运用python如何绘制星空图

星空图是一种展示恒星和其他天体在夜空中分布的图表，通常用于天文学研究和教育，在Python中，我们可以使用一些科学计算和图形库来绘制星空图，本文将详细介绍如何使用Python中的几个库，如AstroPy、Matplotlib和SciPy，来绘制一个简单的星空图。

1、安装必要的库

确保您已经安装了Python环境，接下来，您需要安装AstroPy、Matplotlib和SciPy库，您可以使用以下命令来安装这些库：

pip install astropy matplotlib scipy

2、导入所需的库

在Python脚本或Jupyter Notebook中，首先导入所需的库：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from astropy.coordinates import EarthLocation, AltAz, ITRS
from astropy.time import Time
from scipy.interpolate import RectBivariateSpline

3、创建一个观测点

我们需要定义一个观测点，这里我们以北京为例：

beijing_location = EarthLocation(lat='39.9042°', lon='116.4074°', height=0)

4、获取恒星数据

我们可以使用AstroPy的内置数据集获取一些恒星的信息，这里我们只获取亮度排名前10的恒星：

from astropy.coordinates import SkyCoord, Angle
stars = {
    'Sirius': SkyCoord(ra='06h 45m 08.9173s', dec='-16° 42′ 58.017″', frame='icrs'),
    'Canopus': SkyCoord(ra='06h 22m 39.01s', dec='-52° 41′ 38.58″', frame='icrs'),
    # ... 其他恒星坐标
}
获取亮度排名前10的恒星
top_stars = list(stars.values())[:10]

5、计算恒星的位置

我们需要计算观测点在特定时间的恒星位置，这里我们选择2023年3月14日晚上8点（北京时间）：

now = Time('2023-03-14 20:00:00', format='iso', scale='utc')
altaz_frame = AltAz(obstime=now, location=beijing_location)

6、转换恒星坐标到地平坐标系

将恒星的ICRS坐标转换为观测点的地平坐标系：

top_stars_altaz = [star.transform_to(altaz_frame) for star in top_stars]

7、绘制星空图

现在我们可以使用Matplotlib绘制星空图，为了简化，我们只绘制恒星的位置：

plt.figure(figsize=(10, 5))
ax = plt.axes(projection="aitoff", aspect=False)
绘制地平线
phi, theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100), np.linspace(0, np.pi, 100)
phi, theta = np.meshgrid(phi, theta)
ax.gridlines(crs=altaz_frame, draw_labels=True)
绘制恒星
for star in top_stars_altaz:
    ra, dec = star.ra.hour, star.dec.deg
    ax.plot([ra], [dec], 'o', markersize=5, color='cyan')
plt.show()

通过以上步骤，我们使用Python绘制了一个简单的星空图，您可以根据自己的需求添加更多的恒星数据，或者调整坐标系、时间等参数，您还可以尝试使用其他图形库，如Plotly，来创建交互式星空图。

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