Python超人-宇宙模拟器

bodies/jupiter_system/__init__.py

+from bodies.jupiter_system.io import Io
+from bodies.jupiter_system.europa import Europa
+from bodies.jupiter_system.ganymede import Ganymede
+from bodies.jupiter_system.callisto import Callisto

bodies/jupiter_system/callisto.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :木卫一Io
+# description     :木卫一Io
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Jupiter
+
+
+class Callisto(Body):
+    """
+    木卫四又称为卡里斯托（Callisto、英语发音：/kəˈlɪstoʊ/、希腊文：Καλλιστώ）是围绕木星运转的一颗卫星，由伽利略·伽利莱在1610年首次发现。木卫四是太阳系第三大卫星，也是木星第二大卫星，仅次于木卫三。
+    ------------------------
+中文名木卫四外文名Callisto分    类卫星
+质    量1.08 x 10²³ 千克
+直    径4800 km
+自转周期16.7个地球日
+公转周期16.7个地球日
+公转轨道距木星1,883,000 千米
+
+木卫四（左下角）、木星和木卫二（位于木星大红斑的左下方）。木卫四是距离木星最远的伽利略卫星，
+其轨道距离木星约188万公里(是木星半径——7万1398公里——的26.3倍)，比之距离木星次近的木卫三的轨道半径——107万公里——远得多。由于轨道半径较大，故其并不处于轨道共振状态，可能永远也不会处于这种状态。
+
+    　逃逸速度:
+    　天体质量: 1.08 x 10²³ kg
+    　平均密度:  g/cm³ -> ✕10³ kg/m³
+    """
+
+    def __init__(self, name="木卫四", mass=1.08e23,
+                 init_position=[0, 0, 1880000],
+                 init_velocity=[8.15, 0, 0],
+                 texture="jupiter_callisto.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0.25, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False,
+                 gravity_only_for_jupiter=False):
+        """
+        @param name: 木卫名称
+        @param mass: 木卫质量 (kg)
+        @param init_position: 初始位置 (km)
+        @param init_velocity: 初始速度 (km/s)
+        @param texture: 纹理图片
+        @param size_scale: 尺寸缩放
+        @param distance_scale: 距离缩放
+        @param rotation_speed: 自旋速度（度/小时）
+        @param ignore_mass: 是否忽略质量（如果为True，则不计算引力）
+                            TODO: 注意：这里的算法是基于牛顿的万有引力（质量为0不受引力的影响在天体物理学中是不严谨）
+        @param trail_color:木卫拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示木卫名称
+        @param gravity_only_for_jupiter: 如果为True，则仅适用于木星的重力，与其他天体之间的重力不会受到影响
+        """
+        params = {
+            "name": name,
+            "mass": mass,
+            "init_position": init_position,
+            "init_velocity": init_velocity,
+            "density": 3.014e3,
+            "color": (162, 162, 162),
+            "texture": texture,
+            "size_scale": size_scale,
+            "distance_scale": distance_scale,
+            "rotation_speed": rotation_speed,
+            "ignore_mass": ignore_mass,
+            "trail_color": trail_color,
+            "show_name": show_name
+        }
+        super().__init__(**params)
+        self.gravity_only_for_jupiter = gravity_only_for_jupiter
+
+    def ignore_gravity_with(self, body):
+        """
+        是否忽略指定天体的引力
+        @param body:
+        @return:
+        """
+        if self.ignore_mass:
+            return True
+
+        if self.gravity_only_for_jupiter:
+            # 只对木星有引力，忽略其他的引力
+            if isinstance(body, Jupiter):
+                return False
+        else:
+            return False
+
+        return True
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    callisto = Callisto()
+    print(callisto)

bodies/jupiter_system/europa.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :木卫一Io
+# description     :木卫一Io
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Jupiter
+
+
+class Europa(Body):
+    """
+    木卫二（Europa，[juəˈrəupə]，欧罗巴），在1610年被伽利略发现，是木星的第六颗已知卫星，是木星的第四大卫星，在伽利略发现的卫星中离木星第二近。
+    ------------------------
+中文名木卫二外文名Europa
+IPA发现时间1610年1月
+质    量4.80×10²² kg
+平均密度3.014 g/cm³
+直    径3138 km
+逃逸速度2020m/s
+公转周期3天半
+表面积3.1×10⁷ km²
+体    积1.593×10¹⁰ km³
+重力加速度1.3 m/s²公转轨道
+距离木星670,900 千米
+轨道偏心率0.009赤道地区温度110K(-163 ℃)两极温度50K(-223 ℃)母行星木星
+
+相关数据
+发现者
+伽利略
+马里乌斯
+轨道平均半径
+671,034 km
+离心率
+0.0094
+近地点
+664,700 km (0.00444 AU)
+远地点
+677,300 km (0.00453 AU)
+公转周期
+3.551181041 d
+轨道周长
+4,216,100 km (0.028 AU)
+最大公转速度
+13.871 km/s
+平均公转速度
+13.741 km/s
+最小公转速度
+13.613 km/s
+所属行星
+天然卫星之一
+平均直径
+3,121.6 km
+表面积
+3.1×107 km²
+体积
+1.593×1010 km³
+质量
+4.80×1022 kg
+平均密度
+3.014g
+表面重力
+1.314 m/s2 (0.134 g)
+逃逸速度
+2.025 km/s
+自转周期
+与公转同步
+赤道转速
+zero
+自转轴倾角
+0.67
+反照率
+5.3
+
+
+    　逃逸速度: 2.02 km/s
+    　天体质量: 4.80×10²² kg
+    　平均密度: 3.014 g/cm³ -> 3.014✕10³ kg/m³
+    """
+
+    def __init__(self, name="木卫二", mass=4.80e22,
+                 init_position=[0, 0, 670900],
+                 init_velocity=[13.741, 0, 0],
+                 texture="jupiter_europa.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0.25, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False,
+                 gravity_only_for_jupiter=False):
+        """
+        @param name: 木卫名称
+        @param mass: 木卫质量 (kg)
+        @param init_position: 初始位置 (km)
+        @param init_velocity: 初始速度 (km/s)
+        @param texture: 纹理图片
+        @param size_scale: 尺寸缩放
+        @param distance_scale: 距离缩放
+        @param rotation_speed: 自旋速度（度/小时）
+        @param ignore_mass: 是否忽略质量（如果为True，则不计算引力）
+                            TODO: 注意：这里的算法是基于牛顿的万有引力（质量为0不受引力的影响在天体物理学中是不严谨）
+        @param trail_color:木卫拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示木卫名称
+        @param gravity_only_for_jupiter: 如果为True，则仅适用于木星的重力，与其他天体之间的重力不会受到影响
+        """
+        params = {
+            "name": name,
+            "mass": mass,
+            "init_position": init_position,
+            "init_velocity": init_velocity,
+            "density": 3.014e3,
+            "color": (162, 162, 162),
+            "texture": texture,
+            "size_scale": size_scale,
+            "distance_scale": distance_scale,
+            "rotation_speed": rotation_speed,
+            "ignore_mass": ignore_mass,
+            "trail_color": trail_color,
+            "show_name": show_name
+        }
+        super().__init__(**params)
+        self.gravity_only_for_jupiter = gravity_only_for_jupiter
+
+    def ignore_gravity_with(self, body):
+        """
+        是否忽略指定天体的引力
+        @param body:
+        @return:
+        """
+        if self.ignore_mass:
+            return True
+
+        if self.gravity_only_for_jupiter:
+            # 只对木星有引力，忽略其他的引力
+            if isinstance(body, Jupiter):
+                return False
+        else:
+            return False
+
+        return True
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    europa = Europa()
+    print(europa)

bodies/jupiter_system/ganymede.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :木卫一Io
+# description     :木卫一Io
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Jupiter
+
+
+class Ganymede(Body):
+    """
+    木卫三（盖尼米得，Ganymede，Γανυμήδης）是围绕木星运转的一颗卫星，公转周期约为7天。
+    按距离木星从近到远排序，在木星的所有卫星中排第七，在伽利略卫星中排第三。它与木卫二及木卫一保持着1:2:4的轨道共振关系。
+    ------------------------
+
+中文名木卫三外文名Ganymede，Γανυμήδης别    名盖尼米得分    类卫星发现时间1610年
+
+平均密度1.936 g/cm³
+直    径5262 km表
+面温度-160 ℃
+逃逸速度4 km/s反照率0.43视星等4.6 等自转周期7天离心率0.003
+公转周期7天轨道倾角0.20 度表面积87000000km²
+体    积7.6×10¹⁰ km³
+表面引力1.428 m/s²
+平均半径2632.1km大气成分氧气，原子氧，臭氧
+
+轨道参数：
+所属行星：木星
+平均半径：1,070,400km（0.007155 AU）
+离心率：0.003
+近拱点：1,069,200km（0.007147 AU）
+远拱点：1,071,600km（0.007163 AU）
+公转周期：约7天
+公转速度：平均10.880km/s
+轨道倾角：2.21（黄道夹角）0.20（木星赤道夹角）
+物理性质：
+平均半径：2,631.2km（地球的0.413倍）
+表面积：87.000,000平方千米（地球的0.12倍）
+体积：7.6×10¹⁰（地球的0.0705倍）
+质量：1.4819×10²³（地球的0.025倍）
+平均密度：1.936g/cm
+表面引力：1.428m/s
+逃逸速度：3km/s
+自转周期：7天
+转轴倾角：0-0.33
+反照率：0.43±0.02
+表面温度：最高122K 平均99K 最低：22k
+视星等∶5（oppositition）
+大气压：极小
+大气成份：氧气，原子氧，臭氧
+
+    　逃逸速度: 3 km/s
+    　天体质量: 1.4819×10²³ kg
+    　平均密度: 1.936 g/cm³ -> 1.936✕10³ kg/m³
+    """
+
+    def __init__(self, name="木卫三", mass=1.4819e23,
+                 init_position=[0, 0, 1069200],
+                 init_velocity=[10.880, 0, 0],
+                 texture="jupiter_ganymede.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0.25, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False,
+                 gravity_only_for_jupiter=False):
+        """
+        @param name: 木卫名称
+        @param mass: 木卫质量 (kg)
+        @param init_position: 初始位置 (km)
+        @param init_velocity: 初始速度 (km/s)
+        @param texture: 纹理图片
+        @param size_scale: 尺寸缩放
+        @param distance_scale: 距离缩放
+        @param rotation_speed: 自旋速度（度/小时）
+        @param ignore_mass: 是否忽略质量（如果为True，则不计算引力）
+                            TODO: 注意：这里的算法是基于牛顿的万有引力（质量为0不受引力的影响在天体物理学中是不严谨）
+        @param trail_color:木卫拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示木卫名称
+        @param gravity_only_for_jupiter: 如果为True，则仅适用于木星的重力，与其他天体之间的重力不会受到影响
+        """
+        params = {
+            "name": name,
+            "mass": mass,
+            "init_position": init_position,
+            "init_velocity": init_velocity,
+            "density": 1.936e3,
+            "color": (162, 162, 162),
+            "texture": texture,
+            "size_scale": size_scale,
+            "distance_scale": distance_scale,
+            "rotation_speed": rotation_speed,
+            "ignore_mass": ignore_mass,
+            "trail_color": trail_color,
+            "show_name": show_name
+        }
+        super().__init__(**params)
+        self.gravity_only_for_jupiter = gravity_only_for_jupiter
+
+    def ignore_gravity_with(self, body):
+        """
+        是否忽略指定天体的引力
+        @param body:
+        @return:
+        """
+        if self.ignore_mass:
+            return True
+
+        if self.gravity_only_for_jupiter:
+            # 只对木星有引力，忽略其他的引力
+            if isinstance(body, Jupiter):
+                return False
+        else:
+            return False
+
+        return True
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    ganymede = Ganymede()
+    print(ganymede)

bodies/jupiter_system/io.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :木卫一Io
+# description     :木卫一Io
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Jupiter
+
+
+class Io(Body):
+    """
+    木卫一Io:即伊奥，是木星的四颗伽利略卫星中最靠近木星的一颗卫星
+    ------------------------
+中文名木卫一外文名Io
+别    名伊奥分    类卫星发现者伽利略、马里乌斯发现时间1610年1月7日
+质    量8.9319×10²² kg (0.015木星)
+平均密度3.528 g/cm³
+直    径3637.4 km
+表面温度平均 130K ；最大 2000 K逃逸速度2.558 km/s反照率0.63 ± 0.02视星等5.02 (冲)表面积41,910,000 km² (0.082木星)
+体    积2.53×10¹⁰ km³ (0.023木星)赤道旋转速率271 km/h
+
+物理特征
+大小： 3,660.0 × 3,637.4 × 3,630.6 km
+赤道表面引力： 1.796 m/s²(0.183 g)
+宇宙速度： 2.558 km/s
+自转周期： 同步的
+赤道旋转速率： 271 km/h
+反照率： 0.63 ± 0.02
+表面温度：平均 130K ；最大 2000 K
+星等： 5.02 (冲)
+轨道资料
+近拱点： 420,000 km (0.002 807 AU)
+远拱点： 423,400 km (0.002 830 AU)
+平均轨道半径： 421,700 km (0.002 819 AU)
+轨道离心率： 0.0041
+轨道周期： 1.769 137 786 d (152 853.504 7 s, 42 h)
+平均公转速度： 17.334 km/s
+轨道倾角： 2.21° （对黄道）
+0.05°（对木星的赤道）
+卫星所属星球： 木星
+
+
+    　逃逸速度: 2.558 km/s
+    　天体质量: 8.9319×10²² kg
+    　平均密度: 3.528 g/cm³ -> 3.528✕10³ kg/m³
+    """
+
+    def __init__(self, name="木卫一", mass=8.9319e22,
+                 init_position=[0, 0, 420000],
+                 init_velocity=[17.334, 0, 0],
+                 texture="jupiter_io.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0.25, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False,
+                 gravity_only_for_jupiter=False):
+        """
+        @param name: 木卫名称
+        @param mass: 木卫质量 (kg)
+        @param init_position: 初始位置 (km)
+        @param init_velocity: 初始速度 (km/s)
+        @param texture: 纹理图片
+        @param size_scale: 尺寸缩放
+        @param distance_scale: 距离缩放
+        @param rotation_speed: 自旋速度（度/小时）
+        @param ignore_mass: 是否忽略质量（如果为True，则不计算引力）
+                            TODO: 注意：这里的算法是基于牛顿的万有引力（质量为0不受引力的影响在天体物理学中是不严谨）
+        @param trail_color:木卫拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示木卫名称
+        @param gravity_only_for_earth: 如果为True，则仅适用于木星的重力，与其他天体之间的重力不会受到影响
+        """
+        params = {
+            "name": name,
+            "mass": mass,
+            "init_position": init_position,
+            "init_velocity": init_velocity,
+            "density": 3.528e3,
+            "color": (162, 162, 162),
+            "texture": texture,
+            "size_scale": size_scale,
+            "distance_scale": distance_scale,
+            "rotation_speed": rotation_speed,
+            "ignore_mass": ignore_mass,
+            "trail_color": trail_color,
+            "show_name": show_name
+        }
+        super().__init__(**params)
+        self.gravity_only_for_jupiter = gravity_only_for_jupiter
+
+    def ignore_gravity_with(self, body):
+        """
+        是否忽略指定天体的引力
+        @param body:
+        @return:
+        """
+        if self.ignore_mass:
+            return True
+
+        if self.gravity_only_for_jupiter:
+            # 只对木星有引力，忽略其他的引力
+            if isinstance(body, Jupiter):
+                return False
+        else:
+            return False
+
+        return True
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    io = Io()
+    print(io)

sim_scenes/solar_system/hd_pluto.py

@@ -15,7 +15,7 @@ if __name__ == '__main__':
     高清冥王星模拟运行
     """
     bodies = [
-        Pluto(texture="pluto_hd.jpg",
+        Pluto(texture="pluto.png",
               init_position=[0, 0, 0], init_velocity=[0, 0, 0],
               size_scale=2, show_name=True)
     ]

sim_scenes/solar_system/jupiter_system.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :太阳、地球、木星场景模拟
+# description     :太阳、地球、木星场景模拟
+# author          :Python超人
+# date            :2023-02-11
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+from bodies import Sun, Earth, Jupiter
+from bodies.jupiter_system import Io, Europa, Ganymede, Callisto
+from common.consts import SECONDS_PER_HOUR, SECONDS_PER_DAY, AU
+from sim_scenes.func import mayavi_run, ursina_run
+
+if __name__ == '__main__':
+    """
+    太阳、地球、木星
+    """
+    bodies = [
+        Io(size_scale=1e1),
+        Europa(size_scale=1e1),
+        Ganymede(size_scale=1e1),
+        Callisto(size_scale=1e1),
+        Jupiter(size_scale=1, init_velocity=[0, 0, 0], init_position=[0, 0, 0]),  # 木星放大 500 倍，距离保持不变
+    ]
+
+    # 使用 mayavi 查看的运行效果
+    # mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=-45)
+
+    # 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-
+    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_HOUR, position=(0, 0, -AU/100), show_trail=True, view_closely=True)

sim_scenes/solar_system/sun_earth_jupiter.py

@@ -8,43 +8,22 @@
 # ==============================================================================
 from bodies import Sun, Earth, Jupiter
 from common.consts import SECONDS_PER_YEAR, SECONDS_PER_MONTH, AU
-from sim_scenes.func import mayavi_run, ursina_run, camera_look_at
-from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData
-from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
-from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
-from simulators.ursina.ursina_mesh import create_line
-from ursina import color
+from sim_scenes.func import mayavi_run, ursina_run
 
 if __name__ == '__main__':
     """
     太阳、地球、木星
     """
-
     bodies = [
         Sun(size_scale=5e1),                        # 太阳放大 50 倍
         Earth(size_scale=2e3, distance_scale=1),    # 地球放大 2000 倍，距离保持不变
         Jupiter(size_scale=5e2, distance_scale=1),  # 木星放大 500 倍，距离保持不变
     ]
-    sun, earth, jupiter = bodies[0], bodies[1], bodies[2]
-
-
-    def on_ready():
-        camera_look_at(sun, rotation_x=None, rotation_y=None, rotation_z=None)
-        UrsinaConfig.trail_length = 235
-        UrsinaConfig.trail_type = "line"
-        pass
-
-
-    def on_timer_changed(time_data: TimeData):
-        if int(time_data.total_days) % 10 == 0:
-            # print(time_data.total_hours)
-            create_line(from_pos=jupiter.planet.position, to_pos=earth.planet.position, color=color.white)
-
 
-    UrsinaEvent.on_ready_subscription(on_ready)
-    UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(on_timer_changed)
+    # 使用 mayavi 查看的运行效果
+    # mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=-45)
 
     # 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-
-    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_YEAR, position=(0, 20 * AU, 0), show_timer=True, show_trail=True)
+    ursina_run(bodies, SECONDS_PER_MONTH, position=(0, AU, -4 * AU), show_trail=True)