Моделирование Солнечной системы

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
Виртуальная лаборатория > Моделирование Солнечной системы

Модель демонстрирует реальное соотношение периодов обращения планет.

Радиусы орбит планет, а также размеры планет и Солнца показаны в логарифмическом масштабе.

Скачать Solar_System_v2_release.zip (программа + изображения планет).

Текст программы на языке JavaScript (разработчик Цветков Денис):

Файл "Solar_System_v2_release.js"

  1. function Main_Solar(canvas) {
  2.  
  3.     canvas.onselectstart = function () {return false;};     // запрет выделения canvas
  4.  
  5.     // Предварительные установки
  6.  
  7.     var context = canvas.getContext("2d");                  // на context происходит рисование
  8.  
  9.     var m0 = 1;                         // масштаб массы (масса Земли)
  10.     var t0 = 1;                         // масштаб времени (1 оборот Земли вокруг своей оси (1 день))
  11.     var a0 = 1;                         // масштаб расстояния (астрономическая единица - расстояние от Солнца до Земли)
  12.  
  13.     var r0 = 4.2588e-5 * a0;            // радиус Земли
  14.     var t1 = 365.2564 * t0;             // 1 оборот Земли вокруг Солнца (1 год)
  15.  
  16.     // *** Задание вычислительных параметров ***
  17.  
  18.     var fps = 60;                       // frames per second - число кадров в секунду (качечтво отображения)
  19.     var dt  = 0.5 * t0;                 // шаг интегрирования
  20.  
  21.     // *** Выполнение программы ***
  22.  
  23.     var space_objects = [];
  24.     // значения distance и time_around_Sun у солнца сделаны для того, чтобы оно мерцало из-за движения
  25.     space_objects.push({name:"Солнце",    mass:333000*m0, distance:0.001*a0,  radius:109.21*r0, time_around_Sun:60*t0,    phase:0,    color:"#f6e209",    file:"VL_SS_Sun.png"});
  26.     space_objects.push({name:"Меркурий",  mass:0.05527*m0, distance:0.387*a0, radius:0.3829*r0, time_around_Sun:87.97*t0, phase:0,    color:"#de442c",    file:"VL_SS_Mercury.png"});
  27.     space_objects.push({name:"Венера",    mass:0.815*m0,  distance:0.723*a0,  radius:0.949*r0, time_around_Sun:224.7*t0,  phase:0,    color:"#e8b633",    file:"VL_SS_Venus.png"});
  28.     space_objects.push({name:"Земля",     mass:1*m0,      distance:1*a0,      radius:1*r0,    time_around_Sun:1*t1,       phase:0,    color:"#3e6286",    file:"VL_SS_Earth.png"});
  29.     space_objects.push({name:"Марс",      mass:0.107*m0,  distance:1.523*a0,  radius:0.532*r0, time_around_Sun:1.88*t1,   phase:0,    color:"#752814",    file:"VL_SS_Mars.png"});
  30.     space_objects.push({name:"Юпитер",    mass:317.8*m0,  distance:5.2*a0,    radius:10.97*r0, time_around_Sun:11.86*t1,  phase:0,    color:"#8c694d",    file:"VL_SS_Jupiter.png"});
  31.     space_objects.push({name:"Сатурн",    mass:95.2*m0,   distance:9.54*a0,   radius:9.45*r0, time_around_Sun:29.46*t1,   phase:0,    color:"#c69e47",    file:"VL_SS_Saturn.png"});
  32.     space_objects.push({name:"Уран",      mass:14.53*m0,  distance:19.19*a0,  radius:4*r0,    time_around_Sun:84.02*t1,   phase:0,    color:"#4e659b",    file:"VL_SS_Uranus.png"});
  33.     space_objects.push({name:"Нептун",    mass:17.14*m0,  distance:30.06*a0,  radius:3.88*r0, time_around_Sun:164.78*t1,  phase:0,    color:"#4e6fbc",    file:"VL_SS_Neptunes.png"});
  34. //    space_objects.push({name:"Плутон",    mass:0.0022*m0, distance:39.53*a0,  radius:0.18*r0, time_around_Sun:248.09*t1,  phase:0});
  35. //    space_objects.push({name:"Хаумеа",    mass:777*m0,    distance:777*a0,    radius:777*r0,  time_around_Sun:285*t1,     phase:0});
  36. //    space_objects.push({name:"Макемаке",  mass:777*m0,    distance:777*a0,    radius:777*r0,  time_around_Sun:309.88*t1,  phase:0});
  37. //    space_objects.push({name:"Эрида",     mass:777*m0,    distance:777*a0,    radius:777*r0,  time_around_Sun:557*t1,     phase:0});
  38. //    space_objects.push({name:"Седна",     mass:777*m0,    distance:777*a0,    radius:777*r0,  time_around_Sun:12059*t1,   phase:0});
  39.  
  40.     for (var i = 0; i < space_objects.length; i++) {
  41.         space_objects[i].phase = Math.random() * 360;
  42.     }
  43.  
  44.     var scale = canvas.height / a0 / space_objects.length / 2.1;  // масштабный коэффициент для перехода от расчетных к экранным координатам
  45.     var w = canvas.width / scale;                           // ширина окна в расчетных координатах
  46.     var h = canvas.height / scale;                          // высота окна в расчетных координатах
  47.  
  48.     // Генерация звезд
  49.     var stars = [];
  50.     function generate_stars() {
  51.         for (var i = 0; i < 1000; i++) {
  52.             // цвет задается как #xxyyzz, где xx - доля красного, yy - зеленого, zz - синего.
  53.             var r = (0x1a0 + (Math.random()) * 0x5f).toString(16).substr(1,2);  // красный от a0 до a0 + 5f
  54.             var g = (0x1a0 + (Math.random()) * 0x5f).toString(16).substr(1,2);
  55.             var b = (0x1a0 + (Math.random()) * 0x5f).toString(16).substr(1,2);
  56.             stars[i] = {x:Math.random() * w * scale, y:Math.random() * h * scale, color:'#' + r + g + b};
  57.         }
  58.     }
  59.  
  60.     // Основной цикл программы
  61.     function control() {
  62.         physics();
  63.         draw();
  64.     }
  65.  
  66.     // Расчетная часть программы
  67.     function physics() {                                    // то, что происходит каждый шаг времени
  68.         for (var i = 0; i < space_objects.length; i++) {
  69.             space_objects[i].phase += 360 * dt / space_objects[i].time_around_Sun;
  70.         }
  71.     }
  72.  
  73.     // загрузка изображений планет
  74.     function load_pics() {
  75.         for (var i = 0; i < space_objects.length; i++) {
  76.             if (!space_objects[i].file) continue;
  77.             var pic = new Image();
  78.             pic.src = "Pics/" + space_objects[i].file;
  79.             space_objects[i].pic = pic;
  80.         }
  81.     }
  82.  
  83.     // Рисование
  84.     function draw() {
  85.         // темное небо
  86.         context.fillStyle = "#000000";
  87.         context.fillRect(0, 0, w * scale, h * scale);
  88.  
  89.         // звезды
  90.         for (var i0 = 0; i0 < stars.length; i0++) {
  91.             context.fillStyle = stars[i0].color;
  92.             context.fillRect(stars[i0].x, stars[i0].y, 1, 1);
  93.         }
  94.  
  95.         for (var i = 0; i < space_objects.length; i++){
  96.             var p = space_objects[i];
  97.             var ro = 1.9 * Math.log(1 + 2.5 * p.distance / a0) * a0;
  98.             var fi = p.phase / 180 * Math.PI;
  99.             var xS = (w / 2 + ro * Math.cos(fi)) * scale;
  100.             var yS = (h / 2 + ro * Math.sin(fi)) * scale;
  101.  
  102.             // траектории
  103.             context.beginPath();
  104.             context.arc(w / 2 * scale, h / 2 * scale, ro * scale, 0, 2 * Math.PI, false);
  105.             context.strokeStyle = "#516185";
  106.             context.stroke();
  107.  
  108.             // космические объекты
  109.             if (p.pic) {
  110.                 var r = 0.1 * Math.log(1 + 8 * p.radius / r0) * a0 * scale;
  111.                 var wh = p.pic.width / p.pic.height;
  112.                 context.drawImage(p.pic, xS - r * wh, yS - r, r * 2 * wh, r * 2);
  113.             }
  114.         }
  115.     }
  116.  
  117.     // Запуск системы
  118.     load_pics();
  119.     generate_stars();
  120.     setInterval(control, 1000 / fps);
  121. }

Файл "Solar_System_v2_release.html"

  1. <!DOCTYPE html>
  2.     <meta charset="UTF-8" />
  3.     <title>Solar System</title>
  4.     <script src="Solar_System_v2_release.js"></script>
  5. </head>
  6.     <canvas id="Solar_System" width="800" height="800" style="border:1px solid #000000;"></canvas>
  7.     <script type="text/javascript">var app = new Main_Solar(document.getElementById('Solar_System'));</script>
  8. </body>
  9. </html>

Предлагаемые направления развития стенда[править]

  • Добавить спутники планет, карликовые планеты и другие космические объекты.
  • Информация о космическом объекте при наведении на него.
  • Добавить вращение планет вокруг своей оси.
  • Немного "наклонить камеру", для лучшего обзора.
  • Установить планетам реальные фазы.
  • Добавить возможность просмотра состояния планет в определенный момент (например, ползунок управления временем)

Внешние ссылки[править]

См. также[править]