Python超人-宇宙模拟器

sim_scenes/earth/parallel_earths.py → sim_scenes/fiction/parallel_earths.py

@@ -7,7 +7,7 @@
 # python_version  :3.8
 # ==============================================================================
 import random
-
+import sys
 from bodies import Earth, Moon
 from common.consts import SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_MONTH
 from sim_scenes.func import ursina_run, camera_look_at
@@ -17,6 +17,10 @@ from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
 
 
 def sim_show():
+    """
+    使用模拟器（慢）
+    @return:
+    """
     bodies = []
     num = 2
     r = 30000
@@ -39,54 +43,80 @@ def sim_show():
 
 
 def ursina_show():
+    """
+    直接使用 ursina 模拟，无需考虑万有引力（性能高）
+    @return:
+    """
     from ursina import Ursina, Entity, color, EditorCamera, camera
     app = Ursina()
+    # 黑色背景的宇宙背景
     SphereSky(texture='../../textures/bg_black.png')
+
+    # 控制地球的数量，这里的 num 不代表数量
+    # 地球数量 = num_x * num_y * num_z
     num = 5
     num_x = num * 2
     num_y = num
     num_z = num * 2
+    # 控制运行的速度
+    run_speed = 0.1
+    # 控制地球之间的距离
     r = 10
 
-    def create_sphere(x, y, z):
-        sphere = Entity(model="sphere", texture='../../textures/earth2.jpg',
+    def create_earth(x, y, z):
+        """
+        在指定的三维坐标上创建地球
+        @param x:
+        @param y:
+        @param z:
+        @return:
+        """
+        earth = Entity(model="sphere", texture='../../textures/earth2.jpg',
                         x=x * r * 2, y=y * r,  z=z * r * 2, scale=3)
-        sphere.name = "%s:%s:%s" % (x, y, z)
+        earth.name = "%s:%s:%s" % (x, y, z)
 
         def update():
             def inner(s, b):
                 if not hasattr(s, "initial_y"):
-                    s.rotation_y -= 1
-                # print(s.name, s.rotation_y)
+                    # 随机生成一个地球自转的初始量
+                    s.initial_y = random.randint(20, 200) / 100 * run_speed
+                # 地球进行自转
+                s.rotation_y -= s.initial_y
 
-            return inner(sphere, y)
+            return inner(earth, y)
 
-        sphere.update = update
+        earth.update = update
 
     for x in range(-num_x, num_x):
         for y in range(-num_y, num_y):
             for z in range(-num_z, num_z):
-                create_sphere(x, y, z)
+                create_earth(x, y, z)
 
     ed = EditorCamera()
     camera.fov = 80
     ed.position = [0, 0, r/2]
-    import sys
+
+    # 控制摄像机三个维度的移动方向，值为 1 和 -1
     camera.x_d = 1
     camera.y_d = 1
     camera.z_d = 1
 
     def camera_update():
-        camera.world_rotation_y += 0.05
-        camera.world_rotation_z += 0.01
-        # camera.x += ((random.randint(100, 300) - 100) / 3000) * camera.x_d
-        camera.y += ((random.randint(100, 300) - 100) / 5000) * camera.y_d
-        # camera.z += ((random.randint(100, 300) - 100) / 3000) * camera.z_d
+        # 更新摄像机位置和角度
+
+        # 控制摄像机旋转（以y、z轴进行旋转）
+        camera.world_rotation_y += 0.005
+        camera.world_rotation_z += 0.001
+
+        # 控制摄像机来回移动（x为左右移动，y为上下移动）
+        camera.x += ((random.randint(100, 300) - 100) / 2500 * run_speed) * camera.x_d
+        camera.y += ((random.randint(100, 300) - 100) / 5000 * run_speed) * camera.y_d
+        # camera.z += ((random.randint(100, 300) - 100) / 3000 * run_speed) * camera.z_d
         range_val = 5
-        # if camera.x > range_val:
-        #     camera.x_d = -1
-        # elif camera.x < -range_val:
-        #     camera.x_d = 1
+        if camera.x > range_val:
+            camera.x_d = -1
+        elif camera.x < -range_val:
+            camera.x_d = 1
         if camera.y > range_val:
             camera.y_d = -1
         elif camera.y < -range_val:

sim_scenes/science/sun_earth_moon.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :地月场景模拟（观看月相变化的过程）
+# description     :地月场景模拟（观看月相变化的过程）
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies import Sun, Earth, Moon
+from common.consts import SECONDS_PER_HOUR, SECONDS_PER_HALF_DAY, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_MONTH
+from sim_scenes.func import mayavi_run, ursina_run, camera_look_at, set_camera_parent
+from bodies.body import AU
+from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData
+from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
+from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+import numpy as np
+
+if __name__ == '__main__':
+    """
+    地月场景模拟
+    """
+    # # 地球的Y方向初始速度
+    # EARTH_INIT_VELOCITY = 0  # 0km/s
+    # sun = Sun(init_position=[0, 0, AU], size_scale=2e1)  # 太阳放大 20 倍
+    # # 忽略质量的引力
+    # sun.ignore_mass = True
+    #
+    # # 观看月相变化的过程：分别是 新月、蛾眉月、上弦月、盈凸、满月、亏凸、下弦月、残月
+    # # 参考：images/moon/月相变化过程.jpeg
+    # # TODO: 月球在摄像机的前方（从 “新月” 开始）
+    # moon_pos, moon_vel = [0, 0, 384400], [-(EARTH_INIT_VELOCITY + 1.03), 0, 0]
+    # # TODO: 月球在摄像机的右方（从 “下弦月” 开始），将会从右方出现
+    # # moon_pos, moon_vel = [384400, 0, 0], [-EARTH_INIT_VELOCITY, 0, 1.03]
+    # # TODO: 月球在摄像机的左方（从 “上弦月” 开始）
+    # # moon_pos, moon_vel = [-384400, 0, 0], [EARTH_INIT_VELOCITY, 0, -1.03]
+    # moon = Moon(init_position=moon_pos,  # 距地距离约: 363104 至 405696 km
+    #             init_velocity=moon_vel,
+    #             size_scale=2e1)  # 月球放大 20 倍，距离保持不变
+    # bodies = [
+    #     sun,
+    #     Earth(init_position=[0, 0, 0],
+    #           init_velocity=[0, EARTH_INIT_VELOCITY, 0],
+    #           size_scale=1e1),  # 地球放大 10 倍，距离保持不变
+    #     moon
+    # ]
+
+    sun = Sun(name="太阳", size_scale=1e2)  # 太阳放大 100 倍，距离保持不变
+    earth = Earth(name="地球", size_scale=1.8e3)  # 地球放大 1800 倍，距离保持不变
+    earth_moon_d = 20000000  # 因为地球放大 1800 倍，为了较好的效果，地月距离要比实际大才行
+    moon = Moon(name="月球", size_scale=3e3,  # 月球球放大 3000 倍，为了较好的效果，地月距离要比实际大
+                init_position=[earth_moon_d, 0, AU],
+                init_velocity=[0, 0, 0],
+                ignore_mass=True,
+                rotation_speed=0.4065,
+                # gravity_only_for_earth=True
+                )# .set_light_disable(True)
+    bodies = [
+        sun, earth, moon
+    ]
+
+
+    def on_timer_changed(time_data: TimeData):
+        # 显示轨迹，并设置轨迹长度
+        UrsinaConfig.show_trail = True
+        UrsinaConfig.trail_length = 500
+        # 设置运行速度（加速10倍）
+        UrsinaConfig.run_speed_factor = 10
+
+        # 1个月有29.5天
+        days_per_month = 29.5
+        # 1天多少角度
+        angle_per_day = 360 / days_per_month
+        # 当前天数的角度（度）
+        angle = time_data.total_days * angle_per_day
+        # 当前天数的角度（弧度）
+        angle = angle * np.pi / 180
+        # 计算月亮的坐标（这里没有用到万有引力）
+        px = earth_moon_d * np.cos(angle)
+        pz = earth_moon_d * np.sin(angle)
+        moon.position = [earth.position[0] + px, 0, earth.position[2] + pz]
+
+
+    def on_ready():
+        camera_look_at(sun)
+
+
+    # 订阅事件后，上面2个函数功能才会起作用
+    # 运行前会触发 on_ready
+    UrsinaEvent.on_ready_subscription(on_ready)
+    # 运行中，每时每刻都会触发 on_timer_changed
+    UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(on_timer_changed)
+
+    # 使用 ursina 查看的运行效果
+    # 常用快捷键： P：运行和暂停  O：重新开始  I：显示天体轨迹
+    # position = 左-右+、上+下-、前+后-
+    # position=(0, 0, 0) 的位置是站在地球视角，可以观看月相变化的过程
+    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_DAY, position=(0, 4 * AU, 0), show_timer=True)

sim_scenes/solar_system/solar_system_habitable_zone.py

@@ -20,7 +20,7 @@ import math
 if __name__ == '__main__':
     # 目前认为 太阳系 的宜居带范围是从距离太阳0.95个天文单位 (约1.42亿千米)到 2.4个天文单位（约3.59亿千米）的范围为宜居带，
     # 其宽度约为2.17亿千米， 按照这个标准，太阳系的宜居带中只有三个大型天体，分别是地球、 月球 以及火星（1.52天文单位）。
-    sun = Sun(name="太阳", size_scale=0.5e2)  # 太阳放大 80 倍，距离保持不变
+    sun = Sun(name="太阳", size_scale=0.5e2)  # 太阳放大 50 倍，距离保持不变
     earth = Earth(name="地球", size_scale=1.5e3)  # 地球放大 1500 倍，距离保持不变
     earth_moon_d = 20000000  # 因为地球放大 1500 倍，为了较好的效果，地月距离要比实际大才行
     moon = Moon(name="月球", size_scale=1.5e3,