Моделирование Солнечной системы

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

Предлагаемые направления развития стенда

• 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

• Солнечная система — Википедия

• Модель Солнечной системы на solarsystemscope.com

• Одномерная модель Солнечной системы на joshworth.com (1 пиксель = диаметр Луны)

См. также

• Метод Барнса-Хата