觀乎天文——古星空模擬軟體Stellarium的基礎指南

2021-01-17 一毫秒後的一切

由於光汙染,現代星空早已遠離人們而去。加上諸多術語古今變化,難以理解,是以在閱讀古天文文獻時,缺乏對古天文宇宙的直觀感受。而星圖由於受制於其載體的特殊性,難以將三維與動態的星空展示在人們面前。除此之外,若要進行天體運行、星象異變的模擬,若不了解天文運算的機理,對於大部分人是極艱難之事。


好在計算機軟體Stellarium(虛擬天文館)的出現,使上述問題得以近乎完美的解決。除了能夠直觀還原古星空外,其算法之精確性足以應付古代天文研究者包括星象觀測、軌道推演在內的基礎需求。鑑於該軟體還不備眾人所熟悉,因此草擬基礎操作教程一份,以便相關同學閱讀古天文文獻。


目錄

一、Stellarium的基礎界面

二、Stellarium的版本、下載與安裝

三、Stellarium的基礎設置

1.星座連線與星座名稱

2.星空及顯示

3.地點與時間

4.其他功能



一Stellarium的基礎界面

Stellarium也能夠直觀呈現日月五星、二十八宿等古代星官,實時模擬日出落、日月食、凌日、流星雨等各種天文現象。如圖:(可點擊放大)

該項目源於2001年,由法國程式設計師Fabien Chéreau發起。較早Stellarium版本對中文的支持較弱,用戶必須自行安裝中文字體才能正確顯示中文。在Stellarium0.9.0之後的版本中,已經基本解決漢化問題。2007年,劉春濱依照伊世同的《中西對照恆星圖表1950.0》,製作了「中文星名擴展包」。2011年,劉春濱製作了「中文星名擴展包終極版」,中文星名數量擴展到到3247個,將中國古星名全部納入其中。2017年,完整的中國星空文化已經包含在Stellarium發行版本中。(wikipedia)



二Stellarium的版本、下載與安裝

在官方最新版本(0.19.0),已集成了中文字體與中文星官,因此直接在官網下載是最好的選擇。

首先給出官方網站:http://stellarium.org/zh/

進入官網後,根據自己的系統選擇下載相應版本的Stellar。

Windows用戶建議使用64位版本,如果電腦比較陳舊(14年以前),不支持64位者可以選擇32位。Win64位版本的用戶,若需百度雲資源,可進入以下連結下載。連結同時提供了官方使用指南(英文),可供讀者進一步使用時參考:

連結:https://pan.baidu.com/s/1u9eALDYiyabVTt6S6q9pMA

提取碼:sih7

下載完成後點擊 stellarium-0.19.0.1-win64.exe 進行安裝,在安裝時請選擇「中文」安裝。

(電腦內存在1 GB 以上,磁碟剩餘空間至少1.5 GB 較為合適。大部分電腦能夠滿足此條件。)



三Stellarium的基礎設置

a.安裝完成後,點擊進入軟體。

b.點擊滑鼠左鍵進行移動,可拖動星空圖。

c.使用滑鼠滾輪,可縮放界面。

(若要退出當前界面,可使用快捷鍵F11)

d.選擇任意一個天體,將出現該天體詳細信息。使用滾輪放大後,部分天體(行星)可得一較仔細畫面。

e.軟體初始默認方向為為正南,默認地點為電腦所載經緯即使用者當前所處地點,默認時間為系統時間,默認星空為西方星空。如圖:

為了更好地適應古天文文獻的觀測,建議進行以下優化:

1.將滑鼠指針下至屏幕下邊緣靠左,將彈出「按鈕」選項。選項由灰底劃分為8個區塊,從左往右分別命名為區塊1至區塊8。將滑鼠依次划過,將提示每一圖標之含義,如區塊1-1為星座連線,1-2為星座標籤。

首先點亮區塊1-1與1-2,將出現星座連線與星座名稱。如圖:

然後點滅區塊3-3「大氣層」,將減少大氣層對星空呈現的影響,便於在白天觀測星座。如圖:



2.將滑鼠指針左滑至屏幕左下邊緣,將彈出窗口選項(快捷鍵為F4)。首先選擇「星空及顯示」:

在窗口中點擊進入「星空文化」,選擇「中國中世紀」/「中國」/「中國當代」,即可將星座設置為中國古代星座。並勾選「將次星空文化設為默認」。


「中國中世紀」星座近乎真實的呈現了皇佑四年(公元1052年)為代表的中國中世紀星相,由孫殳瑋根據《新儀象法要星圖》、《步天歌》等資料匯集而成。

「中國」星座文獻依據應當是《儀象考成》與《續儀象考成》而成。(原說明:儀象考成是一個1756完成的官方天文學紀錄,1844年對其完成了一次修訂,出版了儀象考成續編。現時中國古星空文化名稱都以此作基礎。中國傳統星空文化原由來自 Digitalis Education Solutions, Inc. 的Karrie Berglund 提供, 基於香港太空館星圖 (不再在網上提供)。孫殳瑋基於中西對照相恆星圖表1950.0補充了200多個星官和3000多個恆星.並且完善了這份說明。 )

「中國當代」則適當地融合了西方星座與中國傳統星官名,可供參考。



3.至此基本設置已經完備,以下內容根據讀者個人情況可斟酌設置:

a.地點設置。由於古代官方天文臺地點不同,維度不同,可能導致不同的觀測結果。左滑進入「所在地點」(快捷鍵F4)可進行設置,建議設置為xi'an(西安)其維度大致在北緯34°:

b.「日期/時間設置」(快捷鍵F5),根據需求設置時間(可借鑑陳垣《二十史朔閏表》進行公曆推算。)由於時間控制使用頻繁,因此適當簡介相關用法:


(1)Stellarium的算法精確度能滿足基本觀測需求,如將時間設置為公元前200年,所見星象基本與漢高祖當年所見相同(星官名為中世紀名)。

(2)滑鼠下滑之邊緣,區塊7為時間相關控制,可進行快退、當前時間、停止、快進等操作。

(3)快捷鍵:J=快退、K=當前時間、L=快進。Ctrl+滑鼠左右移動=時間前後移動。Ctrl+Shift+滑鼠滾輪=以「小時」為單位演化。


c.其他功能:可以根據需求使用召喚,本人較多使用者有如下功能:

赤道網格——以確認星座(尤其是北極)相對現代經緯的位置;

大氣層——以模擬白天實際觀測條件;

黃道——以確認太陽行經之二十八宿;

搜索功能(快捷鍵F3)——以搜索相關天體;

天文計算功能——以計算相關時刻天體位置。


餘不一一,可多嘗試,以建立思想中相關宇宙架構。若有問題,可在公眾號後臺聯繫作者。


銀河:歲星與心宿

公元前200年的北極:帝星與北鬥

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