Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
21 Листопада 2024, 13:21:18

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[tlgleonid]

Конец ХХ века резко изменил возможности любителей астрономии. Одним из важнейших инструментов стал персональный (портативный) компьютер. Теперь нет нужды искать каталоги объектов Месье в толстых и пыльных справочниках библиотек или выяснять при помощи астрономического календаря условия видимости тех или иных событий. Компьютер научился управлять телескопом и помогать обрабатывать данные. Естественно, что в качестве помощников выступает не сам компьютер, а специализированные астрономические программы.
   Исторически первыми появились программы расчета эфемерид. Это Astrolab, Ephemeris Tools, Астрономический календарь и множество других. Такие программы имею очень небольшие размеры и низкие требования к производительности компьютеров позволяли получать таблицы со значениями координат, блеска, угловых размеров планет, Луны, Солнца и даже некоторых комет и астероидов. Позже в таких программах начали появляться инструменты для расчета обстоятельств солнечных и лунных затмений, соединений планет и даже получать календарь событий на срок от месяца до года. В настоящее время такие программы оказались вытесненными более продвинутыми программами-планетариями, в которых присутствуют и расчеты эфемерид с событиями.

[tlgleonid]

Программы-планетарии являются по сути универсальным инструментом любителя астрономии, позволяющим решать великое множество различных задач. Такие программы достаточно разнообразны и разные функции в них реализованы немного по разному. Некоторые программы отличаются простотой интерфейса, небольшими размерами и высокой скоростью работы(Starcalc). Есть целый ряд программ, упор в которых сделан на реалистичность, при этом моделируются яркость и цвет неба, окружающий ландшафт c домами, деревьями и пасущимися коровами, вид небесных тел в телескоп (RedShift, StarryNight, Stellarium). Немало программ-планетариев позиционированы, как рабочие инструменты без излишних красивостей, но с богатым набором функций и высокой точностью расчета положения небесных тел (SkyMap, Carte du Ciel, Guide). Не смотря на такое разнообразие, набор реально выполняемых программами-планетариями функций на сегодняшний день очень похож.
   Базовой функцией программ-планетарием является построение и отображение карты звездного неба. Для этого используются каталоги звездного неба. В большинстве программ в инсталляционном пакете идет каталог ярких звезд, видимых невооруженным глазом. Очень многие программы в качестве встроенного используют каталог звезд Тихо (полный где-то до 12m, что позволяет получать карты пригодные для решения большинства любительских задач и такие карты уж точно оказываются более подробными, чем популярный атлас Уранометрия). Наиболее продвинутые программы используют в качестве штатных каталоги UCAC3 (полные где-то до 15m) или GSC (звезды до 16m, но точность хуже, чем в UCAC3). Продвинутые программы-планетарии также позволяют использовать огромные каталоги типа USNO, UCAC4, NOMAD, содержащие звезды до 20m и даже более слабые. Большие каталоги, как правило, загружаются из интернет во время построения карты для отдельных выбранных площадок, но могут быть считаны и с CD или DVD дисков. В настоящее время размеры этих каталогов в десяток гигабайт уже не кажется большим и может вполне быть сохранен на жестком диске, но нужно понимать, что программы-планетарии в основном сформировались в начале 2000-ых годов, когда место на жестком диске было не так много. К сожалению, разные программы используют одни и те же каталоги в разных, несовместимых друг с другом, форматах.
   Звездные карты могут отображаться на экране в самом разном масштабе, когда на экран помещается от развертки всего небосвода до участка поперечником в несколько угловых минут. В большинстве программ масштаб может быть выбран произвольно, но вот в Guide есть 20 фиксированных масштабов, легко выбираемых функциональными клавишами 1..9,0, Alt+1.. Alt+9, Alt+0, что облегчает работу с программой без манипулятора мыши. В зависимости от выбранного масштаба меняется и предельная звездная величина. Чем меньший участок неба отображается, тем более слабые звезды будут отображаться. Естественно, что всегда текущее значение предельной звездной величины можно изменить. Используемый звездный каталог также зависит от масштаба. Это позволяет на мелких масштабах программе быстро производить выборку из каталога звезд для отображения. Звезды разного блеска отображаются кружками разного размера. Чем крупнее кружок, тем ярче звезда. В большинстве программ размеры наибольшего и наименьшего кружка могут устанавливаться пользователем, равно как и количество градаций.
   При построении карт программы могут отображать цвета звезд, если информация о цвете присутствует в каталогах. Некоторые программы позволяют также учитывать собственные движения звезд. Включение этой опции может существенно затормозить работу программы, поскольку для каждой звезды необходимо производить расчет ее текущего положения. Поскольку в своем большинстве звезды перемещаются за десяток лет в лучшем случае на сотые и тысячные доли угловой секунды, такая опция может быть полезной или для задач, где требуется очень высокая точность или когда необходимо посмотреть, как будет выглядеть небо через сотни тысяч лет.

[tlgleonid]

Отдельная опция программ-планетариев - отображение двойных и переменных звезд. Двойные звезды могут только помечаться определенным символом, а могут и иметь хвостик, указывающий направление двойной. Переменные звезды помечаются двумя концентричными кружками, соответствующих величинам максимального и минимального блеска. Впрочем, возможны и иные обозначения.
   Поскольку вид звездного неба отличается в зависимости от конкретной даты и времени, а также от географических координат, все программы-планетарии позволяют задать желаемое время и дату, а также местоположение и часовой пояс. Многие программы позволяют выбрать населенный пункт из предлагаемого списка или даже поставить отметку на карте Земли. Мало того, если программа рассчитана больше на красивую визуализацию, то в ней можно задать свое положение даже на определенной высоте над Землей, на поверхности другой планеты или даже в космосе.    В качестве текущего момента времени большинство программ берет или системное время компьютера или время запуска программы. Впрочем, может быть выбран и произвольный момент времени.
   Программы-планетарии небыли бы таковыми, если бы не могли показывать положения планет солнечной системы. Поскольку положение планет зависит от текущего момента времени и в небольшой мере от местоположения на поверхности Земли, алгоритмы расчета это учитывают. Сами алгоритмы используют модели, где для вычисления положений планет используются таблицы и производится апроксимация рядами. Чем больше членов ряда вычисляется, тем более высокой точности можно достичь. Так, программы типа StarCalc используют упрощенные алгоритмы, из-за чего ошибка может составлять до десятка угловых секунд. Для определения местоположения планет это не страшно, но при попытке промоделировать различные покрытия и затмения это может привести к существенным ошибкам. В этом отношении алгоритмы в Carte du Ciel существенно точнее. Самой высокой точностью обладает программа Guide, которая вычисляет положения планет с ошибкой порядка сотых долей угловой секунды.
   Многие современные планетарии позволяют отображать и различные детали на поверхности планет. Обычно вид планеты создается при помощи наложения карты на сферическую поверхность с учетом значения величины центрального меридиана.  Такой подход позволяет действительно правдоподобно показать вид в телескоп тех планет, где видна твердая поверхность (Меркурий, Марс). С Юпитером ситуация иная, поскольку разные зоны имеют разную скорость вращения. Как правило, в этом случае идет привязка к скорости вращения наиболее заметной детали. В случае с Юпитером это Большое Красное Пятно. А вот в программе SkyMap, где вид планет не отрисовывается, Большое Красное Пятно отображается в виде красной метки. Фазы же планет показываются, как правило, во всех случаях, даже когда в конкретной программе поверхности планет не отрисовываются.
   Практически все планеты имеют спутники, причем у планет-гигантов их десятки. Некоторые программы отображают только наиболее яркие из них, например 4 Галилеевых спутника Юпитера, до пяти самых ярких спутников Сатурна и, возможно, некоторые спутники Урана, Нептуна, Марса. А вот Guide отображает все известные спутники планет. Естественно, что у самых слабых и недавно открытых  спутников орбиты определены не очень хорошо и точность отображения таких спутников будет невысокой. 
   Еще более сложная ситуация с астероидами и кометами, поскольку новые кометы и астероиды открывают постоянно, а из-за вытянутости орбит этих тел и из-за изменения этих орбит, связанных с  возмущениями на них больших планет, параметры орбит необходимо обновлять постоянно. В разных программах эта операция производится по разному. В старых программах, например Starcalc, обновление баз комет и астероидов производится вручную. Большинство же современных программ-планетариев делают это автоматически. В некоторых программах есть возможность увидеть перечень комет, доступных для наблюдений, отсортированных по яркости или по какому-либо иному параметру.
   Нередко возникает необходимость увидеть трек движения небесных тел солнечной системы среди звезд. Большинство программ позволяют это сделать путем выбора начальной точки времени на заданный период времени в будущем. Многие программы позволяют моделировать события. При помощи моделирования можно посмотреть на перемещение по небу небесных тел, затмения и покрытия и т.п. Моделирование может осуществляться как в ручном режиме (когда по нажатию на кнопку время смещается на определенный шаг) так и в автоматическом, когда время движется с скоростью в какое-то количество раз быстрее реального течения времени.
   Помимо звезд и объектов солнечной системы программы-планетарии отображают объекты глубокого космоса: галактики, туманности, звездные скопления. В качестве  каталогов таких объектов используются каталоги обектов  Месье, NGC, IC, но нередко программы поддерживают и более глубокие каталоги, например каталоги галактик PGC.  В программах не претендующих на полную реалистичность такие объекты отображаются в виде специальных символов. Галактики отображаются обычно вытянутыми эллипсами, шаровые скопления - перечеркнутым кружочком, рассеянные скопления в виде кружка с пунктирной границей, туманности в виде квадрата и планетарные туманности в виде кружка, с несколькими лучиками. Встречаются и иные обозначения, но путаницы они не вызывают, поскольку на экране в большинстве программ присутствует легенда, на которой отображены обозначения и их расшифровка. Часто в программах светлые туманности изображены не в виде квадратов, а в виде видимых контуров туманностей. У галактик положение эллипсов также может отражать реальную ориентацию, форму и угловые размеры галактик. Встречаются и программы, у которых вместо значка отрисовывается фотография объекта или моделируется внешний вид объекта.

[tlgleonid]

Каким бы полным не был каталог объектов, всегда встречается необходимость нанести на карту какой-либо пользовательский объект или даже пользовательский каталог. Некоторые программы имеют утилиту для создания пользовательского каталога из специально оформленного текстового файла (SkyMap). В некоторых программах такие объекты можно внести вручную.
   Еще одной полезной функцией таких программ является эмуляция фона неба, когда его цвет соответствует реальному с учетом высоты солнца под горизонтом, фазы и положения Луны, а иногда и с учетом задаваемого пользователем уровня засветки. Так в безлунную астрономическую ночь этот фон черный, а в сумерках он имеет оттенок синего. Также синим небо рисуется, если на небе светит Луна, особенно в фазах близких к полной. Некоторые программы (Stellarium) моделируют даже яркость неба, делая его более светлым в направлении Солнца или Луны.
   Среди функций визуализации можно отметить функцию отрисовки горизонта. Линия горизонта может отрисовываться даже в самых простых программах, при этом возможно два режима: режим реального неба и режим карты. В режиме карты линия горизонта если и присутствует, то только в виде отдельной линии или дуги. В режиме реального неба все объекты ниже горизонта вообще не отображаются. Более продвинутые программы (SkyMap, Carte du Ciel и т.п.) позволяют задать пользовательский горизонт. Для этого требуется задать азимут и высоту ряда земных объектов в точке наблюдений и горизонт будет отрисовываться в виде ломанной линии, соединяющей заданные точки. Данная функция позволяет понять, можно ли в выбранное время наблюдать тот или иной объект или он окажется закрыт элементами ландшафта.
   Для удобства ориентировки программы-планетарии научились отрисовывать различные координатные сетки. Базовыми считаются сетки в экваториальных небесных координатах и в координатах азимутальных, привязанных к местности. Некоторые программы могут также предоставлять возможность использовать более экзотические системы координат, такие как эклиптические или галактические.
   Немаловажную роль играет также возможность нанесения линий и меток. В первую очередь это координатные линии. Как правило, шаг координатной сетки можно настраивать и он зависит при этом от масштаба изображения. В программах есть также функция выбора цвета линий. Кроме самих линий могут быть отметки значений широты и долготы в выбранной системе координат. Метки могут ставиться не только возле координатных линий, но и возле звезд (их обозначения), планет, комет и других объектов. Как правило, можно задать предельный блеск объектов, у которых могут быть отображены обозначения, что бы названия объектов отображалось только у достаточно ярких объектов. Если какие-либо обозначения оказываются у слишком близко расположенных объектов, то обозначения могут налезать друг на друга. В хороших программах есть средства разнесения таких надписей (вплоть до использования стрелочек).
   В большей части программ-планетариев можно задать отображение одной или нескольких прямоугольных рамок, обозначающих кадр ПЗС-матрицы или фотокамеры. Дополнительные прямоугольники могут показывать ориентацию и положение вспомагательных камер (гидов или дополнительных матриц). Для этого в программах нужно задавать геометрические размеры и ориентацию матриц, а также фокусное расстояние телескопа. Впрочем, эти размеры могут в некоторых программах задаваться явно в виде угловых размеров, выраженных в угловых минутах. Позаботились создатели программ-планетариев и о любителей визуальных наблюдений. Зачастую можно на карту нанести круги популярного искателя telrad, что бы можно было быстрее навести телескоп на объект.
   Также практически обязательной стала возможность в программах-планетариях подключить телескоп. Подключение начинается с выбора драйвера телескопа. В настоящее время наибольшую популярность приобрели устройства, работающие по протоколам Астрофизики, Магеллана, NexStar, Sky Commander, LX-200 или через универсальный драйвер-фильтр ASCOM. Драйвера могут быть включены в программу или устанавливаться отдельно. После установки связи с телескопом можно выполнять такие действия: навестись на указанную точку, показать текущее положение телескопа, добавить точку привязки (при начальной привязке по одной или нескольким звездам), а также перемещать трубу телескопа по тем или иным направлениям.
   Помимо графических, программы-планетарии содержат и информационную часть. Как правило, это возможности получить информацию о выбранном объекте или открыть даже достаточно функциональный астрономический календарь. Информация об объекте обычно появляется в специальном информационном окне и ее количество и качество зависит как от используемых данных, так и от желания разработчиков. Здесь могут быть как статические данные (координаты, блеск, характеристики спектра, угловые размеры и т.п.), так и вычисляемые (угловые размеры в заданный момент, моменты восхода и захода и т.п.). Хорошие программы-планетарии позволяют получить информацию о конкретном объекте из самых разных каталогов, включая текстовые описания визуальщиков.
   Кроме того, часто программы позволяют построить эфемериды выбранного объекта с заданным шагом и даже рассчитывать события. Наиболее часто встречается расчет солнечных и лунных затмений. При этом возможно вычисление не только обстоятельств затмения для данной точки, но и построение карты видимости затмений. Несколько реже встречается возможность построение карты видимости покрытия звезд и планет Луной или даже планетами, а также покрытий астероидами звезд.
   Менее часто встречается функция расчета положения спутников и отображение их движения по небу. Тем не менее, в ряде планетариев такая функция реализована, причем встречаются даже программы, умеющие рассчитывать и показывать вспышки спутников связи Иридиум. Поскольку элементы орбит спутников Земли очень сильно меняются за достаточно короткое время, необходимо обновлять их элементы достаточно часто.
   Естественно, что программы построения изображения звездного неба содержат функцию печати карт на принтере. Как правило, чем более функциональна программа, тем более удобные и совершенные карты она позволяет сформировать на печать.   
   Помимо собственно программ-планетариев есть и программы, призванные помочь спланировать наблюдения. Одной из первых таких программ была программа Deepsky. Такие программы позволяют по заданным критериям сформировать список объектов для наблюдений текущей ночью или на определенный период а также вносить результаты своих наблюдений, строить карты для выбранных объектов и т.п.

[tlgleonid]

Для некоторых задач существуют программы, позволяющие решать более сложные задачи, но при этом такие программы рассчитаны на небольшое число функций. К таким программам можно отнести программы прогнозирования и планирования покрытий Луной, планетами, их спутниками других небесных тел (тех же планет, спутников или далеких звезд). К такого рода программам можно отнести WinOccilt или OccultWatcher. Последняя может не только произвести расчет по более уточненным данным и спрогнозировать вероятность для конкретной местности или показать полосу, но и скоординировать свои наблюдения с другими наблюдателями, заблаговременно получить предупреждение о предстоящем покрытии и отправить отчет о результатах наблюдений.
   Примером еще одной подобной спецпрограммы может служить Virtual Moon Atlas, призванный помочь в наблюдении нашего естественного спутника Земли. При этом эта программа помогает отобрать не только интересные для наблюдений в определенный телескоп Лунных образований с учетом текущей фазы, но и показать максимально подробные карты поверхности Луны.
   С появлением доступных камер с ПЗС-матрицами и астрономических ПЗС-матриц а также телескопов с автоматическим наблюдением (по сути в телескоп начали встраивать специализированный компьютер) возник спрос и на специализированный софт для управления телескопом и камерами. Различные программы имеют разную функциональность, но можно выделить несколько основных направлений.
   Как известно, механика любительских телескопов далека от идеала, поэтому одной из простых задач для компьютера стало получение изображение с камеры-гида и по смещению выбранной звезды определить, в каком направлении телескоп движется неправильно и заставить его скорректировать свое движение. Такая функция получила название "гидирование". Небольшие, в большинстве своем бесплатные, программы для выполнения данной функции называют программами для гидирования. Это ProGuider, PHD Guide, GuideMaster, MetaGuider  и другие.
   Функция управления камерой также достаточно важна. Обычно, с каждой астрономической камерой в комплекте идет программа, позволяющая задавать параметры съемки осуществлять съемку по определенному алгоритму (в простейшем случае сделать набор определенного количества кадров с определенной выдержкой) или снимать видеоролик. Есть также свободнораспространяемые программы для управления определенными камерами или групп камер, к которым можно отнести и зеркальные камеры. В последнем случае использование таких программ позволяет существенно расширить возможности бытовых зеркальных фотокамер, поскольку штатные программы не позволяют указывать произвольные выдержки.
   Еще одна полезная функция - это помощь в фокусировке. Для этого программы во время фокусировки отслеживают определенную звезду, показывая ее увеличенное изображение и (или) указывая полуширину изображения звезды в пикселях. Задача наблюдателя - подобрать при помощи ручного вращения ручки фокусера или при помощи электрофокусера такое положение, при котором звезда имеет минимальные размеры. Примером такой программы является FocusMax.
   Цифровые астрономические изображения имеют важное свойство: их можно дополнительно обработать и вытянуть слабые детали, снизить уровень шумов, убрать дефекты, произвести измерения. Очень мощной и одновременно бесплатной является программа Iris. Есть и платные аналоги.
   Некоторые программы для обработки изображений заточены для выполнения определенных узких задач. Так, бесплатная программа MuniWin позволяет обрабатывать большое число снимков одной области неба с единственной целью - отследить изменения в яркости звезд, что позволяет использовать ее для поиска новых переменных звезд и исследования уже известных. Программы типа платной Astrometrika или бесплатной IzmCCD помогают любителям в снятии координат объектов с высокой точностью, что необходимо для астрометрических исследований.
   Но наибольшее распространение получили астрономические комбайны, которые позволяют и телескоп навести и камерами управлять и гидировать и обработку изображений делать. Наиболее известной среди любителей является программа MaximDL. Она достаточно дорога, но имеется месячный срок для того, что бы ее опробовать. Бесплатным аналогом является программа AudelA. Есть и более редкие программы подобного вида, например PRISM.
   Может помочь компьютер и любителям телескопостроения. Для них созданы программы для расчета оптики телескопов или получения картинки аберраций. Например, программы типа Newton или OSLO помогают рассчитать параметры телескопа Ньютона или небольшого объектива, а программы ZEMAX является незаменимым инструментом для любого серьезного изготовителя оптики. Еще одна очень хорошая программа такого рода CodeV. А вот программа Aberration позволяет промоделировать влияние различных оптических эффектов (экранирование, сферическая аберрация, кома, астигматизм, тепловые токи) на изображение.
Мир астрономических программ довольно пестрый и с каждым месяцем появляются все новые и новые астрономические программы, позволяющие сделать занятия астрономией все комфортнее и интереснее.

Подякували

2 :mpyat2, Вадим

[slava3500]

А вот Guide отображает все известные спутники планет. Естественно, что у самых слабых и недавно открытых  спутников орбиты определены не очень хорошо и точность отображения таких спутников будет невысокой. 
   

Не только она, но и Starry Night показывает положения всех спутников планет.

[angelsky]

Не совсем понял задачи этой темы.  Уже наверное лет 10, как есть множество программ, которые умеют почти все. Имеет наверное смысл разбить на разделы: быстрые и программы планетарии(для работы ЛА типа С2а, в меньшей мере Картес , возможно Guide)
визуализаторы Старри Найт, Стелариум и симуляторы Селестия и пр.
В принципе тут все есть со скринами,
Обзор астрономических программ для ПК
Часть вторая: симуляторы
 хотя возможно уже и немного устарело 

Подякували

1 :tlgleonid

[tlgleonid]

Смысл в попытке описать основные функции, которые могут быть реализованы в астрономических программах без сравнения самих программ. У тебя, Саша, обзор именно прогоамм. Думаю, что оба подхода могут иметь место.

[M_M]

Обзор программ - хорошо. Обзор функций - очень хорошо. Но кое-что и напрягает: чтобы добраться до нужной функции нужно весь текст прочитать. М.б. нужен какой-то путеводитель или сборник линков на конкретные места в тексте. Или таблица функций, с группировкой по темам, и поддерживающих соответствующую функцию программ.

[slava3500]

Согласен.
Я бы даже сказал так- нужна одна базовая прога, с наибольшей точностью и набором функций и остальные, как дополнение, чтоб знать, где что лежит, если потребуется.
Полагаю, что базовой следует признать прогу Cartes du Ciel(2.75).

[M_M]

Базовой программы не существует, ибо нет программы, которая может всё. Иначе другие программы были бы не нужны.

Есть области пересечения возможностей разных программ.