使用Astropy将ICRS坐标从历元1991.25转至J2016.0遇问题求助

概念澄清 #

首先明确：ICRS是惯性参考系，本身没有“历元（equinox）”的概念——历元是针对FK5这类随时间变化的动力学坐标系的。你提到的“历元1991.25的ICRS坐标”，实际对应两种常见场景，以下分别给出解决方法：

场景1：原始坐标是FK5历元J1991.25的坐标，需转至FK5历元J2016.0 #

如果你的原始坐标实际是FK5系统在J1991.25历元下的值（而非ICRS），正确步骤如下：

1. 初始化时明确指定FK5框架和对应历元
2. 直接转换到目标历元的FK5框架
3. 若需要ICRS表示，可从目标历元的FK5转换到ICRS（注意：ICRS坐标是固定值，和历元无关）

代码示例：

from astropy.coordinates import SkyCoord, FK5, ICRS

ar = 243.90472242
dr = -8.36823651

# 初始化FK5历元J1991.25的坐标
c_fk5_1991 = SkyCoord(ar, dr, frame=FK5(equinox='J1991.25'), unit='deg')
print("FK5 J1991.25坐标:\n", c_fk5_1991)

# 转换到FK5历元J2016.0
c_fk5_2016 = c_fk5_1991.transform_to(FK5(equinox='J2016.0'))
print("\nFK5 J2016.0坐标:\n", c_fk5_2016)

# 可选：转换为ICRS坐标（此值与原始ICRS坐标一致，因为ICRS是惯性系）
c_icrs = c_fk5_2016.transform_to(ICRS)
print("\n对应ICRS坐标:\n", c_icrs)

场景2：原始坐标是J1991.25时刻的ICRS坐标，需计算J2016.0时刻的ICRS坐标（考虑天体自行） #

如果你的原始坐标是天体在J1991.25时刻的ICRS位置，想要得到它在J2016.0时刻的ICRS位置，必须引入天体的自行（proper motion）和可选的径向速度（需替换为实际观测值）。

代码示例：

from astropy.coordinates import SkyCoord
import astropy.units as u
from astropy.time import Time

ar = 243.90472242
dr = -8.36823651
# 替换为天体实际自行值：ra方向自行μ_ra*cos(dec)、dec方向自行μ_dec
pm_ra_cosdec = 10 * u.mas/u.yr
pm_dec = 5 * u.mas/u.yr
# 径向速度（未知可设为0）
rv = 0 * u.km/u.s

# 初始化J1991.25时刻的ICRS坐标，包含自行参数
t_1991 = Time('J1991.25')
c_icrs_1991 = SkyCoord(ra=ar*u.deg, dec=dr*u.deg,
                       pm_ra_cosdec=pm_ra_cosdec, pm_dec=pm_dec,
                       radial_velocity=rv, obstime=t_1991,
                       frame='icrs')

# 计算J2016.0时刻的ICRS坐标
t_2016 = Time('J2016.0')
c_icrs_2016 = c_icrs_1991.apply_space_motion(new_obstime=t_2016)

print("J1991.25时刻ICRS坐标:\n", c_icrs_1991)
print("\nJ2016.0时刻ICRS坐标:\n", c_icrs_2016)

之前操作无效的原因 #

你将ICRS转FK5再转回ICRS得到原值，核心原因是：

• ICRS是固定惯性系，FK5不同历元的坐标只是同一个ICRS坐标在随时间变化的动力学坐标系下的投影，转换回ICRS自然会回到原始固定值。
• 只有当你处理非惯性动力学坐标系（如FK5）的历元转换，或考虑天体自身运动（自行）时，才会得到与原始值不同的坐标。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者B612