ursina_simulator.py 13.6 KB
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# -*- coding:utf-8 -*-
# title           :ursina天体运行模拟器
# description     :ursina天体运行模拟器
# author          :Python超人
# date            :2023-02-11
# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
# python_version  :3.8
# ==============================================================================
# pip install -i http://pypi.douban.com/simple/ --trusted-host=pypi.douban.com ursina
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from ursina import Ursina, window, Entity, Grid, Mesh, camera, Text, application, color, mouse, Vec2, Vec3, \
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    load_texture, held_keys, distance
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from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController
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import itertools
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14
from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
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# from simulators.ursina.ursina_ui import UrsinaUI
from simulators.ursina.ui.control_ui import ControlUI
from simulators.ursina.ui.control_handler import ControlHandler

M
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from simulators.views.ursina_view import UrsinaView, UrsinaPlayer
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from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
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from simulators.simulator import Simulator
from common.system import System
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import time
import datetime
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import math
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import os
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from ursina import EditorCamera, PointLight, SpotLight, AmbientLight, DirectionalLight
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from scenes.func import ursina_run
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31 32 33 34
class WorldGrid(Entity):  # Entity # 定义构造方法
    def __init__(self):
        super().__init__()
        s = 100
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35
        grid = Entity(model=Grid(s, s), scale=s * 20, color=color.rgba(255, 255, 255, 20), rotation_x=90,
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36
                      position=(0, -80, 0))
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37 38 39 40 41
        # 坐标轴
        # vertsx = ((0, 0, 0), (10, 0, 0))
        # Entity(model=Mesh(vertices=vertsx, mode='line', thickness=3), color=color.cyan).set_light_off()
        # vertsyz = [(0, 0, 0), (0, 10, 0), (0, 0, 0), (0, 0, 10)]
        # Entity(model=Mesh(vertices=vertsyz, mode='line', thickness=3), color=color.yellow).set_light_off()
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42 43 44
        grid.set_light_off()


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45
class UrsinaSimulator(Simulator):
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46 47 48
    """
    Ursina官网: https://www.ursinaengine.org/
    """
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49

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50
    def __init__(self, bodies_sys: System):
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51 52 53 54 55 56
        self.app = Ursina()
        # import os
        # os.environ['CUDA_VISIBLE_DEVICES'] = '1'  # 选择第二个GPU
        # self.app = Ursina(window_title='GPU模拟',
        #              window_kwargs={'vsync': True, 'fullscreen': False, 'borderless': False, 'show_ursina_splash': True,
        #                             'high_resolution': True})
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        self.ursina_views = []
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59 60 61 62 63 64 65
        window.color = color.black

        super().__init__(bodies_sys, UrsinaView)

        # ps = ["sun", "mercury", "venus", "earth", "mars", "jupiter", "saturn", "uranus", "neptune"]
        # cp = [200, 15, 35, 42, 20, 160, 145, 90, 80]
        # x, y, z = 0, 0, 0
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66
        for i, view in enumerate(self.body_views):
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67
            # pos = tuple(body.position)
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68 69
            # ursina_view = UrsinaView(body)
            view.update()
M
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70
            self.ursina_views.append(view)
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71 72
            # planets.append(newPlanet)
            # x += cp[i] * 10
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73
        self.adjust_system_motion_params()
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74 75
        UrsinaEvent.on_searching_bodies_subscription(type(self).__name__, self.on_searching_bodies)

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76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94
    # def get_bodies_max_distance(self, body_views):
    #     max_distance = 0
    #     for b1 in body_views:
    #         if b1.body.ignore_mass:
    #             continue
    #         for b2 in body_views:
    #             if (b1 is b2) or b2.body.ignore_mass:
    #                 continue
    #         d = distance(b1.planet, b2.planet)
    #         if d > max_distance:
    #             max_distance = d
    #     return max_distance

    def get_bodies_max_distance(self, body_views):
        """
        算法优化
        :param body_views:
        :return:
        """
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95
        max_distance = 0
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96 97 98
        for b1, b2 in itertools.combinations(body_views, 2):
            if b1.body.ignore_mass or b2.body.ignore_mass:
                continue
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99 100 101
            d = distance(b1.planet, b2.planet)
            if d > max_distance:
                max_distance = d
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102 103 104 105
        if max_distance == 0:
            if len(body_views) > 0:
                # 如果最大距离等于0,说明只有一个有效的天体,则以第一个天体的半径为基准
                max_distance = pow(body_views[0].planet.scale_x, 3)
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106 107
        return max_distance

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108
    def adjust_system_motion_params(self):
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109
        """
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110
        调整天体系统运行的参数
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111 112 113
        :return:
        """
        max_distance = self.get_bodies_max_distance(self.body_views)
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114
        # 根据天体之间的距离,调整 application.time_scale(控制摄像头运动的速度)
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115
        time_scale = round(pow(max_distance, 1 / 4), 2)
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116 117
        if time_scale < 0.01:
            time_scale = 0.01
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119
        application.time_scale = time_scale
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120
        # UrsinaConfig.auto_scale_factor = 1.0e-9
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121

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122 123 124
    def on_searching_bodies(self, **kwargs):
        views = []
        for view in self.body_views:
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125 126
            # if view.appeared:
            views.append(view)
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127 128
        return views

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129 130 131 132 133
    def check_interval_expired(self):
        """
        检查时间间隔是否已过期
        :return:
        """
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134 135
        now = datetime.datetime.now()
        elapsed_time = now - self.last_time
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136 137
        is_expired = elapsed_time >= self.interval
        if is_expired:
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138
            self.last_time = now
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139
        return is_expired
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140 141

    def check_and_evolve(self):
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142 143 144 145 146
        if self.check_interval_expired():
            # 获取配置中的运行速度的因子
            run_speed_factor = float(UrsinaConfig.run_speed_factor)
            if UrsinaConfig.seconds_per <= 0:
                # 配置中,如果为0秒,表示默认开始运行设置的秒数(evolve_dt)
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147 148
                evolve_dt = self.evolve_dt * run_speed_factor
            else:
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149
                # 配置中,每年、月、天等等有多少秒
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150
                evolve_dt = UrsinaConfig.seconds_per * run_speed_factor
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151
            # interval_fator 能让更新天体运行状态(位置、速度)更精确
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152
            evolve_dt = evolve_dt * self.interval_fator
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153
            super().evolve(evolve_dt)
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155
    def cosmic_background(self, texture='../textures/cosmic2.jpg'):
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156 157 158 159 160
        """
        加入宇宙背景
        :param texture:
        :return:
        """
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161 162
        # Add skybox
        from ursina import Sky
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163 164
        Sky(texture=texture).scale = 10000

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165 166 167 168 169
        # texture = load_texture(texture)
        # sky_dome = Entity(model='sky_dome', texture=texture, scale=10000,
        #                   color=color.white,
        #                   position=(0, 0, 0),
        #                   rotation=(0, 0, 0))
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171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188
    def __add_glow(self, entity, intensity=2, light_color=color.white, attenuation=3):
        """
        未用,保留代码
        :param entity:
        :param intensity:
        :param light_color:
        :param attenuation:
        :return:
        """
        lights = []
        import math
        for i in range(5):
            glow_entity = Entity(parent=entity, model='sphere', color=color.rgba(1.0, 0.6, 0.2, 1),
                                 scale=math.pow(1.03, i), alpha=0.2)
            lights.append(glow_entity)
        # 创建一个新的 Entity 对象,作为光晕的容器
        # glow_entity = Entity(parent=entity, model='sphere', scale=entity.scale * 1.2)
        # 创建 PointLight 对象,并设置它的属性
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189 190 191
        for i in range(2):
            light = PointLight(parent=lights[0], intensity=intensity, color=light_color, attenuation=attenuation)
            lights.append(light)
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192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211

        # 把 Entity 对象放到星星的后面,使得光晕看起来像是从星星发出来的
        glow_entity.world_position = entity.world_position
        glow_entity.world_parent = entity.parent
        glow_entity.y += entity.scale_y * 0.1
        glow_entity.depth_test = False
        return lights

    def create_fixed_star_lights(self, entity):
        """
        创建恒星的发光的效果、并作为灯光源
        :param entity:
        :return:
        """

        # 如果是恒星(如:太阳),自身会发光,则需要关闭灯光
        entity.set_light_off()

        lights = []
        # 创建多个新的 Entity 对象,作为光晕的容器
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212
        for i in range(10):
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213
            glow_entity = Entity(parent=entity, model='sphere', color=color.rgba(1.0, 0.6, 0.2, 1),
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214
                                 scale=math.pow(1.03, i), alpha=0.1)
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215 216

            lights.append(glow_entity)
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217 218 219 220
        for i in range(2):
            # 创建 PointLight 对象,作为恒星的灯光源
            light = PointLight(parent=entity, intensity=10, range=10, color=color.white)
            lights.append(light)
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221 222 223 224 225

        # light = DirectionalLight(shadows=True, direction=Vec3(0, 0, 1), color=color.white)
        # light.look_at(Vec3(0, 0, -1))
        # light = SpotLight(parent=entity,shadows=True, direction=Vec3(1,1,1), color=color.white)

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226 227
        return lights

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228
    def run(self, dt, **kwargs):
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229 230

        window.title = '宇宙模拟器'
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231 232

        # 设置 camera 的裁剪面和位置
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233
        # camera.clip_plane_near = 0.01
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234 235 236 237 238
        # camera.fov = 120
        # camera.clip_plane_far = 1000
        # camera.position = (0, 10, -20)
        # camera.rotation_x = -30

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239
        # interval_fator 能让更新天体运行状态(位置、速度)更精确
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240
        # 设定时间间隔为0.01秒
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241 242
        self.interval_fator = 0.01
        self.evolve_dt = dt
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243

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244 245
        # interval 和 last_time 用于检查时间间隔是否已过期
        self.interval = datetime.timedelta(seconds=self.interval_fator)
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246
        self.last_time = datetime.datetime.now() - datetime.timedelta(seconds=2)
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247

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248 249
        if "light" in kwargs:
            if kwargs["light"]:
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250 251
                for v in self.ursina_views:
                    if v.body.is_fixed_star:
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252 253
                        # self.lights = self.create_fixed_star_lights(v.planet)
                        pass
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254

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255 256 257 258
        if "show_grid" in kwargs:
            if kwargs["show_grid"]:
                WorldGrid()

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259 260
        if "cosmic_bg" in kwargs:
            cosmic_bg = kwargs["cosmic_bg"]
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261
            if cosmic_bg is None:
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262
                # cosmic_bg = '../textures/cosmic1.png'
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263 264
                # cosmic_bg = '../textures/cosmic2.jpg'
                cosmic_bg = '../textures/cosmic3.jpg'
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265 266 267 268
            import os
            if cosmic_bg is not None and os.path.exists(cosmic_bg):
                self.cosmic_background(cosmic_bg)

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269 270 271
        # ui = UrsinaUI()
        ctl = ControlUI(ControlHandler(), position=(0.6, 0.5))

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272
        EditorCamera(ignore_paused=True)
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273 274
        # 防止打开中文输入法
        # self.switch_to_english_input_method()
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275 276
        self.app.run()

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277

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278
if __name__ == '__main__':
M
march3 已提交
279
    from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Pluto, Moon
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280
    from bodies.body import AU
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281
    from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_HALF_DAY
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282 283 284 285 286

    """
    3个太阳、1个地球
    """
    bodies = [
M
march3 已提交
287
        Sun(name='太阳1', mass=1.5e30, init_position=[849597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, 7.0, 0],
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288
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
289
        Sun(name='太阳2', mass=2e30, init_position=[0, 0, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
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290
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
291
        Sun(name='太阳3', mass=2.5e30, init_position=[0, -849597870.700, 0], init_velocity=[18.0, 0, 0],
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292
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
293
        Earth(name='地球', init_position=[0, -349597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
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294 295
              size_scale=4e3, texture="earth.png", distance_scale=1),  # 地球放大 4000 倍,距离保持不变
    ]
M
march3 已提交
296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306
    # bodies = [
    #
    #     Sun(name='太阳2', mass=1.5e30, init_position=[0, 0, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
    #         size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
    #     Sun(name='太阳2', mass=1.5e30, init_position=[849597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
    #         size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
    #     Sun(name='太阳2', mass=1.5e30, init_position=[0, -849597870.700, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
    #         size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
    #     Earth(name='地球', mass=5.97237e24, init_position=[0, -349597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
    #           size_scale=4e3, texture="earth.png", distance_scale=1),  # 地球放大 4000 倍,距离保持不变
    # ]
M
march3 已提交
307
    bodies = [
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308 309 310
        Sun(size_scale=0.8e2),  # 太阳放大 80 倍
        Mercury(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),  # 水星放大 4000 倍,距离放大 1.3 倍
        Venus(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),  # 金星放大 4000 倍,距离放大 1.3 倍
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311 312 313
        Earth(init_position=[1.12 * AU, 0, 0],
              init_velocity=[0, 29.79, 0], size_scale=4e3, distance_scale=1.3),  # 地球放大 4000 倍,距离放大 1.3 倍
        Moon(init_position=[363104 + 1.12 * AU, 0, 0],
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314
             init_velocity=[-9, 29.79 + 1.023, 0], size_scale=4e3, distance_scale=1.3),
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315
        Mars(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),  # 火星放大 4000 倍,距离放大 1.3 倍
M
march3 已提交
316
        Jupiter(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.65),  # 木星放大 680 倍,距离缩小到真实距离的 0.65
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317 318 319 320
        Saturn(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.52),  # 土星放大 680 倍,距离缩小到真实距离的 0.52
        Uranus(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.36),  # 天王星放大 800 倍,距离缩小到真实距离的 0.36
        Neptune(size_scale=1e3, distance_scale=0.27),  # 海王星放大 1000 倍,距离缩小到真实距离的 0.27
        Pluto(size_scale=10e3, distance_scale=0.23),  # 冥王星放大 10000 倍,距离缩小到真实距离的 0.23(从太阳系的行星中排除)
M
march3 已提交
321
    ]
M
march3 已提交
322

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323
    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_DAY, position=(AU * 2, AU * 2, AU * 3), show_grid=True)