- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 1

Перевод поста Get Ready for the Total Solar Eclipse of 2017 [1] Джеффри Брайанта, исследователя-программиста, Wolfram|Alpha Scientific Content.
________________________________________________________________________________

21 августа 2017 года в некоторых частях западного полушария произойдет событие, которое раньше не наблюдало большинство людей на протяжении всей их жизни. Полное затмение Солнца покроет поверхность Соединенных Штатов и близлежащих океанов. Несмотря на то, что затмения такого типа не являются редкостью по всему миру, вероятность того, что это произойдет рядом с вами, довольно мала — и зачастую случается лишь один раз в жизни, если, конечно, вы не путешествуете по миру регулярно. В этом году полное затмение будет находиться в приемлемой для поездки на машине дистанции для большинства людей в 48 континентальных штатах.

Полное затмение Солнца является результатом движения Луны перед Солнцем, с точки зрения наблюдателя на Земле. Тень Луны довольно мала и только соприкасается с земной поверхностью в небольшой области, как показано на следующей иллюстрации.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 2

Мы можем использовать 3D-графику языка Wolfram [2], чтобы создать более реалистичную визуализацию этого события. Во-первых, мы используем текстуру, чтобы сделать Землю более реалистичной.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 3

Применим текстуру к повернутой сферической поверхности следующим образом.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 4

Мы представим тень Земли как конус.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 5

Луну можно представить простой сферой (Sphere [3]), смещенной от центра модели, а ее орбита — простой пунктирный 3D-путь. Оба объекта заданы через параметры модели, поскольку орбита Луны будет испытывать прецессионное движение во времени. Полезно иметь возможность предавать значения этим функциям, чтобы заставить тень выровняться в нужную нам линию.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 6
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 7

Также, как и тень Земли, мы представляем тень Луны как конус.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 8

Наконец, мы создаем некоторые дополнительные элементы модели для использования в качестве аннотаций.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 9
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 10

Теперь нам просто нужно собрать модель. Мы хотим, чтобы Луна была на одной оси с Солнцем, поэтому для достижения этого мы используем значение 0 ° для одного из параметров. Чтобы учесть прецессию орбиты таким образом, чтобы тень падала на Северную Америку, мы используем значение 70 ° для второго параметра. Остальное — это просто информация о стилевом оформлении.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 11
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 12

Это означает, что из-за отклонения от круговой траектории орбиты, Луна иногда находится дальше от Земли, чем в другое время; это также означает, что из-за наклона орбиты она может быть выше или ниже плоскости орбиты Земля-Солнце. Обычно, когда Луна проходит «между» Землей и Солнцем, она находится «выше» или «ниже» Солнца с точки зрения наблюдателя на поверхности Земли. На геометрию влияют другие эффекты, но геометрия время от времени выстраивается удачно, и Луна фактически блокирует часть или весь диск Солнца. 21 августа 2017 года геометрия будет «в самый раз», и в некоторых местах на Земле Луна будет охватывать хотя бы часть Солнца.

Помимо иллюстрации геометрии затмения, мы также можем использовать язык Wolfram, а именно функцию GeoGraphics [4] для создания различных карт, показывающих, где будет видно затмение. Написав немного кода, Вы можете получить подробные результаты. Например, мы можем объединить функции SolarEclipse [5]с GeoGraphics, чтобы показать, где можно увидеть путь полного солнечного затмения 2017 года. Фаза полного затмения будет видна в узкой полосе, которая пересекает центральную часть Соединенных Штатов.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 13

Итак, какие штаты увидят полное солнечное затмение? Следующий пример может быть использован для определения этого. Сначала мы извлекаем многоугольник, соответствующий полной фазе предстоящего затмения.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 14
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 15
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 16

Предположим, вы хотите увеличить масштаб определенного штата, чтобы посмотреть на него более подробно. На этом уровне нас интересует только путь полного солнечного затмения и осевая линия. Еще раз используем SolarEclipse для получения необходимых элементов.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 17
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 18

Затем просто используем GeoGraphics, чтобы сгенерировать карту рассматриваемого штата — в данном случае, штат Вайоминг.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 19

Мы можем использовать Wolfram Data Repository [6] для получения дополнительной информации затмения, к примеру, время затмения в различных местах.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 20
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 21

Мы можем использовать эти данные для построения аннотированных меток времени для различных точек вдоль пути затмения.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 22

Затем мы просто объединяем элементы.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 23

Конечно, даже если затмение происходит, нет никакой гарантии, что вы сможете это засвидетельствовать. Если погода будет плохой, вы просто заметите, что в середине дня станет темно. Используя WeatherData [7], мы можем попытаться предсказать, какие регионы, предположительно будут облачными 21 августа. Следующий пример основан на аналогичной публикации сообщества Wolfram [8].

Следующий код извлекает все округи, которые пересекаются с границами полигона затмения.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 24

Большая часть работы связана с оценкой значений «CloudCoverFraction» для каждого округа 21 августа на каждый год с 2001 по 2016 год и нахождение среднего значения для каждого округа.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 25
Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 26

Затем используем GeoRegionValuePlot [9]для построения этих значений. В целом, похоже, что большинство районов вдоль этого пути имеют относительно низкую вероятность облачной погоды 21 августа на основе исторических данных.

Готовьтесь к полному солнечному затмению 2017 года - 27

Полное солнечное затмение 21 августа 2017 года — не шуточное дело — потому что путь проходит через большую территорию Соединенных Штатов. Приложите все усилия, чтобы увидеть это! Соблюдайте необходимые меры предосторожности и надевайте очки для просмотра затмений. Если ваши дети уже в школе, узнайте если они планируют какие-либо мероприятия по этому поводу. Планируете заранее, так как пробки могут быть очень тяжелым в местах близких к полному затмению. Хорошего времяпровождения!

Загрузите этот блог [10] в Computable Document Format (CDF). Не знакомы с CDF? [11] Загрузите ваш бесплатный плеер здесь [12].

Также читайте блог Двойное затмение! Или почему Карбондейл, штат Иллинойс, является особенным [13]

Автор: galinawri

Источник [14]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/algoritmy/262414

Ссылки в тексте:

[1] Get Ready for the Total Solar Eclipse of 2017: http://blog.wolfram.com/2017/08/08/get-ready-for-the-total-solar-eclipse-of-2017/

[2] языка Wolfram: http://www.wolfram.com/language

[3] Sphere: http://reference.wolfram.com/language/ref/Sphere.html

[4] GeoGraphics: http://reference.wolfram.com/language/ref/GeoGraphics.html

[5] SolarEclipse : http://reference.wolfram.com/language/ref/SolarEclipse.htm

[6] Wolfram Data Repository: https://datarepository.wolframcloud.com/

[7] WeatherData: http://reference.wolfram.com/language/ref/WeatherData.html

[8] публикации сообщества Wolfram: http://community.wolfram.com/groups/-/m/t/465606

[9] GeoRegionValuePlot : http://reference.wolfram.com/language/ref/GeoRegionValuePlot.html

[10] Загрузите этот блог: https://download.wolfram.com/?key=HAPGM5

[11] Не знакомы с CDF?: http://www.wolfram.com/cdf/

[12] здесь: http://www.wolfram.com/cdf-player/

[13] Двойное затмение! Или почему Карбондейл, штат Иллинойс, является особенным: https://habrahabr.ru/company/wolfram/blog/335936/

[14] Источник: https://habrahabr.ru/post/335934/