天文算法討論

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幾個月前,增編寫個一個農曆計算javascript程序,那是我的第一個農曆程序。為了實現其中的算法,曾花費了好幾個星期的時間研究天文計算相關的原理,當我算出結果之後,對程序的結果仍然沒有信心。不過,在「春光」老師介紹《天文算法》一書之後,我認真閱讀並翻譯全書之後,我知道,我的算法基本上沒有錯誤,但同時也認識到,天文學家們的算法的確高明,比我當時的算法好得多。如果你也對天文計算感興趣,那就很有必要學習他們的先進思想方法。
當然,重要的是他們的思想方法以用相關的理論,而不一定是他們的計算結果。因為,《天文算法》一書是早期出版的,有些數據比較舊,造成精度不一定很好。如果你對計算精度要球特別高,可能需要更換一些數據,但數據的處理的思想方法及技巧是一樣的。
國內不少網友對天文計算比較感興趣,卻又不知如何下手。問題出在哪裡呢?為什麼苦苦研究幾個月甚至幾年也沒有進展?主要原因是國內有關的書籍太少,業餘條件下沒有機會學習到天文計算的理論。在我們國家,有不少機構對天文學有深入的研究,比如天文台、一些大學等,可他們不太願意出版天文算法之類的書籍(這類書籍銷量少,出版要賠錢的)。既然如此,就讓我們自已想辦法解決問題吧。
首先,我認為需要掌握一定的計算機程序設計技術,不要求很利害,但起碼也要有幾個月的程序設計經驗。我如你不會程序設計,那你只能用Excel或計算器之類的工具來處理計算問題,那簡直是在浪費你的生命。
其次,應掌握《高等數學》中的一些知識。比如:極限、導數、微分、積分、極值問題、求根問題、最小二乘法、向量數學等。當然,我們更多使用高中的《立體幾何》、《解析幾何》、《函數》、《三角函數》等有關知識。還應瞭解《球面三角學》裡的幾個公式。
其三,《數值方法》這類書籍是必須讀的。
其四,需對物理學有所瞭解,尤其是運動學相關知識。當然,如果你想用數值積分的方法解決天文計算問題,《理論力學》甚至是《天體力學》也是有必要瞭解的。
對於多數具有大學學歷的人來說,基本具備以上知識,也就是說,只要你有興趣,就完全可以進行天文計算。從本質上講,日月動動、行星運動主要使用「牛頓力學」及數學方法(如微積分),在牛頓那個年代,力學理論、數學理論、計算工具等都不可能和現在相比,在那個年代,就連「除法問題」主要是「教授」們才能掌握的!他們可以計算天體運動問題,我們為什麼就不可以呢?只要有信心,或多或少可以解決問題。
相反,如果根本沒有學過《高中數學》《高中物理》《高等數學》,我建議你還是花點時間學習一下(弄不好要花費一兩年時間),否則,即使用算出了結果,也很難對你的算出的結果形成理性的認識,甚至是感性的認識也談不上。如果你不想學習這些「無用」的東西,能不能實現天文算法,或許可以:通過閱讀別人的程序。

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