ursina_simulator.py 13.9 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, Audio
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from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController
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import itertools
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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

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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):
    """
    创建一个宇宙网格对象
    """
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36 37 38
    def __init__(self):
        super().__init__()
        s = 100
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39
        grid = Entity(model=Grid(s, s), scale=s * 20, color=color.rgba(255, 255, 255, 20), rotation_x=90,
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40
                      position=(0, -80, 0))
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41 42 43 44 45
        # 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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        grid.set_light_off()


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49
class UrsinaSimulator(Simulator):
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50 51 52
    """
    Ursina官网: https://www.ursinaengine.org/
    """
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    def __init__(self, bodies_sys: System):
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        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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        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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69
        for i, view in enumerate(self.body_views):
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70
            # pos = tuple(body.position)
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71 72
            # ursina_view = UrsinaView(body)
            view.update()
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73
            self.ursina_views.append(view)
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74 75
            # planets.append(newPlanet)
            # x += cp[i] * 10
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76
        self.adjust_system_motion_params()
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77 78
        UrsinaEvent.on_searching_bodies_subscription(type(self).__name__, self.on_searching_bodies)

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    # 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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98
        max_distance = 0
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99 100 101
        for b1, b2 in itertools.combinations(body_views, 2):
            if b1.body.ignore_mass or b2.body.ignore_mass:
                continue
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102 103 104
            d = distance(b1.planet, b2.planet)
            if d > max_distance:
                max_distance = d
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105 106 107 108
        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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109 110
        return max_distance

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111
    def adjust_system_motion_params(self):
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112
        """
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113
        调整天体系统运行的参数
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114 115 116
        :return:
        """
        max_distance = self.get_bodies_max_distance(self.body_views)
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117
        # 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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118
        time_scale = round(pow(max_distance, 1 / 4), 2)
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119 120
        if time_scale < 0.01:
            time_scale = 0.01
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122
        application.time_scale = time_scale
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123
        # UrsinaConfig.auto_scale_factor = 1.0e-9
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124

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125 126 127
    def on_searching_bodies(self, **kwargs):
        views = []
        for view in self.body_views:
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128 129
            # if view.appeared:
            views.append(view)
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130 131
        return views

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132 133 134 135 136
    def check_interval_expired(self):
        """
        检查时间间隔是否已过期
        :return:
        """
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137 138
        now = datetime.datetime.now()
        elapsed_time = now - self.last_time
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139 140
        is_expired = elapsed_time >= self.interval
        if is_expired:
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141
            self.last_time = now
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142
        return is_expired
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143 144

    def check_and_evolve(self):
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        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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150 151
                evolve_dt = self.evolve_dt * run_speed_factor
            else:
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152
                # 配置中,每年、月、天等等有多少秒
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153
                evolve_dt = UrsinaConfig.seconds_per * run_speed_factor
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154
            # interval_fator 能让更新天体运行状态(位置、速度)更精确
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155
            evolve_dt = evolve_dt * self.interval_fator
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156
            super().evolve(evolve_dt)
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158
    def cosmic_background(self, texture='../textures/cosmic2.jpg'):
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159 160 161 162 163
        """
        加入宇宙背景
        :param texture:
        :return:
        """
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164 165
        # Add skybox
        from ursina import Sky
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166 167
        Sky(texture=texture).scale = 10000

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168 169 170 171 172
        # 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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174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229
    # 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
    #     for i in range(2):
    #         light = PointLight(parent=lights[0], intensity=intensity, color=light_color, attenuation=attenuation)
    #         lights.append(light)
    #
    #     # 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
    #     for i in range(10):
    #         glow_entity = Entity(parent=entity, model='sphere', color=color.rgba(1.0, 0.6, 0.2, 1),
    #                              scale=math.pow(1.03, i), alpha=0.1)
    #
    #         lights.append(glow_entity)
    #     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)
    #
    #     # 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)
    #
    #     return lights
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230

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231
    def run(self, dt, **kwargs):
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232 233

        window.title = '宇宙模拟器'
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234 235

        # 设置 camera 的裁剪面和位置
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236
        # camera.clip_plane_near = 0.01
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237 238 239 240 241
        # camera.fov = 120
        # camera.clip_plane_far = 1000
        # camera.position = (0, 10, -20)
        # camera.rotation_x = -30

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242
        # interval_fator 能让更新天体运行状态(位置、速度)更精确
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243
        # 设定时间间隔为0.01秒
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244 245
        self.interval_fator = 0.01
        self.evolve_dt = dt
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246

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247 248
        # 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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249
        self.last_time = datetime.datetime.now() - datetime.timedelta(seconds=2)
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250

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251 252
        if "light" in kwargs:
            if kwargs["light"]:
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253 254
                for v in self.ursina_views:
                    if v.body.is_fixed_star:
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255 256
                        # self.lights = self.create_fixed_star_lights(v.planet)
                        pass
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257

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258 259 260 261
        if "show_grid" in kwargs:
            if kwargs["show_grid"]:
                WorldGrid()

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262 263
        if "cosmic_bg" in kwargs:
            cosmic_bg = kwargs["cosmic_bg"]
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264
            if cosmic_bg is None:
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265
                # cosmic_bg = '../textures/cosmic1.png'
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266 267
                # cosmic_bg = '../textures/cosmic2.jpg'
                cosmic_bg = '../textures/cosmic3.jpg'
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268 269 270 271
            import os
            if cosmic_bg is not None and os.path.exists(cosmic_bg):
                self.cosmic_background(cosmic_bg)

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272 273 274
        # ui = UrsinaUI()
        ctl = ControlUI(ControlHandler(), position=(0.6, 0.5))

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275
        EditorCamera(ignore_paused=True)
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276 277
        # 防止打开中文输入法
        # self.switch_to_english_input_method()
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278
        audio = Audio('../sounds/universe_04.mp3', pitch=1, loop=True, autoplay=True)
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279
        audio.volume = 0.3
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280 281
        self.app.run()

M
march3 已提交
282

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283
if __name__ == '__main__':
M
march3 已提交
284
    from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Pluto, Moon
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285
    from bodies.body import AU
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286
    from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_HALF_DAY
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287 288 289 290 291

    """
    3个太阳、1个地球
    """
    bodies = [
M
march3 已提交
292
        Sun(name='太阳1', mass=1.5e30, init_position=[849597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, 7.0, 0],
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293
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
294
        Sun(name='太阳2', mass=2e30, init_position=[0, 0, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
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295
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
296
        Sun(name='太阳3', mass=2.5e30, init_position=[0, -849597870.700, 0], init_velocity=[18.0, 0, 0],
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297
            size_scale=5e1, texture="sun.png"),  # 太阳放大 100 倍
M
march3 已提交
298
        Earth(name='地球', init_position=[0, -349597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
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299 300
              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
301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311
    # 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
312
    bodies = [
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313 314 315
        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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三月三net 已提交
316 317 318
        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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三月三net 已提交
319
             init_velocity=[-9, 29.79 + 1.023, 0], size_scale=4e3, distance_scale=1.3),
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三月三net 已提交
320
        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
321
        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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322 323 324 325
        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
326
    ]
M
march3 已提交
327

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三月三net 已提交
328
    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_DAY, position=(AU * 2, AU * 2, AU * 3), show_grid=True)