自制天文计算小软件

谢谢G兄。已经下载。

请问楼主，为什么软件中规定“轨道周期”与“一年长度”为正整数？
难道用小数表示不是更方便吗？或者用科学计算法也行啊。

如果你的程序中需要正整数，你也可以把输入的小数转换成整数啊。
比如一年长度，我记得是365.2422天（精度也不高，不想去翻书了），你可以化成整数的“秒”啊。

还有，楼主可能对一些天文名词的定义与通常人的理解不相符。

比如楼主定义的“真太阳时”与我理解的就不太一样。
比如我在东经120度（杭州），当地时间12点正，用楼主软件计算出来的“真太阳时”也正好是12点正。
但事实并非如此，因为手表上的中午12点对应的真太阳时，在一年中的每一天，都不尽相同的。

所以建议楼主把软件中的“真太阳时”改为“平太阳时”。

************************************
附：
可能是我误解了。
楼主的软件计算中，要主动输入“时差”，然后才能计算真太阳时。
而“时差”是每天都不同的，估计不是每个人都能轻易地把“当天的时差”心算出来的。
那么又如何计算真太阳时呢？
请楼主举例计算一下，东经120度整，9月9日，手表时间（北京时间）12点整，对应的“真太阳时”是多少？

再提点小建议，请楼主有空时在软件增加如下功能：

计算某月某日的太阳赤纬。
计算某月某日的“时差”。
（暂时可以不用考虑岁差、摄动）。

如果楼主的软件不提供“赤纬”与“时差”，那么使用过程中，还得另找软件来查这二个参数。
再来用楼主的软件来计算日出、日落等信息，似乎显得太繁琐了。

计算精度可能不会太高，我用的是C#语言的double型双精度浮点数，这是C#的各种数学函数默认的数据类 ...
wangtong 发表于 2010-9-7 13:43

                               
登录/注册后可看大图

    我猜测G版问的不是这个问题。
估计他是想问楼主计算出来的结果与实际观测的结果有多大的误差？

编程时，使用双精度浮点数，已经可以保证很高的计算精度了（即计算过程中产生的累积误差可以忽略了。）。
当然计算的结果，不一定代表这个物理量的有效位数真的有这么多。
这与计算时所用的原理（模型）有关。
也与计算时代入的初始参数的有效位数有关。

顺便问一下，楼主的计算器精度如何？比如，与《寿星万年历》比，差别有多大。
我想等大家的测试回馈后，确 ...
gohomeman1 发表于 2010-9-5 17:22

                               
登录/注册后可看大图

   我用一些数据测试一下，供G兄参考：
楼主的软件无法直接计算“赤纬”，所以我先用《寿星天文历》计算出来。
取杭州的经度120度09分（东经），纬度30度17分（北纬），
查得2010年9月9日北京时间12：00，
对应的真太阳时为12：03：08
太阳视赤纬5°22'19.27"

将上述参数代入楼主的软件，计算得到此时
太阳高度65.0776838417844（65°46'36.62")
太阳方位1.85103107567065（1°51'03.71")

使用《寿星天文历》计算出来的结果是：
高度角 65°05'04.74"
方位角   1°50'45.11"

请问楼主，为什么软件中规定“轨道周期”与“一年长度”为正整数？
难道用小数表示不是更方便吗？或者用科 ...
浪淘沙 发表于 2010-9-9 01:55

                               
登录/注册后可看大图

感谢您的提问。   

实际上这个计算轨道坐标功能是为我做一个3ds max动画设计的，在3ds max动画里，动画都是以帧为单位，不可能出现小数。动画是一帧一帧地播放。比如说你要做一个地球绕日运行的轨道动画，你需要设置一下动画的总帧数，这不可能是小数的。以一秒为单位当然可以，时间的单位、长度的单位可以任意。如果一帧代表一天，总帧为为365或366，误差比较大，如果一帧代表一秒，总帧数就为三千多万帧，也必须是整数，当然动画演示的效果更真实，但播放一个总帧数为三千多万帧的动画用的时间会很漫长。

还有，楼主可能对一些天文名词的定义与通常人的理解不相符。

比如楼主定义的“真太阳时”与我理解的就不太 ...
浪淘沙 发表于 2010-9-9 02:07

                               
登录/注册后可看大图

    关于术语的定义由于我不是专业天文人士，可能不太严谨，但我想不会有明显的错误吧。
是的，需要你输入时差，才能计算出真太阳时。关于这个功能，我是这样想的，已知地理位置和地主标准时，时差是你假设的。如果需要实际计算，可以查《天文普及年历》得时差。

再提点小建议，请楼主有空时在软件增加如下功能：

计算某月某日的太阳赤纬。
计算某月某日的“时差”。
（ ...
浪淘沙 发表于 2010-9-9 12:00

                               
登录/注册后可看大图

    这个自然是好，但我不知如何如何根据日期计算太阳赤纬。我是把太阳赤纬、时差作为已知量来设计软件的。

回复 29# wangtong


    建议还是把计算时差的公式导入到软件中吧。（公式可以到网上查找的）。
有些日期，时差还是很大的。
比如11月3日，时差有16分26秒
而2月11日，时差有负的14分12秒。
二者相差半个小时。
换句话说，
当你在某地，在2月11日看到太阳“走”到最高时（或立杆影子最短时），一看手表，时间正好是12点整。
那么在同一地，在11月3日，你看太阳走到最高时，手表时间为11点30分。
你会不会怀疑手表不准了？
这里讨论的时差，通常指“均时差”。与我们说“时区的时差”是二回事。

还有就是太阳的赤纬，也可以到网上找到相应的计算公式。（不考虑岁差，公式是比较简单的。）

我猜测G版问的不是这个问题。
估计他是想问楼主计算出来的结果与实际观测的结果有多大的误差？

编 ...
浪淘沙 发表于 2010-9-9 12:15

                               
登录/注册后可看大图

    至于计算公式我都是查阅天文书籍得到的，所有的公式也都列在帮助文件里。如果根据天文书籍里查得的公式计算有误差，那是怎么回事呢？

回复 32# wangtong


    你用的公式都是不考虑轨道本身的微小变化的。

事实上，地球的轨道根本不可能是纯椭圆（地球会受到其它星体的摄动）的，所以你计算的结果有偏差是很正常的。

这个自然是好，但我不知如何如何根据日期计算太阳赤纬。我是把太阳赤纬、时差作为已知量来设计软件 ...
wangtong 发表于 2010-9-9 13:39

                               
登录/注册后可看大图

    我上百度找了个公式，略加修改，你可以用EXCEL表来实现计算。
ASIN(0.39795*COS(0.98563*(N-173)/180*PI()))*180/PI（）
得到的结果就是某天的赤纬（用角度表示，不是弧度）。
其中N是变量，是距1月1日的日期间隔。比如2月1日，那么N就取31天。

原公式：http://baike.baidu.com/view/862819.htm?fr=ala0_1
因赤纬值日变化很小，一年内任何一天的赤纬角δ可用下式计算：sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]。式中N为日数，自1月1日开始计算。

我用一些数据测试一下，供G兄参考：
楼主的软件无法直接计算“赤纬”，所以我先用《寿星天文历》计算 ...
浪淘沙 发表于 2010-9-9 12:45

                               
登录/注册后可看大图

我计算了一下您的例子。

太阳高度：h；

太阳方位：A；

地理纬度：φ；

太阳赤纬：δ；

真太阳时：t；

计算公式如下：（单位为度）

h=arcsin（sinφ*sinδ-cosφ*cosδ*cos（15*t））；

A=arccos（tgh*tgφ-sinδ/（cosh*cosφ））；

计算结果如下，怎么与您用我的软件算得不一样，我又拿操作系统自带的“计算器”算了一下，与我的是一样的。

转换成度分秒的形式为
高度角 65°04'40"
方位角 1°51'3.73"
参照你使用《寿星天文历》计算出来的结果：
高度角 65°05'04.74"
方位角   1°50'45.11"
二者的确有不到半分的误差，这样大的误差是不能容忍的。
我想求你使用《寿星天文历》再算一下：
地理纬度、太阳赤纬都不变，把真太阳时改为12点正。太阳的高度与方位角各是多少？

真太阳时为12时时，视太阳正好位于上中天的位置，这时太阳的高度角应为纬度的余角加上太阳赤纬。也就是90-30°17′+5°22′19.27″，等于65°5′19.27″，方位角应为0度。请问您的计算结果是这样的吗？
我有一点不明白的是，已知太阳赤纬与地理纬度和真太阳时，计算太阳高度和方位，这说白了只是一个坐标系的转换问题，有现成的转换公式，转换公式是不会有问题的，怎么计算出来的结果会有误差呢？

首先，太阳的赤纬是时刻在变的。不能说某天的赤纬是多少，只能说某一时刻的赤纬是多少。

其次，《寿星》用的是“视赤纬”，这个与“真”赤纬可能不一样。这个是考虑了“光行差”，还有“章动”等等的修正。

其三，太阳高度角还与“大气折射”修正公式（是个经验公式）有关。
太阳越低，大气折射影响越大。（这也是为什么日出时，太阳还在地平线之下，而我们已经看到了太阳的直射光的原因）。

其四，地球并非是个球，而是所谓的三轴椭球。计算时，也得作修正的。
但楼主从书上找到的公式，适用于正球体。对于扁球体，我想会有一定偏差的。

其实，二个不同的作者，开发的软件，其计算结果不完全相同，这是很正常的。
就像日食的预报一样。不同的软件得到的结果都不尽相同，不能说是哪家有错。

我真正关心的是，楼主有兴趣时，能把软件升级一下。
输入“日期”，直接出来“日出日落、晨昏蒙影”，
输入“时刻”，直接出来“太阳高度、方位”等等信息。

而不是叫使用软件的朋友，先到别的地方查找“赤纬”、“时差”，再把查的数据代入楼主的软件，再来计算。
这样做太麻烦了。

其实，楼主的软件稍稍升级很容易的。
只要加个小算法，就可以把日期（年月日）化成数字（儒略日）。
有了“儒略日”，再用现成的公式，很容易就可以计算出“赤纬”“时差”等信息。
然后就可以计算“高度”“方位”“日出日落”了。

请楼主试试吧。

首先，太阳的赤纬是时刻在变的。不能说某天的赤纬是多少，只能说某一时刻的赤纬是多少。

其次，《寿星》用 ...
浪淘沙 发表于 2010-9-10 21:43

                               
登录/注册后可看大图

    我计算的太阳高度是真太阳高度，不考虑空气折射。用我这个软件计算出太阳高度等于0度时，太阳还在地平线上方，当太阳高度在地下50分时，太阳刚好没入地平。

回复 39# 浪淘沙


    我可以尝试一下您的建议，不过近期是不行了，没有太多的闲暇时间。