Celestia

✍ dations ◷ 2025-09-11 10:32:48 #天文学软件,开放源代码,免费软件

Celestia是克里斯·劳瑞尔(Chris Laurel)以OpenGL开发的3D天文模拟软件。用户可自由遨游于依据依巴谷星表模拟出的宇宙,且没有速度、方向、时间的限制,并可由任何角度观赏小至人造卫星、大至星系的各种天体。

NASA和ESA已将Celestia使用于教育和推广项目,和作为轨道分析软件的接口。

Celestia是在GNU通用公共许可证下发布的自由软件,目前已有Microsoft Windows、Mac OS X和Linux的版本。

依据依巴谷星表,Celestia内置将近12万颗恒星。可调整最大可见的视星等来改变屏幕上恒星的数量,也可改变恒星呈现出的外观。Celestia利用非常精确的VSOP87理论计算轨道,包括双星、行星、系外行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、人造卫星和太空船,也提供了各行星、卫星的日食、月食预测。

可以用简单的键盘、鼠标指令以任何速度、在数秒内到达Celestia宇宙的任何地方,包括了球状星团、星云、不规则、椭圆或螺旋星系(内置超过1万个星系),也可将旅途的视野设置成向前、向后或任何方向。可环绕天体,与天体同步运转,或追踪天体并将之锁定于画面中央。

可将时间设置在过去到未来的任何时刻,可用协调世界时或当地时间。可调整时间流逝的速度,从正常的1×1015倍到1×10-15倍,也可暂停或倒流。不过快转到公元或公元前20亿年元旦就会停止。尽管如此,行星轨道只在数千年范围内才算精确。另外也有光时校准(Light-time correction)。

可显示各天体的名称,和天体表面特征的名称,包括撞击坑、火山、峡谷、海洋、城市等等。

Celestia还展现了其他细节,如大气层、晨昏时的橘色光线、天体表面特征、地形阴影、移动的云、云影、水面反光、夜半球的城市光点、行星环、环的影子、食、彗尾、恒星光芒、星座连线和界线。行星除了可单纯将夜半球增亮,还有真实的行星照,尤其巨行星的卫星较明显。类似的是,双星系统中的行星有来自两恒星的光源。

也可显示目标天体的信息,包括距离、半径、角直径、恒星周期、表面温度等,而恒星部分则包括距离、绝对星等和视星等、相对于太阳的光度、光谱分类、角直径、表面温度、相对于太阳的半径、恒星周期、有无行星系统等。

可按Shift+左键上下滑动来改变视角,从最小的3.60″到最大的120°。画面可以分割成好几块,以同时观看不同物体。

Celestia内置不包括变星、超新星、黑洞、星云等天体,但有些可在网络上下载。还可扩展其他内容,包括更高清晰度的星球表面地图、大量的小行星或恒星资料、新增各种太空船甚至行星系统,无论真实或虚构。另外还有教育课程等,都可在网络上找到。这些扩展的机制是以Lua为内置语言。

此时如果要看地球上某地的日食影像,则:

只是此软件无法模擬日食发生时的天空颜色亮度变化。

教育版运行,所有的汉字都是框框。默认的行星是椭球体,并没有地表起伏,因此假如从地球表面看星空,低地轨道卫星的位置会和实际的有落差。

星体的影子,也就是食,无法投射在以3D模型呈现的小行星、卫星、太空船等物体上,且3D模型本身也没有影子。不过行星照可投射到3D模型的卫星、太空船等之上。

光线不受到大气折射,无法产生如月全食时的暗红色月球。

因为资料不足,未有影像的太阳系小天体的外形是默认的,而恒星、系外行星、星系只依分类画出大致外观。不过个别天体的细节可在网络上找到相关附加组件。

无法模擬多星系统的運行,只有模擬双星互绕。但非所有双星皆有,因未有足够轨道资料。恒星位置固定,无自行运动,也没有绕银河系公转,且星系的位置也是固定,无自转。

内置没有收入距离超过数千光年的恒星,因为视差太小,依波谷卫星无法准确测量距离。此外,太阳系内只画出范围1光年内的物体。

Celestia是设计为符合肉眼所见,所以没有滤光器、内置无假色影像、多重色彩的星云、长时间曝光的星系、镜头炫光等。

Celestia的地图影像、星体资料等可在文件夹中找到,亦可任意修改、增加,称为附加组件(add-ons),已有互相分享自制附加组件的网络社区,主要为The Celestia Motherlode 页面存档备份,存于互联网档案馆。以下简述各种方式和附加组件。

Textures文件夹收纳星体表面图像文件,分为hires、medres和lores,代表高、中、低分辨率。内置只有中、低分辨率,新增的则放进高清晰度文件夹,当安装更新版本时才不会被覆盖。文件名中有bump和normal表示凹凸贴图和法线贴图,皆用来画出地形阴影。凹凸贴图是以代表地形高度的灰阶图像文件、根据光线角度画出阴影,法线贴图则是直接加载各方向光线阴影的图像文件。在高清晰度时适用法线贴图,因为凹凸贴图的灰阶只有256阶,分辨率太高时会出现阶梯状。虚拟纹理(Virtual Textures)是适用于高清晰度的技术,将地图分为不同分辨率的阶级,个别再分割成数个区块,运行Celestia时越接近的区块才显出较高清晰度,而不用一次加载最高清晰度的全部图像文件,避免浪费存储器空间。文件名有clouds为云的图像文件,可包含透明度。文件名有spec表示反光,通常用在水面反光,不同灰阶值表示反光程度。

Data文件夹有.ssc档,包含太阳系行星卫星参数、恒星资料等等,如行星半径、自转周期、大气、显示图像文件的文件名等等,可自由修改、新增。

Models文件夹有.3ds、.cmod、.cms等3D模型档,包含小行星、太空船等的模型。

Extras文件夹则可直接存放下载的附加组件。

网络上有很多可用的附加组件,如64K(宽65,536像素)地球地表等高清晰度地图图像文件、各种地图如地质图和古地图、各种历史上或运作中的太空船如史泼尼克一号、航海家2号和哈伯太空望远镜、数千颗小行星、彗星和两百万颗恒星的资料点、深空天体如星云、星团、星系、中子星、脉冲星、有旋转吸积盘的黑洞、行星状星云等等。也有虚构的物体,如科幻2001太空漫游、星舰奇航记、星际大战中各种行星系和太空船。

有各种导览用的脚本(scripts)如太空任务卡西尼-惠更斯号和深撞号的介绍、小行星撞击的过程和各种有用信息。

还有可供教育用途的各种附加组件,如太阳系导览、恒星演化、月球形成、火星地球化、各种太空任务、地外智能文明搜索项目等等,也可让自己好像置身驾驶舱在太空飞行。

其他一些类似的天文软件包括自由软件:KStars、Stellarium和Mitaka;专有软件:Orbiter、WorldWide Telescope、XEphem(免费软件)和MPL3D、Starry Night、SpaceEngine(非免费)。

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