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系統識別號 U0002-0902200915170100
中文論文名稱 全尺度宇宙儀
英文論文名稱 Full-Scale Universe Apparatus
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊管理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Information Management
學年度 97
學期 1
出版年 98
研究生中文姓名 劉定衡
研究生英文姓名 Ding-Heng Liu
學號 695631894
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-01-03
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-廖賀田
委員-林寬仁
委員-壽大衛
委員-張昭憲
中文關鍵字 天文  座標系統 
英文關鍵字 Astronomy  Geographic coordinate system 
學科別分類 學科別社會科學管理學
學科別社會科學資訊科學
中文摘要 隨著科技的發達,藉由電腦的運用及模擬有助於天文教育的發展。但市面上的天文軟體有的功能不完整,有的則相當昂貴。本論文提出一套以Java語言實作的天文系統,使用者能以全尺度的方式觀測整個宇宙,其中包含了各種座標系、3D星圖、天球圖、銀河旋臂、八大行星及其衛星等資訊。 本論文主要是增進天文教育上的發展,透過全尺度宇宙儀這套系統,能讓學生瞭解星體在真實空間中與所見的差異,也藉由尺度調整由近至遠,瞭解到整個宇宙的全貌,使其成為一套對天文教育有貢獻的教學軟體。
英文摘要 As technology has been progressing, the use of computers and simulations contributes a lot to the development of education in astronomy. However, any astronomical software found on the markets is either incomplete in its functions or very expensive. In this thesis, an astronomical system is developed in Java language, in which users can observe the galaxies in a full-scale way. The information of the system include several kinds of coordinates, 3D star chart, celestial maps, spiral arms of the Milky Way, the eight major planets and their satellites.
The main purpose of this paper is to promote astronomy education. The astronomical software that we have designed allows students to see a comprehensive model of the universe, understand the differences between what they see and what the stars appear in real outer space. In addition, the software allows them to adjust the scales from near to far, so that they have a chance to view the whole universe. It is hoped that our astronomical software can make some contribution to the teaching and learning of astronomy.
論文目次 目錄
1. 緒論 - 1 -
1.1. 研究動機 - 1 -
1.2. 研究目的 - 1 -
1.3. 相關研究 - 2 -
1.4. 論文概觀 - 3 -
2. 天文背景知識 - 4 -
2.1. 天球及天球儀 - 4 -
2.2. 球座標與正交座標 - 4 -
2.3. 天球座標系統 - 5 -
2.4. 儒略日及修正儒略日 - 9 -
2.5. 軌道元素 - 10 -
3. 系統特點 - 13 -
3.1. 3D星圖 - 14 -
3.2. 比例尺 - 16 -
3.3. 對數尺 - 18 -
3.4. 天球圖 - 19 -
3.5. 3D星圖與天球圖的對照 - 22 -
3.6. 放大窗 - 25 -
3.7. 地面望遠鏡 - 26 -
4. 系統設計與概念 - 30 -
4.1. 星表劃分 - 30 -
4.2. 模型建置 - 31 -
4.3. 星座連線建置 - 32 -
4.4. 系統架構 - 33 -
4.5. 系統主類別 - 36 -
5. 系統實作 - 41 -
5.1. 天體軌道計算 - 41 -
5.2. 星體繪製 - 51 -
6. 結論與展望 - 56 -
6.1. 結論 - 56 -
6.2. 後續發展 - 56 -
參考文獻 - 57 -
附錄一:行星、衛星位置數據 - 58 -
附錄二:操作說明 - 61 -

圖目錄
圖1 極座標與正交座標 - 5 -
圖2 赤道座標系 - 6 -
圖3 黃道座標系 - 7 -
圖4 赤道與黃道相互關係圖 - 8 -
圖5 軌道元素 - 11 -
圖6 系統執行畫面 - 13 -
圖7 3D星圖樣貌 - 14 -
圖8 為圖7開啟z軸輔助線 - 15 -
圖9 輔助線顏色深淺的表示 - 16 -
圖10 未拖曳前的比例尺 - 17 -
圖11 比例尺向左拖曳後 - 17 -
圖12 未拖曳前的對數尺 - 18 -
圖13 對數尺拖曳後 - 19 -
圖14 內視天球圖 - 20 -
圖15 為圖14拖曳天球圖向右及向上 - 20 -
圖16 外觀天球圖 - 21 -
圖17 為圖16拖曳天球圖向右及向上 - 21 -
圖18 88星座選單 - 22 -
圖19 獵戶座於3D星圖的顯示 - 23 -
圖20 獵戶座於外觀天球圖的顯示 - 23 -
圖21 獵戶座於3D星圖的顯示 - 24 -
圖22 獵戶座於內視天球圖的顯示 - 24 -
圖23 天王星及其衛星於3D星圖 - 25 -
圖24 以天王星為中心於放大窗顯示 - 25 -
圖25 地面望遠鏡的景觀(白天) - 26 -
圖26 地面望遠鏡的景觀(夜晚) - 27 -
圖27 地面望遠鏡拉近(zoom-in) - 27 -
圖28 地面望遠鏡拉遠(zoom-out) - 28 -
圖29 地面望遠鏡觀測 - 28 -
圖30 地面望遠鏡觀測範圍於天球圖顯示 - 29 -
圖31 三維星座連線對照表 - 32 -
圖32 主程式架構圖 - 33 -
圖33 星體繪製架構圖 - 34 -
圖34 介面架構圖 - 35 -
圖35 TeleBase類別圖 - 36 -
圖36 TeleEQU_3D類別圖 - 37 -
圖37 TeleEQU_2D類別圖 - 38 -
圖38 TeleHOR_2D類別圖 - 39 -
圖39 橢圓軌道圖 - 41 -
圖40 軌圓軌道及輔助圓圖 - 42 -
圖41 預測天體軌道步驟圖 - 42 -
圖42 軌道傾角 - 44 -
圖43 升交點經度 - 44 -
圖44 星體取捨1 - 54 -
圖45 星體取捨2 - 54 -

表目錄
表 1 赤經表示法 - 6 -
表 2 赤緯表示法 - 7 -
表 3 座標系統整理 - 8 -
表 4 月份日數計算表 - 10 -
表 5 梅西耶星表 - 31 -
表 6 球座標 - 31 -
表 7 正交座標 - 31 -
表 8 88星座星體資料 - 32 -
表 9 2000年1月1日12:00木星的軌道元素 - 49 -

參考文獻 [1] 王執明, “高級中學基礎地球科學(全)”, 龍騰文化, 2002.
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[15] Gliese, W. and Jahreiß, H., “Nearby Star Data”, Astron. Astrophys, 1979.
[16] O.Montenbruck,T.Pfleger, “Astronomy on the Personal Computer”(4ed.), Springer, 2002.
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