【軟件新】Mathematica 13.2 新之天文計(jì)算

時(shí)間：2023-02-24作者：北京友萬信息科技有限公司瀏覽：355

Mathematica的研發(fā)成果

2020年 Mathematica 發(fā)行了12.1和12.2版本；2021年發(fā)行了12.3和13.0版本。2022年6月底Mathematica發(fā)行了13.1版?，F(xiàn)在13.2版正式發(fā)布。 Mathematica 一直都有一個(gè)龐大的研發(fā)清單，有些是短期目標(biāo)，有些是中期目標(biāo)，還有些是長(zhǎng)期的（比如十幾年的）。 Mathematica 希望無論何時(shí)都可以獲取 Mathematica 所處開發(fā)進(jìn)度的狀態(tài)，這樣用戶就能夠盡快開始使用 Mathematica 研發(fā)的成果。




13.2版新的內(nèi)容并不算多，主要集中在完善已經(jīng)開發(fā)了很長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)容，以及精細(xì)化一系列現(xiàn)有的功能。但即使這樣也有一些讓大家驚喜的新改進(jìn)，并且有一些正在開發(fā)的新領(lǐng)域的雛形——特別是與天文學(xué)和天體力學(xué)有關(guān)的內(nèi)容。




但是，盡管這只是一個(gè)"小型發(fā)布"，13.2 版仍然在Wolfram語言中引入了41個(gè)全新函數(shù)，同時(shí)也大幅增強(qiáng)了64個(gè)現(xiàn)有的函數(shù)。而且， Mathematica 一以貫之投入了大量的精力以連貫的邏輯設(shè)計(jì)這些函數(shù)，使得這些新內(nèi)容依然符合在過去35年里一直在構(gòu)建的框架。







天文計(jì)算的介紹

2000多年來，天文學(xué)一直是計(jì)算發(fā)展的動(dòng)力（從Antikythera裝置開始）......而在13.2版本中，它將以一種重要的形式進(jìn)入Wolfram Language。是的，Wolfram語言（和Wolfram|Alpha）擁有天文數(shù)據(jù)已經(jīng)過十年。但現(xiàn)在的新內(nèi)容是將天文計(jì)算完全整合到系統(tǒng)中。我們的天文計(jì)算能力是以我們的地理計(jì)算能力為模型的。但是天體計(jì)算要復(fù)雜得多。山岳不會(huì)移動(dòng)（至少感覺上是靜止的），但行星肯定會(huì)移動(dòng)。相對(duì)論在地理學(xué)中也不重要，但在天文學(xué)中卻很重要。在地球上，緯度和經(jīng)度是描述事物位置的標(biāo)準(zhǔn)方式。但是在天文學(xué)中，特別是在一切都在移動(dòng)的情況下，描述事物的位置要復(fù)雜得多。還有一個(gè)問題是物體"在哪里"，而不是物體看起來在哪里——因?yàn)閺墓鈧鞑パ舆t到地球大氣層的折射等會(huì)造成影響。




代表天文物體所在的重要函數(shù)是AstroPosition。這里是火星現(xiàn)在的位置。




這個(gè)輸出是什么意思？這是"此時(shí)此地"的位置。默認(rèn)情況下，這個(gè)輸出告訴我火星的方位角（與北方的角度）和高度（與地平線的角度），依據(jù)Here描述我在哪里，根據(jù)Now來*時(shí)間。但是，我怎樣才能得到一個(gè)不那么"個(gè)性化"的 "火星在哪里 "的表述？因?yàn)榧词刮椰F(xiàn)在只是重新運(yùn)算我之前的輸入，我也會(huì)得到一個(gè)稍微不同的答案，而原因是地球的旋轉(zhuǎn)。




其中一個(gè)思路是使用赤道坐標(biāo)，這是基于一個(gè)以地球中心為中心但不隨地球旋轉(zhuǎn)的位置。(一個(gè)方向是由地球的自轉(zhuǎn)軸定義的，另一個(gè)方向是春分時(shí)太陽所在的位置）。得到的結(jié)果是一個(gè)"天文學(xué)家友好"的火星赤經(jīng)/赤緯位置：




這對(duì)一個(gè)陸地天文學(xué)家來說也許已經(jīng)足夠好了。但是，如果你想以一種不參考地球的方式來*火星的位置呢？在這種情況下你可以使用現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的ICRS框架，它以太陽系的質(zhì)量中心為中心：




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