Руководство по .SSC-данным в Celestia

Как подсчитывать дату в Юлианском формате можно узнать здесь:

http://aa.usno.navy.mil/data/docs/JulianDate.html

В Celestia, начиная с версии 1.3.1, можно указывать дату не только в Юлианском, но и в UT формате (Универсальное время), хотя, рекомендуется применять Юлианский формат. Это связано с тем, что программе приходится пересчитывать дату изUT в Юлианский формат, а на это уходит время и на слабых машинах это очень заметно. Формат Универсального времени (UT) таков: "YYYY MM DD hh:mm:ss", где YYYY–год, ММ–месяц, DD–день, hh-часы, mm-минуты, ss-секунды.

Пример: Beginning "1989 10 19 02:47"

Ending

Конец действия

Ending – параметр аналогичен Beginning, только указывают дату окончания действия объекта.

После наступления указанной даты, объект в Celestia не отображается, хотя в каталогах присутствует. К применению параметр не критичен, т.е. можно указывать, а можно и нет.

Пример: Ending 2451989.77083

Здесь указана дата завершения работы на орбите космической станции «МИР»

- 21 марта 2001 г.

InfoURL

Интернет ссылка

infoURL – указание на Интернет ресурс, где можно найти дополнительную информацию по данному объекту.

Данная ссылка будет доступна в контекстном меню выбранного объекта, при клике по нему правой кнопкой мышки. К тому же, у Вас должно быть установлено Интернет соединение, чтобы ссылка заработала.

Пример: InfoURL "http://www.nineplanets.org/pluto.html#Charon"

Atmosphere

Атмосфера

Atmosphere – указание характеристик атмосферы объекта. Этот параметр имеет несколько переменных, которые необходимо размещать между фигурными скобками

({}).

Для начала посмотрим пример установок для атмосферы Земли:

Atmosphere

{

Height 60

Lower [0.30 0.52 0.65]

Upper [0.26 0.47 0.84]

Sky [0.30 0.48 0.82] CloudHeight 7 CloudSpeed 65

CloudMap "earth-clouds.png"

}

Страница 14 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Параметр Atmosphere содержит следующие переменные:

Height –		толщина атмосферы в километрах;
Lower	–	цвет атмосферы в перигее;
Upper	–	цвет атмосферы в апогее;
Sky	–	цвет неба, если Вы находитесь у поверхности объекта.

Цвет указывается тремя цифрами, заключенных в квадратные скобки, по спецификации RGB (Красный, Зеленый, Синий) и значение каждого из них не может быть больше единицы (1.0).

CloudHeight –		высота на которой находятся облака в километрах;
CloudSpeed	–	скорость движения облачного покрова в км/ч;
CloudMap	–	файл с текстурами облаков. Должен быть в формате .png или .dds
		и иметь альфа-канал (прозрачность).

Примечание: если Ваша видеокарта не поддерживает отображение альфа-канала в файлах

.dds, то его (файл) можно конвертировать в формат .png с помощью программ работы с графикой (например, Photoshop, Gimp).

В инсталляционном пакете Celestia файлы текстур облаков представлены в формате .png. Тем не менее, формат .dds является предпочтительным. Файл этого формата имеет меньший размер по сравнению с форматом .png, а это меньше нагружает оперативную память ПЭВМ.

EllipticalOrbit

Орбита

Ellipticalorbit – указание	характеристик	орбиты	объекта. Этот	параметр	имеет
несколько	переменных,	которые	необходимо	размещать	между
фигурными скобками ({}).

Для начала посмотрим пример установок для орбиты Земли:

EllipticalOrbit

{

Period 0.6152 SemiMajorAxis 0.7233 Eccentricity 0.0068 Inclination 3.3947 AscendingNode 76.681 LongOfPericenter 131.533

MeanLongitude 181.979 #(также и MeanAnomaly) Epoch 2451545.0

}

Чтобы больше узнать про орбиты, посетите вебсайт NASA:

http://spaceflight.nasa.gov/realdata/elements/

А теперь, сделаем небольшое отступление и попытаемся познакомиться с Небесной механикой и её понятиями.

Далее по тексту будет идти речь про«Спутник», который вращается вокруг Земли. И все определения будут касаться именно этих объектов. Но необходимо также понимать, что вместо комбинации «Земля – Спутник», может быть комбинация: «Земля – Солнце», «Луна – Земля», «Марс – Солнце», «Фобос – Марс», и т.д. Законы механики применимы для всех объектов.

Страница 15 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Переменные команды EllipticalOrbit:

Period – указывает период, который необходим объекту, чтобы сделать один оборот вокруг другого, вышестоящего объекта (для планеты - это звезда, для спутника – это планета и т.).дс учетом переменнойSemiMajorAxis (размер большой полуоси орбиты). Переменная Period применяется всегда и для планет указывается в годах, а для спутников – в днях.

Таким образом, если спутник совершит два оборота в день, то его ежедневный период будет равен 12 часам. А при 16 оборотах в день, период составит 1,5 часа. Но заметьте, что такие результаты будут только в том случае, если орбита спутника будет идеально круглой. Разумеется, идеального ничего не бывает. На орбиту спутника влияет множество факторов и для того чтобы определить положение спутника на орбите в тот или иной момент времени, переменной Period будет недостаточно, и…

... еще Иоганн Кеплер (1571-1630), сформулировавший в XVII веке законы невозмущенного движения планет вокруг Солнца по результатам многолетних наблюдений за планетой Марс, определил параметры орбитального эллипса (большая полуось – Semi-Major-Axis).

III закон Кеплера о планетарном движении указывает на четкую связь скорости движения спутника с его расстоянием до Земли. Т.е., чем ближе спутник к Земле, тем быстрее он движется и наоборот, чем дальше, тем медленнее. Это значит, что нам необходимо установить, на каком расстоянии находится спутник от Земли и как быстро он движется .

В Celestia, вместе с переменной Period, нужно указать скорость (время, с которой спутник совершает один оборот). При идеально круглой орбите спутник будет двигаться с постоянной скоростью. И зная её, мы бы просто указали это значение и всё!

Но, к сожалению, не все так просто. В реальности спутники имеют эллиптические орбиты (эксцентриситет больше нуля). А от этого и разную скорость движения: в апогее (наиболее удаленная точка орбиты) – медленнее, а в перигее (наиболее ближайшая точка орбиты) - быстрее.

Поэтому принято решение указывать среднюю скорость движения спутника. При этом в расчет берется среднее движение спутника в наиболее ближайшей точке его орбиты(при известных Period и SemiMajorAxis), т.е. в перигее, и указывается в оборотах за день.

Типичное значение этого параметра находится в пределах 1отдо 16 оборотов за день (только для околоземных спутников).

SemiMajorAxis – указывает размер большой полуоси орбиты. Для планет указывается в Астрономических единицах(а.е.), а для спутников в километрах. Переменная применяется совместно с переменнойPeriod. Эта величина характеризует размер орбитального эллипса.

Посмотрите на рисунок. На нем изображена планета, и спутник вращающийся вокруг нее. Орбита спутника показана красным цветом. Наиболее ближайшая к планете точка орбиты (на рис. точка Р) называется перигеем, а наиболее удаленная (точка А) – апогеем. Прямая, соединяющая перигей Р и апогей А называется линией апсид. Эта прямая также является большой осью орбиты.

Линия апсид вместе с орбитой образуют плоскость орбиты (на рис. розоватым цветом). При круговой форме орбиты её большая и малая оси равны. А точки перигеяР и апогеяА равноудалены от планеты.

Страница 16 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Eccentricity – указывает эксцентриситет орбиты, т.е. степень её сжатия. Значения эксцентриситета находятся в пределах от0 до 1. Для орбиты в форме круга эксцентриситет равен 0 (нулю). Для орбиты в форме эллипса – 1.

Применение данного параметра позволяет более точно и реалистично отобразить форму орбиты.

* При эксцентриситете равном 1 будет парабола, а при значении больше 1 – гипербола.

Таким образом, чем больше эксцентриситет, тем больше разница между большой и малой полуосями эллипса. Из-за этого эллипс становится все более вытянутым. Эксцентриситет характеризует форму орбитального эллипса.

Inclination – указывает наклонение орбиты. Применение данного параметра позволяет более точно отобразить положение плоскости орбитального эллипса.

Посмотрите на рисунок. Наклонение орбиты (на рис. угол i) –

угол между плоскостью небесного экватора и види плоскостью орбиты, отсчитываемой при восходящем узле от экватора против хода часовой стрелки в пределах 0–180˚.

Взависимости от наклонения различают орбиты:

-экваториальную (i=0);

-прямую промежуточную (0<i<90˚);

-полярную (i=90˚);

-обратную промежуточную(90˚<i<180˚).

AscendingNode – восходящий узел. Это точка пересечения небесного экватора и видимой орбиты спутника. В этой точке спутник переходит из южного полушария сферы в северное.

Положение восходящего узла можно зафиксировать:

1) относительно небесного Гринвичского меридиана.

В	этом	случае	дуга	небесного	экватора	равна	географической	долгот
восходящего		узла, считаемой		от Гринвичского меридиана			в пределах0-180º
(восточная долгота положительна). В астрономии эта же							дуга соответствует
гринвичскому часовому углу восходящего узла, но здесь положительным принимают
угол, отсчитанный к западу.

2)относительно точки экватора (точки Овна), которую Солнце проходит в день весеннего равноденствия 20-21 марта.

Здесь, дуга небесного экватора представляет собой		известное из курса
астрономии прямое восхождение восходящего узла. Чаще	всего	его заменяют
звездным углом (звездным дополнением), т.е. часовым углом,	отсчитанным от точки

Овна. В обобщенном виде дугу небесного экватора, определяющую положение восходящего узла, называют долготой восходящего узла и обозначают Ω.

Если Вы не знакомы с предметом«Астрономия», то, наверняка ничего не поняли из вышесказанного. Сейчас попробую восполнить этот пробел. Но если Вам будет что-то не понятно, я предлагаю ознакомиться со школьным курсом астрономии.

Положение светил на небесной сфере определяется двумя координатами. В астрономии разработано несколько систем небесных координат. И вот одна из них– это вторая экваториальная система координат. В ней, координаты звезд и других небесных объектов не изменяются при вращении небесной сферы.

Страница 17 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Посмотрите на рисунок:

На нем схематически изображена планета Земля. Земная ось, вокруг которой планета вращается, проходит через Южный и Северный полюсы планеты. Большой круг, плоскость которого перпендикулярна земной оси, называют н е б е с н ы м э к в а т о р о м. Небесный экватор делит небесную сферу на северное и южное полушария. Большой круг, по которому Солнце осуществляет свой видимый путь по небесной сфере, называют э к л и п т и к о й . Как видите, плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под угломε = 23º26,5’. Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках равноденствий: весеннего и осеннего.

Так вот, за основную точку отсчета одной из координат в экваториальной системе принимают точку весеннего равноденствия ^. В этой точке центр диска Солнца 20-21 марта переходит из южного полушария неба в северное. Следующие координаты, отображающие положение объекта на небесной сфере, это п р я м о е в о с х о ж д е н и е и с к л о н е н и е . Прямое восхождение (восходящий узел) отсчитывают от точки весеннего равноденствия

вдоль небесного экватора навстречу видимому вращению небесной	сферы до	кр
склонения светила (объекта). Измеряют прямое восхождение в часах, минутах, секундах. При
этом 360º соответствует 24 ч, откуда каждый час прямого восхождения соответствует 15º.
Ну вот, теперь Вы уже наполовину Астроном! ©
Вернемся к нашей переменной AscendingNode.
На этом рисунке ось Х направлена	в точку	весе

равноденствия. Дуга Ω между осью Х и точкой восходящего узла является п р я м ы м в о с х о ж д е н и е м .

Если бы орбита спутника пересекала небесный экватор в точке равноденствия, то тогда AscendingNode равнялся 0º.

А вообще возможные значения параметраAscendingNode находятся в пределах от 0º до 360º.

Страница 18 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Для эллиптической орбиты необходимо зафиксировать положение и ориентировку эллипса в орбитальной плоскости. Для этого указывают положение перигея относительно восходящего узла. Посмотрите на рисунок:

Вы уже знаете, что такое перигей (точка Р), апогей (точка А) и восходящий узел, который характеризует угол Ω. Для указания положения орбиты используют угол ω, называемый а р г у м е н т о м ш и р о т ы п е р и г е я . Он измеряется дугой видимой орбиты спутника, отсчитываемой от восходящего узла в сторону движения спутника в пределах 0-360º до направления на перигей (Р).

В Celestia для указания этого параметра используется переменная LongOfPericenter.

LongОfPericenter – указывает положение перигея орбиты спутника относительно восходящего узла. Значение переменной находится в пределах0360º. Альтернативно, вместо нее может использоваться переменная:

ArgOfPericenter – аргумент перигея. Измеряется также.

Итак, для указания эллиптической орбиты и ее положения в пространстве необходимы следующие орбитальные элементы (для Celestia – параметры):

форма и размеры орбиты– Period (период), SemiMajorAxis (величина большой полуоси) и Eccentricity (эксцентриситет – степень сжатия эллипса);

положение	и	ориентировка	эллипса	орбиты– Inclination (наклонение),
AscendingNode		(восходящий узел (угол)) и LongОfPericenter (ArgOfPericenter)
(аргумент широты перигея (угол)).

Далее. После того как мы нашли элементы орбиты, перечисленные выше, нам необходимо установить положение нашего спутника на этой орбите, т.е. место, где он находится в определенный момент времени. Указав это место, Celestia, в дальнейшем сможет рассчитать и показать нам положение спутника в любой момент времени на его орбите.

Положение спутника на эллиптической орбите в какой-либо момент удобно указывать в полярной системе координат. Одной из координат этой системы является полярный угол, который называют и с т и н н о й а н о м а л и е й . В Celestia это переменная MeanLongitude.

MeanLongitude	– указывает положение спутника на его орбите в определенный момент
	времени (Epoch). Измеряется в градусах и находится в пределах0-360º.
	Альтернативная переменная в Celestia:
MeanAnomaiy –	истинная аномалия. Также как и MeanLongitude применяется
	вместе с элементом Epoch (о нем будет рассказано ниже).
	Посмотрите	на	рисунок.	Истинная	аномалия
	(MeanLongitude)	– это	угол, который измеряют			от точки
	перигея Р (по видимой орбите спутника) в сторону движения
	спутника до	направления радиуса-вектораu			на	спутник.
	Величина угла находится в пределах 0-360º.

При этом не трудно догадаться, что

-если истинная аномалия равна0º, то спутник находится в перигее (точка Р);

-если истинная аномалия равна 180º, то спутник находится в апогее (точка А).

Страница 19 из 33

Руководство по .SSC-данным в Celestia

Epoch – указание даты начального положения объекта в пространстве на его орбите в перигее. Дата может быть указана в Юлианском формате или в Универсальном

(UT).

Эта переменная не обязательна к применению и используется только в том случае, если необходимо указать дату отличную от ,датыустановленной в Celestia по умолчанию. Значение, принятое по умолчанию - 01.01.2000 (2451544.5 – в Юлианском формате).

Если у Вас имеются орбитальные данные спутника на определенную да, тоу необходимо применить переменнуюEpoch. Иначе, Celestia, подставив дату по умолчанию, неверно будет показывать его положение на орбите, .е. оно не будет соответствовать действительности.

В остальных случаях, когда орбитальные данные объектов(планет, спутников, астероидов и т.д.) верны на 01.01.2000, параметр Epoch указывать не нужно.

Эпоха (от греч. «Остановка») – в астрономии обозначает дату(в том числе и время), на которую известны небесные координаты, данные движения и эфемериды определенного объекта в перигее его орбиты. На основании этого можно рассчитать положение спутника на любую другую дату.

Положение астрономических объектов вне Солнечной системы, например звезд, на определенную дату рассчитывается с учетом прецессии Земной оси.

В заключение еще раз вспомним необходимые орбитальные элементы:

Теперь, если Вам, самостоятельно, нужно будет указать орбитальные данные спутников, планет, и др. объектов Вселенной, то их можно найти в Интернете, в ежегодных астрономических справочниках и т.д.

Вот несколько Интернет ресурсов, где можно найти необходимые данные орбит:

www.nasa.gov и www.esa.int – исследование космического пространства.

http://ssd.jpl.nasa.gov/elem planets.html – орбитальные данные планет Солнечной системы.

http://cfa-www.harvard.edu/iau/Ephemerides/index.html – эфемериды и орбитальные данные комет и малых планет.

Страница 20 из 33