python - Astropy 中的坐标变换

Question

我正在 Astropy 中进行坐标转换。但这不能正常工作。情况如下，我有一个 J2000 中的恒星坐标，我想将其转换为实际的纪元(或其他特定日期)。我正在使用 Stellarium 提供的坐标验证代码。问题是结果在大约 20 分钟内有所不同，这是一个很大的问题，因为我需要几十毫秒的精度。使用的代码如下:

from astropy.coordinates import SkyCoord
from astropy.coordinates import FK5

c = SkyCoord(20.398617733743833, 38.466348612533892,
         unit='deg', frame='icrs')

c_fk5 = c.transform_to(FK5(equinox='2018-10-19 00:19:41'))

我想知道我的方法是不是错了，怎样才能得到更好的结果。请大家踊跃回答，发表意见和建议。谢谢。

Answer 1

您混淆了春分(赤经的经典零点)和纪元(当观察到某物时)。此外，FK5 是旧的天体引用系，已被 ICRS 取代，并且两个引用系非常紧密对齐，因此在两者之间进行转换没有意义。

Astropy 使用 ERFA，它是 SOFA 的重新实现。执行 IAU2000/2006 决议以计算位置并使用基于现代 CIO 的转换的代码。 Stellarium 使用旧的基于 equinox 的方法。您可以在 SOFA Tools for Earth Attitude 的图 2 中看到两种方法之间的区别。食谱，其中 Astropy 沿右侧 CIO 分支向下延伸，而 Stellarium 沿左侧基于 equinox 的分支向下延伸。

您可以计算出您要问的内容，即“在我的 2018 年 10 月 19 日 00:19:41 UTC 时间，我的物体在天空中的哪个位置具有这些 ICRS 坐标 J2000.0”，这将是使用天体的天体中间引用系统 (CIRS)，但这与 Stellarium 中报告的地心表观位置不可比。这是因为两种方法的地球极点模型(进动-章动模型)、赤经起源和地球自转模型不同。这使得比较事物变得更加困难，直到两种方法在图 2 中的 local apparent [h, delta] 步骤再次相遇(对应于 HA/Dec (apparent) 在 Stellarium 中)。 Astropy 并没有真正的 HA/Dec 框架这一事实并没有帮助，因为它通常是 Alt/Az 框架的中间步骤，即一个物体在地球上的西/东和地平线以上的距离-基于观察者。

下面的代码应该可以让你计算一个本地明显的 HA，Dec 以与 Stellarium 进行比较(前提是你在 Stellarium 中发送的日期和地点相同)。这将适用于自行和视差可以忽略不计的远处物体；否则，您需要在声明 SkyCoord 时添加这些 - 请参阅 Using velocities with SkyCoord了解更多详情。

import astropy.units as u
from astropy.coordinates import SkyCoord, ITRS, EarthLocation
from astropy.time import Time

c = SkyCoord(20.398617733743833, 38.466348612533892, unit='deg', frame='icrs')
t = Time('2018-10-19 00:19:41', scale='utc')
loc = EarthLocation(lon=30*u.deg, lat=30*u.deg, height=0*u.m)

c_ITRS = c.transform_to(ITRS(obstime=t))
# Calculate local apparent Hour Angle (HA), wrap at 0/24h
local_ha = loc.lon - c_ITRS.spherical.lon
local_ha.wrap_at(24*u.hourangle, inplace=True)
# Calculate local apparent Declination
local_dec = c_ITRS.spherical.lat
print("Local apparent HA, Dec={} {}".format(local_ha.to_string(unit=u.hourangle, sep=':'), local_dec.to_string(unit=u.deg, sep=':', alwayssign=True) ))

由于使用的模型不同，考虑到地球方向参数(UT1-UTC，极移)等，会有一些差异，但它们应该在亚秒级别进行比较。