电脑里的“星空”

孙晓帆、李任鸿
1998年 第16期 15版

#1非主流絮语
#1　　各位朋友，上期介绍了一个功能强大的基于Windows平台的数学软件包Mathcad，不知大家是否觉得过于专业化了?在发稿后，又收到了几篇Mathcad的文章，着实让我震撼了一番，它的功能确实强大。不过限于篇幅，不能再介绍给大家，真是一大憾事。另外由于我的疏忽没有登出上期有关Mathcad一文的作者，因而我特向重庆的张冰峰同志致歉。
#1　　夜已深了，重庆的夜晚已经很少能看见星星了，但今天我的电脑里繁星满天，这是SkyMap的神奇，它把我们带回了那个充满星空的时代，希望本期的《电脑里的“星空”》把我们一起带到繁星满天的夜晚。

　　天文学可以说是最古老的科学，同时也是最前沿的科学，它伴随着人类文明的进程产生和发展。它是人类认识宇宙的科学。^161501h^
　　一九九七年，Internet评选出了最受欢迎的共享软件，这些软件有压缩工具、网络工具、图形图像处理工具等，引人注目的是有一个名为SkyMap的软件榜上有名。顾名思义，SkyMap意为天象图。可别以为它是西洋占星术用来算命的玩艺，而是天文爱好者梦寐以求的数字天象仪和电子星图。北京天文馆天象仪的表演你看过吧，对球顶大厅里的“满天”星光印象深刻吧，有了SkyMap软件，你就等于把天文馆搬到了你的微机上。它使用两种类型的星图显示天象，只需简单的鼠标动作即可得到天体对象详细的信息，打印出的星表准确、全面、实时！SkyMap的恒星数据来源是著名的史密森天文台的人造卫星照相定位星表（SAO），评估版提供了SAO目录中亮于7等的总共15925颗恒星，按历元2000．0排列，注册版包括全部目录的258997颗恒星数据（顺便说一下，人的肉眼在最佳的情况下，可以看到6．5等以上的大约9000颗恒星）；深空对象囊括了星云星团新总表初版（NGC）及再版（IC）中的正确描述天体以及其他一些双星表、星云表、星团表等深空天体列表数据，大约包括10600个天体；SkyMap的行星数据采用了精确的行星运行算法，参考了最新版的天文年历；更厉害的是SkyMap也是一个望远镜控制台，可以通过串口控制一台电驱动望远镜，精确跟踪天体，怎么样？即使你是专业的天文工作者也需要这样的软件来辅助工作！立即把它安装到你的计算机上吧，加入天文爱好者的队伍，只需带上你少年时的幻想，让我们与星空全面接触！
　　SkyMap3.1.11（《电脑报配套光盘第四辑》上EDU目录中）仅仅1.8M，安装完毕启动程序，浩瀚的星空扑面而来。
　　首先，我们需要知道，SkyMap使用两种类型的星图来显示星空。一种是以观测者的视角，使用地平坐标系仰视天体在天球上的投影，你会看到窗口底部的地平线和表示高度的等高线以及屏幕最上方的天顶。另一种显示方式是采用赤道坐标系俯视天体在天球上的投影，见^161501a^。图的中心是天赤道即赤纬00度00分00秒与春分点即黄道对赤道的升交点赤经00h 00m 00s的交点，赤经按逆时针方向度量，这时我们可以看到北极星大约就在北天极的位置。
#2　　一、对象工具板详解
　　我们先简单了解辅助工具窗口各按钮选项的作用。打开显示（View）菜单，选择工具条（Toolbars）选项，里面有五种选择，其中的工具条（Toolbar）和状态条（Status Bar）是默认开启的，我们选择对象工具板（Object Palette），见^161501b^。
　　按从左到右，从上到下的顺序，分别是：1恒星显示开关。你可以选择恒星是否在窗口中显示出来；2恒星标签开关。恒星的名称一般用其所在星座名按亮度顺序用希腊字母表示。可以显示或者关闭这些恒星标签；3行星显示开关。选择是否显示太阳系内的日、月、大行星及其卫星；4星座连线开关。用线段连接某一星座中的亮星，组成便于识别的轮廓外表，星座多数和希腊神话有关，可以打开或者关闭这样的连线；5星座名称开关，显示或关闭星座的文字标签；6星座分界线开关。每个星座在天空中有它固定的范围，在星表上用虚线分割，以便定位天体的大致位置；7彗星显示开关；8小行星显示开关；9深空对象显示开关。深空对象包括星协、星团、星云、星系和星系群等遥远的天体系统，SkyMap可以显示足够多的深空天体。
#2　　二、线工具板详解
　　现在选择显示菜单工具条选项中的线工具板（Line Palette），见^161501c^。按从左到右顺序，分别是：1高度/方位栅格开关。这个开关只能在第一种类型即地平坐标系星图中使用；2赤经/赤纬坐标栅格开关。3黄道线开关。地球公转轨道平面与天球相交的大圆称为黄道，在星图中它是一条曲线，日月及九大行星的运行都在这条曲线附近，可以关闭或者打开这条曲线的显示；4角距刻度线开关。可以在窗口右下角显示一个刻度条，标定单位角距离；5指南针开关。使用它可以在星图上标定方向，这是个十分有用的选项，尤其是在打印星图时，它只能用于第二种类型即使用赤道坐标系的星图中使用。
#2　　三、时间工具板详解
　　再看Time工具窗口（^161501d^）。选择显示菜单工具条选项中的Time Palette，按从左到右，从上到下的顺序，上面的六个按钮Y、M、D、H、M、S分别表示以年、月、日、时、分、秒为单位改变观测时间，按钮D＋的作用是以恒星日为单位改变时间；上箭头与下箭头按钮分别表示增加或减少一个时间单位，比如你已经选择了按钮H，即每次改变一小时的时间，这时你若选择向上箭头按钮，则时间单位改变成了两个小时，这个按钮，时间单位为三小时，向下箭头按钮的作用相反；表盘按钮的作用是打开观测时间对话框，这个对话窗口用于输入你实际观测的时间参数，也可以使用当前的时间，或者使用夏令时；最后的两个按钮左箭头与右箭头分别是向前或向后改变单位时间。使用这些按钮，可以回朔到公元前4000年或者预览到公元8000年时的天象！
　　下面我们分别就两种坐标系的星图介绍一些它们的使用方法，注意它们的工具条是不同的。首先打开文件菜单，选择第一项New Horizon Map（新地平图），SkyMap会建立一个新的地平坐标系视图，先看工具条的作用（^161501e^）：放大缩小工具，不用多说了；蓝色的地球按钮是观测者位置对话窗开关，如果你在南京，可直接在列表中找到你的地理经纬度（见^161501g^），首先输入你当地的纬度和经度，注意是北纬东经，然后输入时区，我国用户当地的时区与世界时（UT）的关系是东经度数除以15再乘上60，一般都填入480分即可，意思是平子夜之前480分钟（东八区），接着输入天气状况、温度、气压；表盘按钮与时间工具窗中的表盘作用相同；按下放大镜按钮可以任意改变你的视野范围，输入视野中心的方位角、高度与视角参数可改变星图的显示范围；N、E、S、W四个按钮分别是正北、正东、正南、正西方向观察的天象星图；Z按钮是改变到以天顶为中心整个天穹视野，接下来的两个按钮是控制显示的恒星每次增加或减少0．5个星等；秒表按钮是“实时模式”开关，在实时模式中，屏幕上的星图每分钟自动刷新一次；最后是打印配置按钮和在线帮助按钮。所有相关的工具都了解了之后，将整个使用过程简单叙述如下：首先选择建立一个新的地平坐标系星图，输入你的地理位置，设置准确机器时钟，使用当前时间，选择你观察的方向，按下实时模式按钮，在Lines工具窗中选择打开等高线和黄道线，在Objects工具窗中选择你想显示出的天体类型，可以在星表上找一颗亮星，然后到户外在天空对应方向验证你的设置，当然，你若是有一台天文望远镜，可以试着快速寻找一个梅西耶天体。
　　现在我们选择建立一个赤道坐标系星图，打开文件菜单选择第二项New Area Map立刻会弹出星图范围对话窗，在星图中心参数中输入赤经赤纬，星图范围中输入视角，一个新类型的星图便展开了，请注意工具条的变化（^161501f^），第三、四个按钮分别是水平旋转与垂直旋转按钮，主要是为了匹配不同类型望远镜的使用；第五个按钮是解除锁定按钮，有时为了在星图上跟踪相对速度较快的天体，比如大行星的运行，可以锁定观测对象，这时在实时模式中移动的不是天体对象，而是整个星空背景，使用这个按钮可以解除对指定天体的跟踪；其他按钮功能与地平坐标系星图中的功能相同。
#2　　四、个性化设置
　　为了使SkyMap更加个性化，我们可以设置一些系统参数，打开文件菜单中参数选择项（Preferences）中的全局设置（general）。在Display面板中可以设置SkyMap启动时的默认星图类型以及实时模式中两种星图的自动刷新间隔时间；File面板中设置默认的天体图片浏览程序及天体图片存放目录；Status Bar面板中设置状态条上显示的信息，可以在状态条中显示高度 /方位角（Altitude/Azimu）、赤经/赤纬（RA/Dec）、两次鼠标单击事件的角距离（Angular separation）、星等限制（Limiting magnitude）、时间与日期（Time and date）、机器时钟（LMT clock）、协调世界时（UTC clock）、当地标准时（LST clock）；GSC面板是为SkyMap配套的《哈勃恒星指南双CD》准备的，没有的话，可以不选择，以免影响性能。另外在选项菜单（Options）中也有一些局部环境的设置，用于设置星图中各种天体的显示特性，这里就不再多说了，一试便知，其中涉及的许多专用名词不在本文讨论范围，请在专业资料中查找。
　　星表在使用中，将鼠标移动到星图中的任何区域，单击右键，选择Center，可以改变星表的显示中心；想得到指定天体的详细数据，可使用查找菜单（Search），在对应的天体类型中输入名称，便可Go to到屏幕的正中心，然后将窗口放大到足够的分辨率上，在选定对象上单击右键，选择About即可，如果你指定的天体在图片目录中有名称符合的图像文件，在右键菜单中就会出现Picture of选择，便可以使用图片浏览程序观看美丽的天体照片；如果指定的天体是一颗行星或彗星，右键菜单中还会出现Lock onto和Track of选项，分别用于在实时模式中锁定对象和显示对象运行轨迹；还能从状态条中得到很多有用的信息，如鼠标位置的高度、方位、赤经、赤纬、日期等，最有用的是可以显示两次单击选定的两个天体之间的角距离。
#2　　五、网上信息
　　一份精确的星图是一个天文爱好者的常用“武器”之一，SkyMap是最精确、最全面的电子星图之一。需要说明的是电脑报配套光盘上提供的评估版即使找到注册器注册了，也只能显示7等以上的恒星，有关SkyMap的详细情况请到http://www.skymap.com了解。若使用中有不明了的地方以及想得到天文学科普知识的读者，请到笔者主页http://www.nease.net/～recent上看看（相当精致）。