天象计算案例(3):计算两个天体的角距离

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    天象计算案例(3):计算两个天体的角距离
    发布日期:2025-10-09 00:44    点击次数:89

    两颗星的角距离,指的是过两颗星的大圆圆弧的角度。

    图片

    (A Practical Guide to Observational Astronomy, 2012)

    图中:

    NCP:North Celestial Pole,北天极A星:()B星:()赤经差:AB星角距离: 

    根据球面三角公式可以计算:

    由此可以算出两星角距,这个是传统的球面三角计算公式,本文下面给出一个现代向量计算角距离的算法,来源于SOFA库。

    向量法计算角距离

    向量法计算两个向量的夹角。可以像解算中学几何题一样来进行。

    图片

    向量A )向量B )

    先做叉积:

    C向量:。

    而且:

    这里我们可以看到一个几何含义了,向量的叉积的模就是以这俩向量组成的平行四边形的面积。

    我们可以再计算下这俩向量的点积:

    点积的几何含义是一个向量在另一个向量上的投影长度。

    从上面两个式子,我们可以得到:

    那么:

    这就是SOFA中计算两颗星焦距离的算法。详细参见源码:sepp.c。

    以下是Python例子,来计算两颗星的角距离:

    import erfa as fad2r = fa.DD2R# 织女星坐标 HIP 91262ra_1, dec_1 = 279.23473511, 38.78369180# 牛郎星坐标 HIP 97649ra_2, dec_2 = 297.69582916, 8.86832198sep = fa.seps(ra_1 * d2r, dec_1 * d2r, ra_2 * d2r, dec_2 * d2r)print(f'织女星和牛郎星距离:{sep/d2r:.8f}°')

    输出:

    织女星和牛郎星距离:34.19518664°

    在实际运用中,比如计算与太阳,月亮等的角距离是会经常用到,当角距离等于0时,这意味着发生了掩星事件。

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