AstroPy 项目¶
首先区分两个概念，Astropy Project和 astropy 包，前者是一个宏大的计划，后者则特指前者的核心软件包。
Astropy Project 由 astropy核心包和附属包组成。
Astropy Project项目自2011年开始发起，得到了多个国家的研究单位的支持，并且以开源社区的模式运行，目前的最新版本是v1.2。项目网站 http://www.astropy.org
AstroPy 核心¶
AstroPy 核心包由一系列的基础组件组成，比如核心数据结构与算法、文件与数据I/O单位、天文计算与工具以及软件开发配置相关等。
核心数据结构与算法¶
- 天文常数
astropy.constants - 单位与数量
astropy.units - N维数据集
astropy.nddata - 数据表格
astropy.table - 时间与日期
astropy.time - 天文坐标系统
astropy.coordinates - 世界坐标系统
astropy.wcs - 模型与拟合
astropy.modeling - 数据分析程序
astropy.analytic_functions
文件与数据 I/O¶
- 通用文件读写接口
- FITS 文件操作
astropy.io.fits - ASCII 表格操作
astropy.io.ascii - VOTable 文件操作
astropy.io.votable - I/O 杂项
astropy.io.misc
天文计算与工具¶
- 卷积与滤波
astropy.convolution - 数据可视化
astropy.visualization - 宇宙学计算
astropy.cosmology - 天文统计学工具
astropy.stats - 虚拟天文台访问工具
astropy.vo
软件开发配置相关¶
- 配置系统
astropy.config - I/O注册
astropy.io.registry - 日志系统
- Python 告警系统
- AstroPy 核心包工具集
astropy.utils - AstroPy 测试助手
astropy.tests.helper
AstroPy 附属包¶
AstroPy成员包是指遵循 AstroPy开发、互操作和接口标准规范的一系列附属包,这些包有些是有一定历史的软件包,还有一些是在 AstroPy 基础上新开发出来的软件包,适合在不同场景下使用。在 http://www.astropy.org/affiliated/ 可以查阅完整的附属包目录。
In [9]:
import astropy
天文常数¶
AstroPy天文常数包：astropy.constants。
常数值列表
| 名称 | 值 | 单位 | 描述 |
|---|---|---|---|
G |
$6.67384 \times 10^{-11}$ | $m^3 kg^{-1} s^{-2}$ | 重力常数 |
L_sun |
$3.846 \times 10^{26}$ | $W$ | 太阳光度 |
M_earth |
$5.9742 \times 10^{24}$ | $kg$ | 地球质量 |
M_jup |
$1.8987 \times 10^{27}$ | $kg$ | 木星质量 |
M_sun |
$1.9891 \times 10^{30}$ | $kg$ | 太阳质量 |
N_A |
$6.02214129 \times 10^{23}$ | ${mol}^{-1}$ | 阿伏伽德罗常数 |
R |
$8.3144621$ | $JK^{-1}{mol}^{-1}$ | 气体常数 |
R_earth |
$6378136$ | $m$ | 地球赤道半径 |
R_jup |
$71492000$ | $m$ | 木星赤道半径 |
R_sun |
$695508000$ | $m$ | 太阳赤道半径 |
Ryd |
$10973731.6$ | $m^{-1}$ | 里德伯常数 Rydberg constant |
a0 |
$5.29177211 \times 10^{-11}$ | $m$ | 玻尔半径 Bohr radius |
alpha |
$0.00729735257$ | 精细结构常数 | |
atmosphere |
$101325$ | $Pa$ | 大气压 |
au |
$1.49597871 \times 10^{11}$ | $m$ | 天文单位 |
b_wien |
$0.0028977721$ | $mK$ | 维恩位移定律常数 |
c |
$299792458$ | $ms^{-1}$ | 真空光速 |
e |
$1.60217657 \times 10^{-19}$ | $C$ | 电子电荷 |
eps0 |
$8.85418782 \times 10^{-12}$ | $Fm^{-1}$ | 介电常数 |
g0 |
$9.80665$ | $ms^{-2}$ | 标准重力加速度 |
h |
$6.62606957 \times 10^{-34}$ | $J s$ | 普朗克常数 |
hbar |
$1.05457173 \times 10^{-34}$ | $J s$ | 约化普朗克常数 |
k_B |
$1.3806488 \times 10^{-23}$ | $J K^{-1}$ | 玻尔兹曼常数 |
kpc |
$3.08567758 \times 10^{19}$ | $m$ | 千秒差距 |
m_e |
$9.10938291 \times 10^{-31}$ | $kg$ | 电子质量 |
m_n |
$1.67492735 \times 10^{-27}$ | $kg$ | 中子质量 |
m_p |
$1.67262178 \times 10^{-27}$ | $kg$ | 质子质量 |
mu0 |
$1.25663706 \times 10^{-6}$ | $N A^{-2}$ | 磁性常数 |
muB |
$9.27400968 \times 10^{-24}$ | $J T^{-1}$ | 玻尔磁子 |
pc |
$3.08567758 \times 10^{16}$ | $m$ | 秒差距 |
sigma_T |
$6.65245873 \times 10^{-29}$ | $m^2$ | 汤姆逊散射截面 |
sigma_sb |
$5.670373 \times 10^{-8}$ | $WK^{-4}m^{-2}$ | 斯蒂芬 - 玻尔兹曼常数 |
u |
$1.66053892 \times 10^{-27}$ | $kg$ | 原子质量单位 |
简单使用：¶
In [5]:
from astropy.constants import M_earth, M_sun, R_earth, R_sun
In [6]:
M_sun / M_earth
Out[6]:
In [7]:
R_sun / R_earth
Out[7]:
In [8]:
print(M_earth)
In [10]:
print(M_earth.cgs) # cgs格式
# 关于`Quantity`将在`astropy.units`中介绍，`constants`包搭配`unit`包，可以进行一些基本的计算转换。
Unit¶
AstroPy Unit ：astropy.units。
astropy.units定义物理量的单位，并可实现物理量的一些转换，比如KMS到cgs的转换等。
astropy.units.siSI Unitastropy.units.cgsCGS Unitastropy.units.astrophys天体物理相关单位astropy.units.function.unitsastropy.units.imperialastropy.units.cdsCDS format unitastropy.units.equivalencies一组标准的天文等价公式
In [10]:
from astropy import units as u
Quantity¶
In [18]:
k = 100 * u.AU
type(k)
Out[18]:
In [19]:
k.value, k.unit
Out[19]:
In [24]:
# 单位转化
k.to(u.km)
Out[24]:
In [20]:
15.1 * u.meter / (32.0 * u.second)
Out[20]:
In [21]:
3.0 * u.kilometer / (130.51 * u.meter / u.second)
Out[21]:
In [22]:
(3.0 * u.kilometer / (130.51 * u.meter / u.second)).decompose()
Out[22]:
In [25]:
# 自定义单位，并进行转换
from astropy.units import imperial
cms = u.cm / u.s
mph = imperial.mile / u.hour
q = 42.0 * cms
q.to(mph)
Out[25]:
In [26]:
# 分析量纲
(u.s ** -1).compose()
Out[26]:
In [29]:
# SI , CGS
k.si, k.cgs
Out[29]:
In [30]:
# 天文学等价公式
(1000 * u.nm).to(u.Hz)
In [31]:
(1000 * u.nm).to(u.Hz, equivalencies=u.spectral())
Out[31]:
In [32]:
# 格式化
q = 15.1 * u.meter / (32.0 * u.second)
"{0.value:0.03f} {0.unit:FITS}".format(q)
Out[32]:
N-dimensional datasets (astropy.nddata)¶¶
与numpy的ndarray类似，是对其的一个针对天文学应该的高级包装。
In [3]:
from astropy.nddata import NDData
array = np.zeros((12, 12, 12))
ndd1 = NDData(array)
ndd1
Out[3]:
In [5]:
ndd1.meta
Out[5]:
In [6]:
ndd1.unit
In [7]:
ndd1.uncertainty
In [8]:
ndd1.wcs
In [11]:
ndd = NDData([1, 2, 3, 4], unit="meter")
ndd.unit
Out[11]:
In [12]:
ndd.meta['exposure_time'] = 340.
ndd.meta
Out[12]:
Time¶
from astropy.time import Time
In [13]:
from astropy.time import Time
In [14]:
times = ['2016-01-01T00:00:00.123456789', '2015-01-01T00:00:00']
t = Time(times, format='isot', scale='utc')
t
Out[14]:
Format¶
| Format | Class | Example argument |
|---|---|---|
| byear | TimeBesselianEpoch |
1950.0 |
| byear_str | TimeBesselianEpochString |
‘B1950.0’ |
| cxcsec | TimeCxcSec |
63072064.184 |
| datetime | TimeDatetime |
datetime(2000, 1, 2, 12, 0, 0) |
| decimalyear | TimeDecimalYear |
2000.45 |
| fits | TimeFITS |
‘2000-01-01T00:00:00.000(TAI)’ |
| gps | TimeGPS |
630720013.0 |
| iso | TimeISO |
‘2000-01-01 00:00:00.000’ |
| isot | TimeISOT |
‘2000-01-01T00:00:00.000’ |
| jd | TimeJD |
2451544.5 |
| jyear | TimeJulianEpoch |
2000.0 |
| jyear_str | TimeJulianEpochString |
‘J2000.0’ |
| mjd | TimeMJD |
51544.0 |
| plot_date | TimePlotDate |
730120.0003703703 |
| unix | TimeUnix |
946684800.0 |
| yday | TimeYearDayTime |
2000:001:00:00:00.000 |
In [18]:
from datetime import datetime
time2 = datetime.now()
t = Time(time2, format='datetime', scale='utc')
In [19]:
t
Out[19]:
In [27]:
t = Time.now()
t
Out[27]:
In [20]:
t.iso
Out[20]:
In [21]:
t.jd
Out[21]:
In [22]:
t.mjd
Out[22]:
In [23]:
t.yday
Out[23]:
In [24]:
t.byear
Out[24]:
In [25]:
t.format
Out[25]:
In [26]:
t.format = 'mjd'
t
Out[26]:
Time Scale (Time standard)¶
| Scale | Description |
|---|---|
| tai | International Atomic Time (TAI) |
| tcb | Barycentric Coordinate Time (TCB) |
| tcg | Geocentric Coordinate Time (TCG) |
| tdb | Barycentric Dynamical Time (TDB) |
| tt | Terrestrial Time (TT) |
| ut1 | Universal Time (UT1) |
| utc | Coordinated Universal Time (UTC) |
