我构建了Zenith：一个实时、本地优先的固定视口天象馆

# Zenith 技术摘要 来源：https://smorgasb.org/zenith-tech/ 关于 Zenith (https://smorgasb.org/zenith/) 这是一个实时显示你头顶正上方星空景象的视图。你看到的星星移动速度会比以往更快，因为视图被放大了。放大不仅让物体看起来更大，也会让运动显得更快。这不是延时摄影或加速播放。你看到的运动完全是由地球自转造成的。 如果你曾在地图上追踪过移动中的物体（比如快递），你可能会放大以查看其运动的细节。 （感谢 Max Harms (https://maxharms.com/) 提出的超级地图创意） 放大能提供更多细节和更快的运动，但会减少周围环境的显示范围。 摄影和电脑显示领域使用“缩放”这个术语。在天文望远镜领域，则为“视场”或“放大倍率”。这是同一个概念。小视场 = 高放大倍率 = 拉近视角。这里的放大倍率约为 180 倍。 本项目的目标：放大到足够程度，使得一颗恒星在 30 秒内的移动距离能横跨屏幕，从而让地球的自转变得可见。因此，我将视场定义为天空在 30 秒内转过的角度。 结果发现，这个视场相当于手臂长度外一颗米粒大小的天空区域。 **问**：如果高倍放大下的物体因地球自转而移动，那么天文学家如何观察恒星而不会让它们移出视野？ **答**：这些望远镜配备精密的电动系统，称为赤道仪 (https://en.wikipedia.org/wiki/Equatorial_mount)，它能使望远镜以与地球自转相反的方向转动，抵消这种视运动，从而保持目标物体在视场中的位置。 从太空看（点击探索 3D 模型 (https://smorgasb.org/ribbon)） 动画 (https://smorgasb.org/ribbon) 这个动画演示了地球自转以及你的天顶点在天空中划过的轨迹。 **问**：网站为什么要求获取我的位置信息，你们会如何处理这些信息？ **答**：请求位置是为了显示你所在位置正上方的星空。该信息永远不会离开你的电脑。我们 (smorgasb.org (http://smorgasb.org/)) 绝不会看到它。你可以拒绝，网站会默认显示巨石阵上方的天空。根据你设备的设置，位置请求本身可能被屏蔽——比如，你的浏览器可能不提供分享位置信息的选项。 **问**：那些网格线是什么？ **答**：它们是“天球”上的坐标网格（请参见上方的交互式模型），每格边长为 0.5 角分。就像地球上的经纬度一样，赤经线（经度）越往北越靠近，赤纬线（纬度）高度恒定。 #### 关于 *你的个人星带* ZenithTrack 显示一条细长的天空带，如同一根细丝，高度相当于一颗米粒，长度约为 2,500 颗米粒。它每恒星日（23 小时 56 分钟）重复一次。它会精确重复，并且不随季节变化。与你处于相同纬度的人都能看到相同的视图。位于你正东或正西方向的人会看到相同的影片，但起始时间不同。 这个视口非常狭窄，以至于你南北方向仅 5 英里外的人所看到的景象就完全不同。他们会看到完全不同的星带。 **你南北方向的人**：不同的影片 **你东西方向的人**：相同的影片，不同的时间 个人星带 #### 这些图像是什么？ Zenith 显示的图像由位于夏威夷的 Pan-STARRS (https://www.cfa.harvard.edu/facilities-technology/telescopes-instruments/pan-starrs-1-science-consortium) 望远镜拍摄。我们使用的是 Pan-STARRS1 数据集中的图像，采集自 2010 年至 2014 年。这仍然是目前最符合我们覆盖范围和分辨率要求的天文巡天数据。 图像托管在空间望远镜研究所 (STScI) 的 MAST 档案中。你的设备会直接连接 STScI 获取图像。它们并非托管在此网站上。 stsci 空间望远镜研究所 (https://stsci.edu/) *特别感谢 STScI 帮助台提供的出色且及时的支持！* 为什么选择这台望远镜和巡天？ 要让地球自转可见，需要视角为数角分的视场。对于一个约 1k 像素宽的浏览器窗口，PanSTARRS 以 0.26 角秒/像素的分辨率满足了这一关键需求。`1000px x 0.26”/px = 260” = 4.33’` PanSTARRS 凭借以下条件使这个天文馆项目成为可能： - 分辨率 - 广袤的天空覆盖范围 - 可见光波段 不过，它并非我们用途的理想图像集合。虽然具有所需的分辨率和覆盖范围，但 PanSTARRs 的主要任务是移动天体探测（近地小行星等）和深空灵敏度，而不是提供可展示的已知恒星图像。因此，一个权衡是频繁出现过饱和现象。任何亮星都会使传感器饱和并产生颜色失真。见下文。 #### 天体名称：SIMBAD 数据库 https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/ > SIMBAD 天文数据库提供太阳系外天体的基本数据、交叉认证、参考文献和测量结果。 我们根据当前视场向 SIMBAD 查询天体信息。在如此深的放大倍率下，看到的都是昏暗天体。想要看到马头星云就像中彩票一样难。 标签 #### 平铺与叠加 - leaflet.js。 Leaflet 通常用于交互式（地球）地图。虽然天球是球面且运动是旋转的，但在这种极端缩放级别下，我们可以将每个瓦片视为矩形，将运动视为简单的线性运动。（这与 Leaflet 在地球上导航时使用的近似相同）。Leaflet 负责分层显示 PanSTARRS 图像、坐标网格和 SIMBAD 名称。令人印象深刻的是，SIMBAD 的十字准星与 PanSTARRS 图像中的实际恒星对齐到像素级别，而这两个数据源完全独立。 语言：JavaScript。完全客户端运行，无服务器组件（服务器零负担 :） #### 图像处理 PanSTARRS 原始图像并不美观。我们有 2 个步骤： - 白边去除 - 有些瓦片不完整，边缘有白色部分。（如果屏幕上看到细白线，那是白边去除过于保守留下的残留）。 - 噪声滤波 - 一个简单的阈值函数，设置非常激进。 处理前： f5f05653-pre 处理后： f5f05653-post **未解决的问题**：过饱和。 该望远镜巡天的传感器甚至在中亮度恒星的照射下也会过饱和。请参见“处理前”图像中恒星中心的绿色斑块，这些斑块随后会被噪声滤波错误处理。 仍在寻找解决方案。尝试处理接近单色的像素（几乎纯绿、纯红）并将其变为白色，同时也会抽干小红星的颜色。目前正在探索基于拓扑的解决方法——“白色环绕的绿色斑块”等。此类算法能捕捉部分但非全部坏像素，看起来像是敷衍的涂色工作。我们应该能够利用“不存在绿色恒星”这一事实进行优化。 **安装构思**：投射在天花板上 Github 页面 (https://github.com/S1D1T1/ZenithTrack) 更多技术信息：Battle Hardening Zenith (https://smorgasb.org/battlehardening-zenith) #### 灵感来源： 第一次通过中等倍率望远镜（不带赤道仪）观察时，看到一个天体缓缓漂出视野。也许是一位老师告诉你：“那个天体没有动。是我们在动。你正在看到地球的转动。”