Centre Of The Solar System – Esta es la parte 3 de mi serie de tutoriales de Python, Space Science with Python. Todos los códigos presentados aquí están cargados
Calculamos y visualizamos el movimiento del Baricentro del Sistema Solar (SSB) relativo al Sol. Un gráfico 2D en el plano de la eclíptica mostró el notable comportamiento de la SSB: la posición del centro de Baris se aleja constantemente del Sol, ¡aunque el Sol contiene más del 99% de la masa del Sistema Solar! Se puede entender que este movimiento es causado por otros cuerpos celestes como planetas, asteroides e incluso polvo.
Centre Of The Solar System
En esta lección, abordaremos esta pregunta científica y analizaremos los resultados anteriores.
Location Of Earth
Para nuestro análisis, usamos el mismo marco de tiempo y métodos que la última vez. También usaremos otra gran biblioteca: pandas.
Se usa comúnmente entre científicos de datos, ingenieros de datos y científicos. Puede crear los llamados marcos de datos que contienen datos en forma de tablas. Filtrar, agregar columnas, aplicar funciones o consultas similares a SQL permiten manipular y analizar datos almacenados en la memoria. Si aún no ha instalado pandas, hágalo usando
, te recomiendo algunos tutoriales donde podrás aprender las funciones y beneficios de este paquete. Explicaré la funcionalidad demostrada, pero lo animo a profundizar más en esta herramienta.
Nuestra primera función SPICE vuelve a cargar todos los archivos del núcleo SPICE necesarios que se enumeran en el metaarchivo SPICE.
A Faster, More Accurate Tool To Calculate The Motions Of Planets
. Ya descargué y agregué los núcleos relevantes para este artículo, por lo que puede obtener la última actualización de GitHub. Las siguientes instrucciones requieren kernels grandes que deben cargarse manualmente. En un tutorial separado, aprenderemos cómo navegar al repositorio oficial y cómo elegir el kernel correcto.
Nuevamente, seleccionamos el período de tiempo desde el 1 de enero de 2000 y agregamos 10,000 días. Convertimos cadenas de tiempo UTC a tiempo de efemérides (ET) con la función utc2et y las creamos.
Bueno, antes que nada, necesitamos calcular la ruta de enfoque en relación con el sol. La última vez hicimos esto en un bucle for. Lo usaremos a partir de ahora.
SPICE devuelve datos de ubicación en kilómetros. Nuevamente, queremos expandirlo a la luz del sol. Extraemos esta información del kernel con la función bodvcd (nota: SPICE conoce el contenido de cada kernel, no necesita especificar el nombre o la ubicación del kernel después de cargarlo):
Ral Space Journey Through The Solar System At Our Family Science Day
Se utiliza para separar columnas y también para filtrar marcos de datos. En la línea 12+13 calculamos los objetos de fecha ET. que en
Se utiliza para este propósito, pero no forma parte de la caja de herramientas oficial de SPICE. En SPICE se utiliza la función et2utc, donde se pueden configurar diferentes formatos de fecha y hora. La producción en sí es una línea.
Se calcula para incluir el vector de posición SSB visto desde el Sol. Para este cálculo necesitamos la columna ET y línea por línea (con .apply) se aplica la función SPICE spkgps a través de la función lambda. spkgps requiere una identificación NAIF (
Luego, los vectores de posición calculados se escalan de acuerdo con la irradiancia del sol (línea 11 + 12). Usamos una función lambda basada en matrices que divide las matrices por radio.
Little Known Facts About The Sun’s Journey Through The Galaxy
Finalmente, la distancia entre el Sol y la SSB se calcula usando la función vnorm SPICE. La función de longitud (la llamada norma) calcula un vector y es idéntica a él
Ya sean datos, ciencia espacial, astronomía o cualquier otro campo científico: la visualización y descripción de los datos es el primer paso hacia un análisis adecuado.
Así que visualicemos la distancia entre la SSB y el Sol en función del tiempo. Para esto, usamos el módulo matplotlib que se presentó la última vez. Usamos datos de columna
La distancia entre el Centro del Sistema Solar (SSB) y la fecha UTC. La distancia viene dada por el radio solar. 1 El radio del sol es igual a 696.000 km. Crédito: T. Albin (2020)
Scientists Found The Center Of The Solar System, And It’s Not Where You Think
Describamos y comprendamos el diseño. Podemos ver la distancia entre la SSB y el Sol en relación con el tiempo histórico dado en UTC. El eje de distancia tiene una escala de 0 a 2 radios solares, y el eje de tiempo comienza en 2000 y termina en 2028. Podemos ver que la distancia cambia con el tiempo, pero el cambio parece estar modulado (diferentes amplitudes; as y frecuencia (? ). ¡El intervalo entre los dos máximos locales (alrededor de 2009 y 2022) es de unos diez años!
Posición SSB w.r.t. Teóricamente, el Sol se puede calcular a partir de la suma de todas las fuerzas gravitatorias (planetas, asteroides, polvo, etc.). Los planetas interiores (Mercurio a Marte) tienen períodos de rotación desde 90 días hasta casi 2 años. Si la masa de estos planetas fuera lo suficientemente importante como para explicar la SSB, veríamos muchas fluctuaciones y oscilaciones rápidas, pero no ocurren.
En comparación con los planetas interiores, los gigantes gaseosos exteriores (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) son más masivos y tienen períodos orbitales más largos (Júpiter orbita alrededor del Sol en unos 12 años, Saturno tarda unos 30 años). Aunque están más lejos (Júpiter a unas 5 UA, Saturno a unas 9,5 UA), parecen influir fuertemente en la posición de la SSB.
Hoy (29 de abril de 2020) vemos la luna en su fase creciente. Cada segundo aumenta el área iluminada de la tierra. Después de unos días, la luna estará completamente iluminada y comenzará su fase menguante. Durante su revolución a nuestro alrededor, la luna aparece en diferentes formas.
If You Think Jupiter Orbits The Sun, You’re Mistaken
El ángulo de fase es el ángulo entre los vectores de dirección del Sol y la Luna vistos desde la Tierra. En general: el ángulo de fase es el ángulo subtendido por los dos vectores de dirección vistos por el observador. Por lo tanto, el ángulo de fase entre cualquier cuerpo celeste se puede calcular y determinar de 0 a 180 grados.
Como se mencionó anteriormente, teorizamos que la atracción gravitatoria de los gigantes gaseosos es el impulsor más importante de las SSB. La gran distancia entre la SSB y el centro del Sol puede significar que los planetas exteriores se “mesetan” para crear una atracción gravitacional más fuerte desde la misma dirección.
Para probar esta dependencia del ángulo de fase, agregamos nuevas columnas a nuestro marco de datos que contienen los ángulos de todos los gigantes gaseosos. Primero, creamos un diccionario que contiene nombres de planetas abreviados (baricentros) con códigos de identificación de planetas NAIF.
A for recorre el diccionario y crea dinámicamente 2 nuevas columnas para cada planeta (la subcadena %s se reemplaza por la abreviatura del planeta):
Acceleration Of The Solar System
El producto punto entre dos vectores es igual a la longitud de ambos vectores multiplicada por el coseno del ángulo incluido. Fijamos la ecuación en ángulos y obtenemos la siguiente ecuación:
Las funciones numpy.arccos(), .dot() y .linalg.norm(). Usamos la primera entrada de nuestro marco de datos y calculamos el ángulo de fase entre la SSB y Júpiter visto desde el Sol. que en
La función iloc[] permite acceder a los datos mediante un índice entero. Aquí: 0. Para ambas funciones obtenemos un resultado de unos 14,9 grados.
Ahora tenemos un marco de datos completo que contiene varios parámetros. Tenemos la hora en UTC y ET, la distancia entre el Sol y la SSB, y los ángulos de fase de todos los gigantes gaseosos. Ahora queremos trazar los datos para ver la relación entre la distancia SSB-Sol y el ángulo de fase.
The Star At The Centre Of Our Solar System
Tenemos dos tipos diferentes de datos que queremos mostrar. Primero: la distancia SSB-Sol (como se muestra anteriormente) y el ángulo de fase entre la SSB y cada planeta visto desde el Sol. Para ver cada referencia, debemos trazarlas en un gráfico, lo que da como resultado dos ejes y diferentes (el eje x es el tiempo en UTC). Tenemos los ángulos de fase de los 4 planetas, lo que da como resultado 5 curvas por gráfico. La trama resultante estará muy llena y es fácil perder la noción de lo que está pasando.
Por lo tanto, para cada planeta creamos una infraestructura separada. Los gráficos están alineados verticalmente para dividir el eje de fecha y hora. La línea 3 prepara la imagen y construye la 4
Finalmente, establecemos un marcador para el eje de tiempo, reducimos la distancia entre las subparcelas y guardamos el gráfico.
Todas las infraestructuras se presentan a continuación. Puede ver las curvas azul y naranja que representan la distancia SSB-Sol y el ángulo de fase entre la SSB y el planeta, respectivamente. El título muestra el nombre del planeta y el eje y derecho está invertido. Como puede ver, la gran distancia entre la SSB y el Sol entre 2020 y 2024 está acompañada por un pequeño ángulo de fase con Júpiter. Sin embargo, este efecto es más fuerte para el primer máximo local entre 2008 y 2012 y no coincide con el mínimo entre 2012 y 2016. Echemos un vistazo a este mínimo en particular. Puede ver que los ángulos de fase de Saturno, Urano y Neptuno son mucho mayores, lo que crea una “atracción gravitatoria inversa” en la otra dirección, lo que provoca la posición SSB.
Sun. Solar System. Elements Of This Image Furnished By Nasa Stock Image
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