визначити сузір'я, позиції зірок та лінію горизонту.

Небесні координати та розрахунок часу

Додаток використовує комбінацію небесних координат і розрахунків часу, щоб визначити, які сузір'я видимі на нічному небі:

Правий підйом (RA) та схилення (Dec): Це небесні еквіваленти довготи та широти відповідно. RA вимірюється в годинах (0 до 24), а Dec вимірюється в градусах (-90° до +90°).
Місцевий сидеричний час (LST): Він розраховується з урахуванням довготи спостерігача та поточної дати і часу. LST визначає, яка частина небесної сфери наразі знаходиться над головою.
Кут години (HA): Це кутова відстань між меридіаном і небесним об'єктом, розрахована за формулою:

$HA = LST - RA$
Висота (Alt) та азимут (Az): Вони розраховуються за такими формулами:

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

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

Де Lat — це широта спостерігача.

Процес розрахунку

Додаток виконує наступні кроки для визначення видимих сузір'їв і відображення карти неба:

Перетворення введених користувачем даних (дати, часу, місця) в юліанську дату та місцевий сидеричний час.
Для кожної зірки в базі даних сузір'їв: a. Розрахунок її кута години. b. Обчислення її висоти та азимуту. c. Визначення, чи знаходиться вона вище горизонту (висота > 0).
Для кожного сузір'я: a. Перевірка, чи достатня кількість його зірок видима. b. Якщо видиме, включити його до списку сузір'їв для відображення.
Генерація SVG-карти: a. Створення кругового небесного куполу. b. Нанесення видимих зірок на основі їхнього азимуту та висоти. c. Малювання ліній та міток сузір'їв. d. Додавання лінії горизонту.

Одиниці виміру та точність

Дата та час: Використовує місцевий час користувача, з можливістю вказати зсув UTC.
Координати: Широта та довгота в десяткових градусах, точність до 4 десяткових знаків.
Позиції зірок: Правий підйом в годинах (0 до 24), схилення в градусах (-90 до +90).
SVG-відображення: Координати масштабуються і трансформуються для відповідності видимій області, зазвичай 1000x1000 пікселів.

Варіанти використання

Додаток для перегляду сузір'їв має різні застосування:

Аматорська астрономія: Допомагає новачкам визначати сузір'я та вивчати нічне небо.
Освіта: Служить навчальним інструментом на уроках астрономії та в науковій освіті.
Планування астрофотографії: Допомагає планувати сесії фотографування нічного неба.
Події спостереження за зірками: Покращує публічні вечори спостереження за зірками, надаючи візуальний посібник.
Навігація: Може використовуватися як базовий інструмент небесної навігації.

Альтернативи

Хоча наш Додаток для перегляду сузір'їв надає простий та доступний спосіб перегляду нічного неба, існують й інші доступні інструменти:

Stellarium: Більш комплексне програмне забезпечення планетарію з відкритим кодом.
Sky Map: Мобільний додаток, що використовує доповнену реальність для реального перегляду неба.
NASA's Eyes on the Sky: Надає 3D-візуалізацію сонячної системи та за її межами.
Celestia: Пропонує 3D-симуляцію всесвіту з величезною базою даних небесних об'єктів.

Історія

Історія картографії сузір'їв та зоряних карт налічує тисячі років:

Стародавні цивілізації: Вавилоняни, єгиптяни та греки розробили ранні зоряні каталоги та міфи про сузір'я.
II століття н.е.: Альмагест Птолемея надав всебічний зоряний каталог та список сузір'їв.
XVI-XVII століття: Епоха відкриттів призвела до картографування південних сузір'їв.
1922 рік: Міжнародний астрономічний союз (IAU) стандартизував 88 сучасних сузір'їв.
XX століття: Розробка комп'ютеризованих зоряних каталогів та цифрового програмного забезпечення планетарію.
XXI століття: Мобільні додатки та веб-інструменти роблять перегляд сузір'їв доступним для всіх.

Дані про сузір'я

Додаток використовує спрощену базу даних сузір'їв, збережену у файлі TypeScript:

export interface Star {
  ra: number;  // Правий підйом в годинах
  dec: number; // Схилення в градусах
  magnitude: number; // Яскравість зірки
}

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

export const constellations: Constellation[] = [
  {
    name: "Велика Ведмедиця",
    stars: [
      { ra: 11.062, dec: 61.751, magnitude: 1.79 },
      { ra: 10.229, dec: 60.718, magnitude: 2.37 },
      // ... більше зірок
    ]
  },
  // ... більше сузір'їв
];

Ця структура даних дозволяє ефективно шукати та відображати сузір'я.

SVG-відображення

Додаток використовує D3.js для створення SVG-карти нічного неба. Ось спрощений приклад процесу відображення:

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]);

  // Малювання фону неба
  svg.append("circle")
    .attr("cx", width / 2)
    .attr("cy", height / 2)
    .attr("r", Math.min(width, height) / 2)
    .attr("fill", "navy");

  // Малювання зірок та сузір'їв
  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");
    });

    // Додавання назви сузір'я
    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");
  });

  // Малювання лінії горизонту
  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) {
  // Перетворення RA та Dec в координати x, y
  // Це спрощена проекція і повинна бути замінена на правильну небесну проекцію
  const x = (star.ra / 24) * width;
  const y = ((90 - star.dec) / 180) * height;
  return { x, y };
}

Часові зони та місця

Додаток обробляє різні часові зони та місця, виконуючи наступні дії:

Використовує місцевий час користувача за замовчуванням.
Дозволяє ручне введення зсуву UTC.
Перетворює всі часи в UTC для внутрішніх розрахунків.
Використовує API геолокації для автоматичного визначення місця.
Надає можливість ручного введення широти та довготи.

Урахування світлового забруднення

Хоча додаток не враховує безпосередньо світлове забруднення, користувачі повинні бути обізнані, що:

Урбаністичні райони можуть бачити менше зірок через світлове забруднення.
Додаток показує теоретичну видимість, припускаючи ідеальні умови спостереження.
Яскравість зірок у базі даних може допомогти оцінити видимість в різних умовах.

Розрахунок лінії горизонту

Лінія горизонту розраховується на основі місця розташування спостерігача:

Для плоского горизонту (наприклад, на морі) це пряма лінія на висоті 0°.
Для підвищених місць розраховується нахил горизонту: $\text{Dip} = 0.98 \times \sqrt{h}$ (в градусах) Де h — це висота над рівнем моря в метрах.

Сезонні варіації

Додаток враховує сезонні варіації у видимих сузір'ях, виконуючи наступні дії:

Використовує введену дату для розрахунку точного положення зірок.
Показує різні сузір'я в залежності від часу року.
Надає інформацію про циркумполярні сузір'я, які завжди видимі з місця розташування користувача.

Посилання

"Сузір'я." Вікіпедія, Фонд Вікімедіа, https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation. Доступ 2 серпня 2024.
"Небесна координатна система." Вікіпедія, Фонд Вікімедіа, https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_coordinate_system. Доступ 2 серпня 2024.
"Зоряний каталог." Вікіпедія, Фонд Вікімедіа, https://en.wikipedia.org/wiki/Star_catalogue. Доступ 2 серпня 2024.
"Історія сузір'їв." Міжнародний астрономічний союз, https://www.iau.org/public/themes/constellations/. Доступ 2 серпня 2024.
"D3.js." Документи, засновані на даних, https://d3js.org/. Доступ 2 серпня 2024.

Пов'язані інструменти

Трекер візерунків котячого хутра: Цифровий каталог для котячих шуб