Моделирование Солнечной системы
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
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
- Модель Солнечной системы на solarsystemscope.com
- Одномерная модель Солнечной системы на joshworth.com (1 пиксель = диаметр Луны)
