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看见行星的这一刻,它还在刚才那个位置吗?

光走到地球需要时间,望远镜接收的是较早出发的消息。

行星与太阳系小天体

对着远处的行星拍照,照片并不显示它“此刻立即”的位置。计算机要先估计光走了多久,再回到那个时刻求行星位置,直到前后算出的距离相互一致。

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先猜一下

光传播需要时间,所以看见的行星位置对应?

查看答案与解释

光离开行星时的位置 — 必须把传播时间与行星运动一起考虑。

再把体验和科学连起来

先从日心位置换到地球的方向

把行星与地球的日心向量相减,才得到从地球出发的方向。此时还没有考虑光在路上花的时间。

r地心 = r行星 − r地球

我们看见的是光离开时的行星

先猜光行时,再求过去的行星位置,重新算距离,直到光行时稳定。地球使用接收光时的位置。

τ=0.0057755183Δ 日;t发射=t接收−τ

再处理运动中的观察者

光行差不是光行时。这里按原书23.2加入周年光行差,然后做FK5小修正。

光行时与光行差分开计算

最后转换为当天视赤道坐标

加入章动并使用真交角,把黄经黄纬变成赤经赤纬。这仍是地心视位置,没有地点、大气与地形。

加Δψ;用 ε真 变换到赤道坐标

把计算链展开

r地心 = r行星(t−τ) − r地球(t) Δ = |r地心| τ新 = 0.0057755183 × Δ λ = atan2(y,x);β = atan2(z,√(x²+y²))

向量分量x、y、z与Δ用AU,τ用日。地球固定在接收时刻,反复更新行星发光时刻;这条链只到几何/光行时位置,视位置还需后续修正。

试一试

用金星书例比较“几何位置”“光行时修正”“完整本章视位置”。不要把本课结果当成当地地平坐标。

动手看一遍 →

符号不用背

Δ
地心距离AU
τ
光行时,日
λ / β
地心黄经与黄纬
α / δ
地心视赤经与赤纬

算法、精度与适用范围

实现原书第33章第一路线及例33.a:附录III行星/地球日心坐标相减;保持接收时地球位置、迭代发射时行星位置;按23.2用地球真经度+180°求周年光行差,再作32.3 FK5修正、章动与真黄赤交角的赤道转换。依赖已有nutation或solar-coordinates扩展包的完整表22.A章动函数,不再抄另一套模型。1992-12-20金星原书最终α≈316.17291°、δ≈−18.88801°,书中中间量有舍入,因此验算保留相应容差。参考日期平均动力学黄道到FK5当日真赤道;不是本地视方位或现代完整VSOP87。地球自身没有本课意义的地心方向,明确拒绝这一输入。

我的理解检查

计算到地球的方向,先做什么?

行星向量减地球向量 — 空间向量相减才能保留方向。

光行时修正与周年光行差是同一件事吗?

不是 — 前者是光出发时刻不同,后者与观察者运动和光速结合有关。

地心视赤经赤纬就是你家罗盘上的方位吗?

不是 — 还需要地点、地球自转及地平坐标转换等。

光带来的是过去的消息;把出发时刻、接收位置和坐标修正分开,才能算对眼前方向。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 33 章

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