Celestia

Celestia是克里斯·劳瑞尔（Chris Laurel）以OpenGL开发的3D天文模拟软件。使用者可自由遨游于依据依巴谷星表模拟出的宇宙，且没有速度、方向、时间的限制，并可由任何角度观赏小至人造卫星、大至星系的各种天体。

NASA和ESA已将Celestia使用于教育和推广计划，和作为轨道分析软件的界面。

Celestia是在GNU通用公共许可证下发布的自由软件，目前已有Microsoft Windows、Mac OS X和Linux的版本。

## 功能

依据依巴谷星表，Celestia内建将近12万颗恒星。可调整最大可见的视星等来改变萤幕上恒星的数量，也可改变恒星呈现出的外观。Celestia利用非常精确的VSOP87理论计算轨道，包括双星、行星、系外行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、人造卫星和太空船，也提供了各行星、卫星的日食、月食预测。

可以用简单的键盘、鼠标指令以任何速度、在数秒内到达Celestia宇宙的任何地方，包括了球状星团、星云、不规则、椭圆或螺旋星系（内建超过1万个星系），也可将旅途的视野设定成向前、向后或任何方向。可环绕天体，与天体同步运转，或追踪天体并将之锁定于画面中央。

可将时间设定在过去到未来的任何时刻，可用协调世界时或当地时间。可调整时间流逝的速度，从正常的115倍到1-15倍，也可暂停或倒流。不过快转到公元或公元前20亿年元旦就会停止。尽管如此，行星轨道只在数千年范围内才算精确。另外也有光时校准（Light-time correction）。

可显示各天体的名称，和天体表面特征的名称，包括撞击坑、火山、峡谷、海洋、城市等等。

Celestia还展现了其他细节，如大气层、晨昏时的橘色光线、天体表面特征、地形阴影、移动的云、云影、水面反光、夜半球的城市光点、行星环、环的影子、食、彗尾、恒星光芒、星座连线和界线。行星除了可单纯将夜半球增亮，还有真实的行星照，尤其巨行星的卫星较明显。类似的是，双星系统中的行星有来自两恒星的光源。

也可显示目标天体的资讯，包括距离、半径、角直径、恒星周期、表面温度等，而恒星部分则包括距离、绝对星等和视星等、相对于太阳的光度、光谱分类、角直径、表面温度、相对于太阳的半径、恒星周期、有无行星系统等。

可按Shift+左键上下滑动来改变视角，从最小的3.60″到最大的120°。画面可以分割成好几块，以同时观看不同物体。

Celestia内建不包括变星、超新星、黑洞、星云等天体，但有些可在网络上下载。还可扩充其他内容，包括更高分辨率的星球表面地图、大量的小行星或恒星资料、新增各种太空船甚至行星系统，无论真实或虚构。另外还有教育课程等，都可在网络上找到。这些扩充的机制是以Lua为内建语言。

## 局限

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教育版运行，所有的汉字都是框框。

预设的行星是椭球体，并没有地表起伏，因此假如从地球表面看星空，低地轨道卫星的位置会和实际的有落差。

星体的影子，也就是食，无法投射在以3D模型呈现的小行星、卫星、太空船等物体上，且3D模型本身也没有影子。不过行星照可投射到3D模型的卫星、太空船等之上。

光线不受到大气折射，无法产生如月全食时的暗红色月球。

因为资料不足，未有影像的太阳系小天体的外形是预设的，而恒星、系外行星、星系只依分类画出大致外观。不过个别天体的细节可在网络上找到相关附加元件。

无法模拟多星系统的运行，只有模拟双星互绕。但非所有双星皆有，因未有足够轨道资料。恒星位置固定，无自行运动，也没有绕银河系公转，且星系的位置也是固定，无自转。

内建没有收入距离超过数千光年的恒星，因为视差太小，依波谷卫星无法准确测量距离。此外，太阳系内只画出范围1光年内的物体。

Celestia是设计为符合肉眼所见，所以没有滤光器、内建无假色影像、多重色彩的星云、长时间曝光的星系、镜头炫光等。

## 附加元件

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Celestia的地图影像、星体资料等可在资料夹中找到，亦可任意修改、增加，称为附加元件（add-ons），已有互相分享自制附加元件的网络社群，主要为 The Celestia Motherlode。以下简述各种方式和附加元件。

Textures资料夹收纳星体表面图档，分为hires、medres和lores，代表高、中、低分辨率。内建只有中、低分辨率，新增的则放进高分辨率资料夹，当安装更新版本时才不会被覆盖。档名中有bump和normal表示凹凸贴图和法线贴图，皆用来画出地形阴影。凹凸贴图是以代表地形高度的灰阶图档、根据光线角度画出阴影，法线贴图则是直接载入各方向光线阴影的图档。在高分辨率时适用法线贴图，因为凹凸贴图的灰阶只有256阶，分辨率太高时会出现阶梯状。虚拟纹理（Virtual Textures）是适用于高分辨率的技术，将地图分为不同分辨率的阶级，个别再分割成数个区块，执行Celestia时越接近的区块才显出较高分辨率，而不用一次载入最高分辨率的全部图档，避免浪费内存空间。档名有clouds为云的图档，可包含透明度。档名有spec表示反光，通常用在水面反光，不同灰阶值表示反光程度。

Data资料夹有.ssc档，包含太阳系行星卫星参数、恒星资料等等，如行星半径、自转周期、大气、显示图档的档名等等，可自由修改、新增。

Models资料夹有.3ds、.cmod、.cms等3D模型档，包含小行星、太空船等的模型。

Extras资料夹则可直接存放下载的附加元件。

网络上有很多可用的附加元件，如64K（宽65,536像素）地球地表等高分辨率地图图档、各种地图如地质图和古地图、各种历史上或运作中的太空船如史泼尼克一号、航海家2号和哈伯太空望远镜、数千颗小行星、彗星和两百万颗恒星的资料点、深空天体如星云、星团、星系、中子星、脉冲星、有旋转吸积盘的黑洞、行星状星云等等。也有虚构的物体，如科幻2001太空漫游、星舰奇航记、星际大战中各种行星系和太空船。

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有各种导览用的脚本（scripts）如太空任务卡西尼-惠更斯号和深撞号的介绍、小行星撞击的过程和各种有用资讯。

还有可供教育用途的各种附加元件，如太阳系导览、恒星演化、月球形成、火星地球化、各种太空任务、地外智慧文明搜寻计划等等，也可让自己好像置身驾驶舱在太空飞行。

## 类似软件

其他一些类似的天文软件包括自由软件：KStars、Stellarium和Mitaka；专有软件：Orbiter、WorldWide Telescope、XEphem（免费软件）和MPL3D、Starry Night、SpaceEngine（非免费）。

## 外部链接

- Celestia 中文维基百科
- Celestia 主站点
- The Celestia Motherlode: Home 收入附加元件
- The Celestia Motherlode: Educational Activities Celestia 的教育活动
- Frank M. Gregorio's Celestia Educational Activities
- NASA Celestia Guided Activity NASA 的使用 Celestia 的教育活动
- Mars Express scheduled orbit change ESA使用 Celestia 展示轨道

## 基本资料

- 域：

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- 开发者：克里斯·劳瑞尔
- 发行日期：2001年
- 操作系统：跨平台
- 类型：教育软件
- 许可协议：GNU通用公共许可证
- 网站：https://celestiaproject.space/
- 源代码库：https://github.com/CelestiaProject/Celestia