项目介绍与地理模型说明

从一张天空图，走向可以验证的观察

天体视运动实验室是一套面向课堂演示与自主探索的中文网页工具。它把太阳、月球、地球昼夜、日影、日晷与行星位置放到同一套地点、日期和时间坐标中，让学习者通过拖动参数、对比画面和读取数值，理解现象背后的地理与天文关系。

项目采用 Material Design 的视觉语言与层级菜单，将常用操作放在实验画面附近，把解释、图解与生活装置放到明确的独立页面。欢迎页、实验台、学习指南、日晷、日行迹、关联图解、作者反馈及这篇说明都可以通过网页链接直接进入。更新日期：2026 年 10 月 6 日。

这个项目有什么不同

相较于依赖 Flash 的传统演示，实验室直接在现代浏览器中运行，不需要安装 Flash 或专用客户端。核心计算库、脚本与图片随静态网页一同提供，可将 ZIP 上传至 Cloudflare Pages，老师和学生通过网址访问。界面采用系统字体，不依赖在线字体服务。

太阳和月球采用独立的计算、状态与演示流程：太阳既能观察一天内的运动，也能固定时刻比较全年；月球界面以月相为核心，按天推进日期，同时提供日内运动与行星伴月。切换天体会保留各自的设置，不把太阳的一天循环直接套在月球上。

不只展示一张示意图。日期、时刻、纬度、经度、杆高、地面倍率、晷针长度、地轴倾角与轨道偏心率等参数都有相应的交互，图形和读数随操作更新。真实日期观测与理想成因实验明确区分，避免把为了讲解而简化的模型当成实测天空。

多端适配：调参数时，图形也要看得见

所有实验页共用图形、时间和参数的布局。宽屏左侧是可滚动的参数区，右侧是图形和正常占位的时间控制；窄屏依次排列图形、时间控制和可独立滚动的参数区。各页主容器统一宽度、间距和圆角，时间条不再浮动遮挡画面。界面采用分层表面与主色强调：读数区和参数区明确分隔，菜单以独立分组呈现，展开标题使用浅蓝背景和主色箭头；绘图区随容器伸展，避免沿用小组件尺寸造成大片空白。日行迹与日晷同样使用这一布局，滚到倾角、偏心率或针长时仍能看见图形。

时间控制支持直接拖动、精确输入与前后 5 分钟微调。每页保留统一的时刻与日期滑块，太阳按本年日期、月球按本月日期调整；菜单中不再重复显示同一日历。仰望天空还提供方位滑块，播放速度、循环及升落快捷时刻位于参数区。日行迹时间滑块调整它自己的固定观测时刻，并明确标注钟表时或真太阳时。

滑块扩大触控范围，菜单按日期与地点、演示方式、显示辅助、关联图解分层，参数区直接滚动，不再弹出遮住画面的菜单。日晷和日行迹属于太阳模块，入口放在太阳的关联图解与生活装置层级。月球关联图解提供月相、逐日照明比例、月出月落和行星伴月，可以直接修改地点、日期与时刻。支持触摸、鼠标和部分键盘操作，并遵循系统的减少动态效果偏好。

当前交互检查覆盖 320×568、390×667、844×390、1280×720 四类视口，验证图形与时间控制等宽、彼此不重叠、各类滑块实际可拖动，以及太阳四视角、月相和两种天体全部关联图解的调整。欢迎页三个链接在 320、390、1280 像素宽度下验证为等宽等高；月球导航与跨页日期、时刻保存检查通过。检查使用 Chromium 自动化与截图，并不等于已逐一测试所有设备型号与浏览器版本。

太阳：把一天与一年分开观察

太阳实验提供空间视图、俯视日影、地平视角和地面观察者仰望天空。可选择城市、赤道、高纬及极点，也可精确输入经纬度；按日期计算太阳高度、方位、赤纬、直射点、升落时刻、昼长与当前影长。

日内播放展示同一天的太阳方向与杆影变化；固定时刻逐日观察展示全年同一当地真太阳时的太阳与影尖位置，可叠加年度轨迹。四季按钮与纬度、赤纬的理想对比帮助解释正午太阳高度、昼长、极昼与极夜。分至日及季节对比名称沿用北半球，南半球季节相反。

关联图解提供全天太阳高度曲线、日出日落方位、地球球面与全球平面昼夜图，以及地轴、观察地点与当地地平面的关系。点击曲线或升落结果可以改变观察时刻；全球平面图可点击选地点。太阳界面还可叠加同一地点、同一日期和时刻的月球视运动。

月球：先理解月相，再观察天空位置

月球界面以月面亮暗与日地月关系为核心，提供月相名称、可见月面照明比例、月份切换及逐日曲线。逐日播放保持观测时刻；日内播放保持日期，帮助比较同一天中的月球位置变化。月球既可能在夜间出现，也可能在白天出现在地平线上方。

辅助天空视图提供空间、俯视方位、地平展开及仰望天空；月出月落与日内最高时刻可配合曲线判读。月球当日轨迹覆盖当地 00:00—24:00，标明起止端点。月球在这一期间还在沿轨道运动，终点通常不与起点重合，不能为了“闭合”而加上一段错误的连线。

行星伴月比较月球与水星、金星、火星、木星、土星在天空中的球面角距与高度，并搜索未来 30 天每日固定时刻最接近的一天。这是每日采样的教学比较，不是精确合相或掩星预报。看起来靠近不表示空间距离靠近；图上的圆盘经过放大，不应据此判断遮挡。

仰望天空：把观察者放回地面

画面下方是地平面，上方显示观察者面向的前方半球天空。在真实日期模式下，太阳、月球与五颗行星使用同一地点和时刻；可拖动转向、调整方位、选择东南西北，或点击天体名称面向它。

投影采用当地单位天球的正投影，不是人眼相机的照片透视。身后与地平线下的天体不会被画到前方天空，其位置用说明列表表达。天体大小用于辨认，白昼显示行星位置只说明几何方向，不代表肉眼一定能看见。背景区分白昼、暮光与夜间，不模拟真实天气、光污染或观测极限。

日影与日晷：从课堂规律走向生活装置

日影实验使用水平地面上的竖直立杆，影长按“杆高 ÷ tan(太阳高度)”计算，方向与太阳的水平分量相反。地面支持 1、2、4、8、16 倍显示，默认 4 倍让短影更明显；放大只改变显示比例，不改变以米表示的真实影长。

可开启全天杆尖影迹，观察杆尖在地面上的影子随时间形成的曲线，并点击轨迹切换时刻。圆外部分按实际线段与地面圆的交点裁切，当前影尖超出画面用箭头表达；不把越界点挤到圆周上制造假轨迹。

独立日晷页面提供水平日晷和赤道日晷，支持立体装置、盘面读时与安装图，显示真实几何投影形成的影线。可拖动时刻、拖动盘面影子方向、点击刻度、播放一天、改变日期与针长，并比较当地真太阳时与指定 UTC 偏移的钟表时。

两种日晷的晷针都平行地轴，区别于竖直日影杆。水平日晷针的仰角等于纬度绝对值，时刻线一般不等距；赤道日晷盘面平行赤道面，相邻整点线相差 15°，两面刻度镜像。晷针默认长 18 厘米，可调 6—30 厘米，赤道针两侧各取此长度；盘面半径 32 厘米。针长改变影长，不改变时刻线方向。夜间、赤道处的水平日晷退化、阳光平行赤道盘面等情况会给出相应说明。

日行迹与“8”字成因：比较时间，也比较模型

日行迹把一年中每天同一观测时刻的太阳位置放在同一张天空图上。默认当地天空三维示意，另有方位展开图和时角—赤纬原理图；支持旋转、缩放、重置视角、逐日播放、点击轨迹选日期，以及 09:00、12:00、15:00 三条轨迹叠加比较。

固定 UTC 偏移的钟表时与当地真太阳时是两种不同的观测条件。固定钟表时下，地轴倾斜与地球轨道偏心共同影响赤纬和均时差，通常形成经典“8”字；固定真太阳时消除了均时差造成的时角摆动，不能期待仍出现同样的“8”字。改变观测时刻会改变轨迹在当地天空中的位置与倾斜；相机不会自动跟着时刻变化而把差异重新居中隐藏。

高级成因实验采用独立的近似开普勒模型，可调地轴倾角 0°—45°、偏心率 0—0.1。将倾角置零或偏心率置零，可以分别研究另一因素；两者同时为零时，两种因素的贡献消失。理想参数只影响这张日行迹图，不改动主实验台的真实星历；关闭开关恢复真实日期计算。成因实验的参数区独立滚动，调节时全年图形保持可见。

地理与天文数据，具体怎样定义

真实日期模式采用随网页提供的 Astronomy Engine。日期支持 1900—2100 年；地点使用纬度与经度，太阳、月球和行星天空位置采用地面观察者的地平坐标，包含地平视差。太阳理想赤纬实验则采用独立的球面几何公式，不让无关日期混入理想结果。

高度角以地平线为 0°、天顶为 90°；方位以真北为 0°，按北、东、南、西方向增加。极点和天顶处部分方位定义不唯一，会给出说明。主时刻轴采用当地真太阳时，通过经度与均时差转换为 UTC；它不是北京时间，也不是设备当前时区时间。固定钟表时的日行迹和日晷对照钟使用明确的 UTC 偏移，不自动处理夏令时。

升落以天体中心穿越几何地平线为标准，昼长与地平线上方时长按实际 UTC 间隔计算。没有计入大气折射、天体上缘、山地遮挡或天气，因此不应直接将数值视为当地实测日出、月出预报。相切、极昼、极夜与无升落事件单独判读。

月相是从地球看见的月圆盘亮面变化，不是地球影子遮住月球造成的；朔望周期平均约 29.53 天，不等于一个公历月。照明比例采用地心视月相近似，月面图标的固定朝向不代表本地观测时亮侧的真实朝向。主要相位附近的名称不等于其精确发生时刻；当前没有模拟日食、月食的遮挡与亮度变化。

地球光照使用球形地球与平行太阳光近似，日影使用水平地面与理想细杆。天体圆盘、日地月距离、部分安装侧视与立杆高度是教学示意；天空单位方向球和以米计的地面影迹使用不同尺度。学生应结合角度、时间和长度读数理解图形，不能直接用屏幕上的像素距离推断空间距离。

检查结果，以及结果能说明什么

本次页面重构重新检查了 8 组太阳／月球星历内部一致性，轨迹插值与同库直接计算的最大高度差约 0.001246°，升落与另一搜索入口的最大时间差约 0.000300 分钟。36 组两天体、六场景、三视角的连续轨迹检查通过，覆盖 45 处地平线连接及 12 处北向接缝，未发现遗漏时间区间或错误跨图连线。这些数值属于实现与同库对照，不是外部实测精度。

此前复核还使用独立 Meeus／NOAA 太阳近似公式进行 125 组对照，最大高度差约 0.01118°；与美国海军天文台 2026 年 50 次主要月相时间资料比较，最大差约 1.325 分钟。参考公式和分钟级资料自身也有近似与分辨率限制，不能将这些差值当作所有日期的现实测量误差。

针影几何、杆尖轨迹裁切、太阳／月球叠加、半球与极点、午夜、闰年、月末、边界日期、模式恢复及播放暂停均有相应检查。模型仍是教学模拟，未逐秒验证整个日期范围，也不包含气象与真实观测条件。

两份文档，各有用途

本篇用于了解项目能力、界面设计、计算数据、模型范围与验证依据。具体点击路径、参数调节顺序和课堂观察任务集中在《学习指南：操作与观察任务》，不在这里重复列出。

资料与反馈

• NASA：Moon Phases
• NOAA：太阳计算算法说明
• USNO：2026 年主要月相资料
• Astronomy Engine：模型、精度与文档
• 交互参考：Helios
• 交互参考：Analemma
• 交互参考：RotatingSky

交互参考帮助改进呈现方式；日期与时区计算使用本项目明确的模型。NOAA 页面说明在线计算器已不再维护，此处引用其公开算法说明。

欢迎老师、学生与天空爱好者反馈知识疑问、操作问题与教学建议。请附上模块、地点、日期、时刻、操作步骤及设备／浏览器信息。联系作者 · 欢迎反馈：70.noted.rebuild@icloud.com。

世界上存在着，唯有不断前行才能传达的事物