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Question

我一直在使用PyEphem来研究行星相对于地球上某个位置的运动。但是，有时我会注意到，从PyEphem获得的结果对于“偏斜”而言似乎是不连续的，而“右提升”则似乎是连续的。每30分钟在这些图中获取一次RA和Dec坐标。

我希望恒星体以连续的方式运动，但是当磁偏角为负时，它看起来是不连续的。

任何想法为何会这样？如果有帮助的话，我可以发布自己的脚本。

代码：

from ephem import *
import datetime
import re

def cSTI(number):
    degrees = int(number[0])
    minutes = int(number[1])
    seconds = float(number[2])
    full = degrees + (minutes/60) + (seconds/60/60)

    return round(full,2)

planets = [Sun(),Mercury(),Venus(),Moon(),Mars(),Jupiter(),Saturn(),Uranus(),Neptune(),Pluto()]
masses =  [1.989*10**30,.330*10**24,4.87*10**24,0.073*10**24,0.642*10**24,1898*10**24,568*10**24,86.8*10**24,102*10**24,0.0146*10**24]
earthMass = 5.97*10**24
gravitational_constant = 6.67408 * 10**-11
theYear = '2018'
theMonth = '9'
theDay = '8'
revere = Observer()
revere.lon = '-42.4084'
revere.lat = '71.0120'
currentDate = datetime.datetime(2018,11,30,12,0,0)
lowerDateLimit = datetime.datetime(2018,9,1,12,0,0)
revere.date = currentDate
print('DATE SUN(RA) SUN(DEC)    SUN(AZI)    SUN(GFORCE) MERCURY(RA) MERCURY(DEC)    MERCURY(AZI)    MERCURY(GFORCE) VENUS(RA)   VENUS(DEC)  VENUS(AZI)  VENUS(GFORCE)   MOON(RA)    MOON(DEC)   MOON(AZI)   MOON(GFORCE)    MARS(RA)    MARS(DEC)   MARS(AZI)   MARS(GFORCE)    JUPITER(RA) JUPITER(DEC)    JUPITER(AZI)    JUPITER(GFORCE) SATURN(RA)  SATURN(DEC) SATURN(AZI) SATURN(GFORCE)  URANUS(RA)  URANUS(DEC) URANUS(AZI) URANUS(GFORCE)  NEPTUNE(RA) NEPTUNE(DEC)    NEPTUNE(AZI)    NEPTUNE(GFORCE) PLUTO(RA)   PLUTO(DEC)  PLUTO(AZI)  PLUTO(GFORCE)   ')

while (currentDate> lowerDateLimit):
    print('%s   ' % (revere.date),end = ' ')
    planetIndex = 0;
    for planet in planets:
        planet.compute(revere)

        rightascension = str(planet.ra)
        declination = str(planet.dec)
        azimuth = str(planet.az)

        rightascension = re.split('[:]',rightascension)
        declination = re.split('[:]',declination)
        azimuth = re.split('[:]',azimuth )

        rightascension = cSTI(rightascension);
        declination = cSTI(declination);
        azimuth = cSTI(azimuth);
        GFORCE = gravitational_constant * ((masses[planetIndex]*earthMass)/(planet.earth_distance**2))
        print('%s   %s  %s  %s  ' % (rightascension,declination,azimuth,GFORCE),end = ' ')
        planetIndex+=1
    print()
    currentDate += datetime.timedelta(minutes=-30)
    revere.date = currentDate

Answer 1

我认为问题出在您从ephem.Angle()（这是ra，azi等的对象）到float的手动转换中。

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特别是，出现问题是因为在您的cSTI()函数中，当该值为负数时，您应该减去（而不是相加）不同的值。

更正后的实现如下所示：

import math

def cSTI(number):
    degrees = int(number[0])
    minutes = int(number[1])
    seconds = float(number[2])
    full = degrees + \
        math.copysign((minutes / 60), degrees) + \
        math.copysign((seconds / 60 / 60), degrees)
    return round(full, 2)

请注意，这是对代码进行某种程度的最小化修改以使其起作用。我建议您从PEP8开始写一些有关如何编写更好代码的文档。另外，您应避免在代码中使用不可思议的数字，如通配符60。

如果我要手动执行此操作，那么我也将避免使用不必要的正则表达式，而实际上是从ephem.Angle()对象开始，例如：

import math

MIN_IN_DEG = SEC_IN_MIN = 60

def ephem_angle_to_float(angle):
    degrees, minutes, seconds = [float(s) for s in str(angle).split(':')]
    value = abs(degrees) + \
        minutes / MIN_IN_DEG + \
        seconds / SEC_IN_MIN / MIN_IN_DEG
    return math.copysign(value, degrees)

，可以在您的代码中直接调用planet.ra或planet.dec。

但是我不会手动这样做。见下文。

但是好消息是，您无需自己手动计算，只需将其转换为float即可获得弧度值，如official documentation所示。

以下代码是您的代码的完整版本，可将表格数据生成为列表列表（可以使用Python标准库中的csv轻松将其转换为CSV）。进行了许多修改：

天体和质量现在更加清晰
ephem对象是动态创建的
G常数现在是从scipy.constants中获取的（它是从最新的CODATA中获取的）
标签和数据是动态创建的
在可能的情况下避免显式索引
开始日期和结束日期已经倒置，因为与该问题无关。

请注意，此处不执行任何转换，因为这会使我们失去信息。

代码如下：

import numpy as np
import scipy as sp

import ephem
import scipy.constants
import datetime

celestial_masses = {
    'sun': 1.989e30,
    'mercury': 0.330e24,
    'venus': 4.870e24,
    'earth': 5.970e24,
    'moon': 0.073e24,
    'mars': 0.642e24,
    'jupiter': 1898e24,
    'saturn': 568e24,
    'uranus': 86.8e24,
    'neptune': 102e24,
    'pluto': 0.0146e24, }
celestials = {
    name: (eval('ephem.{}()'.format(name.title())), mass)
    for name, mass in celestial_masses.items() if name != 'earth'}
gg = sp.constants.gravitational_constant

observer = ephem.Observer()
# Revere, Massachusetts, USA
observer.lon = '-42.4084'
observer.lat = '71.0120'

start_datetime = datetime.datetime(2018, 9, 1, 12, 0, 0)
end_datetime = datetime.datetime(2018, 11, 30, 12, 0, 0)

values = 'ra', 'dec', 'azi', 'gforce'
labels = ('date',) + tuple(
    '{}({})'.format(name, value)
    for name in celestials.keys()
    for value in values)
data = []
observer.date = start_datetime
delta_datetime = datetime.timedelta(minutes=30)
while (observer.date.datetime() < end_datetime):
    row = [observer.date]
    for name, (body, mass) in celestials.items():
        body.compute(observer)
        row.extend([
            body.ra, body.dec, body.az,
            gg * ((mass * celestial_masses['earth']) / (body.earth_distance ** 2))])
    data.append(row)
    observer.date = observer.date.datetime() + delta_datetime

要转换为CSV（具有ra，dec，az和gforce的浮点值），可以这样做：

import csv

filepath = 'celestial_bodies_revere_MA.csv'
with open(filepath, 'w') as file_obj:
    csv_obj = csv.writer(file_obj)
    csv_obj.writerow(labels)
    for row in data:
        # : use default string conversion
        # csv_obj.writerow(row)

        # : a possible conversion to float for all but the `date`
        csv_obj.writerow([
            float(x) if i != labels.index('date') else x
            for i, x in enumerate(row)])

此外，这是一些绘图代码，显示了负值的问题已消失：

import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

x = [row[labels.index('date')].datetime() for row in data]
fig, axs = plt.subplots(4, 1, figsize=(16, 26))
for i, value in enumerate(values):
    pos = i
    for name in celestials.keys():
        y = [row[labels.index('{}({})'.format(name, value))] for row in data]
        axs[pos].plot(x, y, label=name)
        axs[pos].set_title(value)
        axs[pos].legend(loc='center left', bbox_to_anchor=(1, 0.5))
fig.tight_layout()

产生：

PyEphem：通过解析字符串表示形式转换负角时出现问题

1 个答案:

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