Программная система PersAY – «Персональный астрономический ежегодник»

Начиная с 2003г. проводилась реформа АЕ, связанная с переходом на новую теоретическую основу и программную систему ЭРА. В связи с этим возникла задача создания новой версии эфемеридного комплекса «Персональный астрономический ежегодник» (ПАЕ, «Personal Astronomical Yearbook», PersAY).

Структура системы PersAY

1. Основные типы эфемерид, реализованные в системе в настоящее время

   Программная система охватывает основные виды эфемерид, приведенные в «Астрономическом ежегоднике» (АЕ), а также топоцентрические эфемериды, необходимые наблюдателям. Система даёт возможность вычислять данные четырех типов задач:

   • Эфемериды – абсолютные положения или эфемериды для физических наблюдений; задача по вычислению абсолютных положений позволяет получить геоцентрические или топоцентрические эфемериды Солнца, Луны, больших планет и звезд в экваториальной, эклиптической или горизонтальной системе координат; эфемериды для физических наблюдений содержат величины, связанные с конечными размерами объекта и характеризующие вид его диска, наблюдаемого с Земли, определяют наблюдаемость деталей поверхности тела на заданный момент времени, ориентацию видимого диска в картинной плоскости относительно кардинальных направлений, координаты опорных точек на нём и условия его освещенности Солнцем.

   • Астрономические события – солнечные и лунные затмения, восходы и заходы, прохождения внутренних планет по диску Солнца; для солнечных затмений и прохождений предоставляется возможность просмотреть заранее подготовленные карты явлений.

   • Планетные конфигурации – в данном случае вычисляются геоцентрические, топоцентрические, гелиоцентрические феномены; возможно вычисление отдельных феноменов, а также полного списка феноменов, публикуемых в АЕ.

   • Ежедневные эфемериды – вычисляются гео- или топоцентрические координаты Солнца, Луны и всех больших планет на заданный момент времени, моменты кульминаций светил, а также моменты восхода/захода и азимуты точек восхода/захода светил (в случае вычисления топоцентрических координат).

2. Эфемеридная основа системы PersAY

   Вычисления в системе PersAY производятся с точностью 0.01" для фундаментальных эфемерид в соответствии со стандартами, рекомендованными к использованию Генеральными ассамблеями Международного астрономического союза 2000-2006гг. (ГА МАС), а именно:

   • Используются две фундаментальные эфемериды Солнца, Луны и больших планет: отечественная - EPM2004 и DE405/LE405.

   • Учет прецессии и нутации производится по теории IAU2006/IAU2000 в форме параметризации Лиске.

   • Вычисление звёздного времени выполнено с использованием «звёздного угла» («угла вращения Земли») и нового выражения для уравнения равноденствий, принятых в «IERS Conventions (2003)».

   • При вычислении эфемерид звёзд списка АЕ использовались звёздные каталоги FK6/HIPPARCOS. Оба каталога привязаны к ICRS. Для вычисления поправок за орбитальное движение двойных звёзд использовался каталог WH-4.

   • Значения элементов вращения и размеры планет и их спутников основаны на данных отчета рабочей группы по вращению 2006г.

   • Все эфемеридные материалы вычисляются по классической «концепции равноденствия».

   Благодаря высокой точности проводимых вычислений по теориям, используемым в «Астрономическом ежегоднике», система с полным правом может рассматриваться как его электронная версия. Использование в системе 2-х базовых эфемерид позволяет производить сравнение полученных результатов с другими изданиями. Немаловажным является и то, что подробное теоретическое обоснование алгоритмов для вычисления эфемерид и сами алгоритмы опубликованы в «Расширенном объяснении к «Астрономическому ежегоднику».

Архитектура и реализация системы PersAY

Система PersAY предоставляет пользователю средства формулирования задач, запуска их на счет, просмотра и вывода результатов. Результаты задач могут формироваться как в текстовом, так и в табличной форме, принятой в системе ЭРА. Для их анализа используются встроенные в систему текстовый и табличный редакторы, достаточно мощные по своим функциональным возможностям. Система имеет справочную службу, которая доступна как через меню системы, так и через механизм вызова в контексте работы. Благодаря этому пользователь может легко ориентироваться в разветвленной сети функциональных возможностей системы. Система позволяет применять к вычисленным эфемеридам графические изобразительные средства.

Система функционирует под управлением ОС Windows (XP, Vista) и распространяется в виде дистрибутива, созданного в стандартных соглашениях ОС. Система реализована на языке Object Pascal в интегрированной среде разработки Delphi 6.0.

Базовым вычислительным комплексом системы PersAY является многофункциональная система ЭРА, позволяющая разрабатывать программы на входном языке СЛОН. С помощью этой системы были отлажены написанные на языке СЛОН программы по вычислению эфемерид для всех типов задач, допустимых в системе PersAY. Каждая из этих программ во время своего исполнения получает необходимые ей исходные данные из таблицы системы ЭРА (назовем ее таблицей параметров). Структура таблицы параметров (совокупность столбцов, их типы и имена) для разных задач может отличаться. Таблица параметров формируется системой PersAY при каждом запуске задачи на счет. Она заполняется конкретными значениями, заданными пользователем в процессе диалога или установленными по умолчанию.

Для подготовки ее вычислительной базы применяется следующая схема: тексты основных программ, написанных и отлаженных на языке СЛОН, компилируются в два этапа. Сначала с помощью системы ДЕЛЬТА они переводятся с языка СЛОН на язык Паскаль, затем с помощью системы Delphi транслируются с языка Паскаль, в результате чего получаются готовые к исполнению exe-модули. Эти модули (без исходных текстов на языке СЛОН) используются при сборке версии системы PersAY, поставляемой конечным пользователям. В последующем при каждом сеансе работы пользователя с системой на счет запускается не СЛОН-процессор, а соответствующий конкретной задаче exe-модуль, который в процессе своего исполнения и получает необходимые данные из сформированной на основе диалога вышеупомянутой таблицы параметров. Эта схема гарантирует высокую эффективность вычислений, а также обеспечивает независимость интерфейса системы и его вычислительной базы и соответственно позволяет легко модифицировать и расширять функциональные возможности системы.

Таким образом, основу вычислительной компоненты поставляемой пользователю версии системы составляет интерпретатор системы ЭРА, несколько модифицированный для использования его в системе ДЕЛЬТА.

Интерфейс системы

В главном окне системы PersAY с помощью меню или кнопок можно одновременно создать или открыть множество объектов. Объект – это задача, текстовый файл или таблица системы ЭРА. Для каждого объекта создается свое окно (дочернее по отношению к главному). Переключаться между объектами можно через закладки с их именами, располагающимися на панели главного окна.

В начале очередного сеанса работы в системе открываются все те объекты, которые были открыты в предшествующем сеансе работы и не были закрыты до общего выхода из системы. Информация о них, а также «история» открытия объектов (список тех файлов, таблиц, задач, которые были открыты/созданы в последнее время), хранится в рабочей директории. Там же по умолчанию сохраняются результаты запуска задач.

Пользователь может создать новую задачу или открыть уже сформированную ранее.

При создании новой задачи на экран выводится главное диалоговое окно для выбора типа задачи:

При открытии задачи стандартный диалог дает возможность открыть задачу одного из четырех типов:

• эфемериды (таблица параметров задачи имеет расширение .eph),

• астрономические явления (таблица параметров задачи с расширением .evt),

• конфигурации (таблица параметров задачи с расширением .phe),

• ежедневные эфемериды (таблица параметров задачи с расширением .dly).

Далее на экран выводится Панель параметров задачи с перечислением параметров задачи и их значений. Знак «+» перед именем параметра означает, что детальные его характеристики скрыты (свернуты), их можно развернуть двойным щелчком мыши. На рисунке приведен пример панели параметров для вычисления абсолютных положений светил, где ставится задача вычисления видимых координат Солнца по теории DE405/LE405. Результаты вычисления будут выведены в таблицу системы ЭРА с названием Default.

Внизу панели параметров находится флажок установки/отмены режима вывода листинга на экран. Кнопки просмотра текстового файла результатов (Выходной файл) и таблицы результатов (Выходная таблица) становятся доступны после счета в том случае, если файл и/или таблица были указаны пользователем как форма вывода результатов.

Изменить установки параметра или его деталей (т.е. открыть соответствующее диалоговое окно) можно, щелкнув мышкой по правой части соответствующей строки в панели задач. В качестве примера приводится диалоговое окно для выбора интервала эфемерид:

При запуске задачи внизу экрана появляется окно вывода листинга на экран (в том случае, если был установлен флажок Листинг), с помощью которого пользователь может следить за процессом счета. В случае, если результаты счета пользователя не удовлетворяют, он может прервать выполнение программы. При этом вычисленные на этот момент данные будут сохранены в выходных файлах.

Задание, показанное на рисунке, предполагает вычисление эфемерид на интервале 2007.01.01-2007.01.05 с шагом 1сутки, в шкале TAI.

Пользователь может сохранить задачу под определенным именем. При этом сохраняется файл с конфигурацией задачи, в котором зафиксированы тип и параметры задачи. Имя файла автоматически получает расширение (.eph, .evt, .phe, .dly), соответствующее ее типу.

Все открываемые диалоговые окна контекстно-чувствительны, т.е. их вид может меняться в зависимости от ранее заданных исходных данных текущей задачи. При вводе данных можно выбрать удобную для пользователя форму их внешнего представления (см. на рисунке фрагмент «Тип даты»).

После окончания задачи можно посмотреть ее результат. Результат-текст открывается в окне текстового редактора, результат-таблица (файл с расширением *.era) – в окне табличного редактора. При просмотре результата в табличной форме можно изменять формат выдачи каждого столбца и выбирать предпочтительную форму внешнего представления значений отображаемой в столбце переменной.

Заключение

Система PersAY является важным этапом в создании электронной версии «Астрономического ежегодника» и предоставляет широкие возможности для пользователей. Во многом это связано с использованием в качестве опорного программного обеспечения комплекса ЭРА, открывающего широкие возможности для вычисления самых разнообразных типов эфемерид. Важной особенностью системы является наличие детального описания всех используемых алгоритмов, что в отличие от многих подобных систем, позволяет получить объективное представление о точности вычисляемых эфемерид.

Демонстрационную версию системы PersAY со сроком действия 2010-2012гг. можно скачать здесь.

Заказать систему PersAY