Python超人-宇宙模拟器

bodies/__init__.py

@@ -5,7 +5,6 @@ from bodies.jupiter import Jupiter
 from bodies.mars import Mars
 from bodies.mercury import Mercury
 from bodies.neptune import Neptune
-from bodies.pluto import Pluto
 from bodies.saturn import Saturn
 from bodies.uranus import Uranus
 from bodies.venus import Venus
@@ -15,6 +14,13 @@ from bodies.torus_zone import TorusZone
 from bodies.asteroids import Asteroids
 from bodies.habitable_zone import HabitableZone
 
+# 太阳系中的矮行星
+from bodies.pluto import Pluto
+from bodies.ceres import Ceres
+from bodies.eris import Eris
+from bodies.haumea import Haumea
+from bodies.makemake import Makemake
+
 # 木卫
 from bodies.jupiter_system import Europa, Ganymede, Callisto
 

bodies/body.py

@@ -531,6 +531,37 @@ class Body(metaclass=ABCMeta):
 
         return body_data
 
+    def show_demo(self, size_scale=1000,
+                  position=(0, 0, -5000000),
+                  on_ready_fun=None,
+                  on_timer_changed_fun=None):
+        from sim_scenes.func import ursina_run
+        from sim_scenes.func import camera_look_at
+        from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+
+        self.size_scale = size_scale
+        # self.init_position = np.array([0, -3000000, 9000000])
+        self.init_position = np.array([0, 0, 0])
+        self.init_velocity = np.array([0, 0, 0])
+
+        def on_ready():
+            camera_look_at(self)
+            on_ready_fun()
+
+        def on_timer_changed(time_data):
+            on_timer_changed_fun(time_data)
+
+        if callable(on_ready_fun):
+            UrsinaEvent.on_ready_subscription(on_ready)
+
+        if callable(on_timer_changed_fun):
+            UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(on_timer_changed)
+            timer_enabled = True
+        else:
+            timer_enabled = False
+
+        ursina_run(bodies=[self], position=position, timer_enabled=timer_enabled)
+
 
 if __name__ == '__main__':
     # build_bodies_from_json('../data/sun.json')

bodies/ceres.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :谷神星
+# description     :谷神星
+# author          :Python超人
+# date            :2023-12-05
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Earth
+
+
+class Ceres(Body):
+    """
+    谷神星
+    ------------------------
+    自转周期:
+    远日点: 2.978au
+    近日点: 2.5585725au
+    逃逸速度: 0.51km/s
+    轨道周期: 1680.5日
+    平均速度: 17.882km/s
+    天体质量: 9.43✕10²⁰ kg
+    平均密度: 2.09 g/cm³ -> 2.09✕10³ kg/m³
+    直径: 大约950km
+    """
+
+    def __init__(self, name="谷神星", mass=9.43e20,
+                 init_position=[0, 0, 2.558 * AU],
+                 init_velocity=[-17.882, 0, 0],
+                 texture="ceres.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False):
+        """
+        @param name: 谷神星名称
+        @param mass: 谷神星质量 (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:谷神星拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示谷神星名称
+        @param gravity_only_for_earth: 如果为True，则仅适用于地球的重力，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": 2.09e3,
+            "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)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    ceres = Ceres()
+    ceres.show_demo(size_scale=1000)
+    print(ceres)

bodies/eris.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :阋神星
+# description     :阋神星
+# 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 Earth
+
+
+class Eris(Body):
+    """
+    阋神星
+    ------------------------
+    自转周期: 14.56 天
+    逃逸速度: 1.38km/s
+    轨道周期: 559.07 年
+    平均速度: 3.436 km/s
+    天体质量: 1.6466✕10²² kg
+    平均密度: 2.43 g/cm³ -> 2.43✕10³ kg/m³
+    直   径: 2326 km
+    远日点 97.56 AU 14.60×109 km
+    近日点 37.77 AU 5.65×109 km
+    """
+
+    def __init__(self, name="阋神星", mass=1.6466e22,
+                 init_position=[0, 0, 37.77 * AU],
+                 init_velocity=[-3.436, 0, 0],
+                 texture="eris.png", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False):
+        """
+        @param name: 阋神星名称
+        @param mass: 阋神星质量 (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:阋神星拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示阋神星名称
+        @param gravity_only_for_earth: 如果为True，则仅适用于地球的重力，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": 2.43e3,
+            "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)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    eris = Eris()
+    eris.show_demo(size_scale=1000)
+    print(eris)

bodies/haumea.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :妊神星
+# description     :妊神星
+# 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 Earth
+
+
+class Haumea(Body):
+    """
+    妊神星
+    ------------------------
+    自转周期: 0.163139208 天
+    逃逸速度: 0.809km/s
+    轨道周期: 103647 天（283.77 年）
+    平均速度: 4.484 km/s
+    天体质量: 4.006✕10²¹ kg
+    平均密度: 2.018 g/cm³ -> 2.018✕10³ kg/m³
+    直   径: 1560 km [9]（2100×1680×1074 km）
+    近日点为: 35 AU，轨道倾角为28°。 [15]它于1992年初通过了远日点， [22]当前距太阳50多天文单位（AU）
+    """
+
+    def __init__(self, name="妊神星", mass=4.006e21,
+                 init_position=[0, 0, 50 * AU],
+                 init_velocity=[-4.484, 0, 0],
+                 texture="haumea.png", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False):
+        """
+        @param name: 妊神星名称
+        @param mass: 妊神星质量 (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:妊神星拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示妊神星名称
+        @param gravity_only_for_earth: 如果为True，则仅适用于地球的重力，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": 2.018e3,
+            "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)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    haumea = Haumea()
+    print(haumea)
+    haumea.show_demo(size_scale=1000)

bodies/makemake.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :鸟神星
+# description     :鸟神星
+# author          :Python超人
+# date            :2023-12-05
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+from bodies.body import Body, AU
+from bodies import Earth
+
+
+class Makemake(Body):
+    """
+    鸟神星
+    ------------------------
+    自转周期:
+    远日点: 7 939.7 Gm（53.074 AU）；
+    近日点: 5760.8 Gm（38.509 AU）；
+    逃逸速度: 0.84 km/s
+    轨道周期: 113183 天（约 310 年）
+    平均速度: 4.419 km/s
+    天体质量: 4×10²¹ kg
+    平均密度: 2 g/cm³ -> 2✕10³ kg/m³
+    直   径: 大约是冥王星的2/3, 1,500+400-200公里
+
+    """
+
+    def __init__(self, name="鸟神星", mass=4e21,
+                 init_position=[0, 0, 51 * AU],
+                 init_velocity=[-4.419, 0, 0],
+                 texture="haumea.jpg", size_scale=1.0, distance_scale=1.0,
+                 rotation_speed=0, ignore_mass=False,
+                 trail_color=None, show_name=False):
+        """
+        @param name: 鸟神星名称
+        @param mass: 鸟神星质量 (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:鸟神星拖尾颜色（默认天体颜色）
+        @param show_name: 是否显示鸟神星名称
+        @param gravity_only_for_earth: 如果为True，则仅适用于地球的重力，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": 2.e3,
+            "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)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    makemake = Makemake()
+    makemake.show_demo()
+    print(makemake)

sim_lab/earth_moon_topo_sim.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :月球和地球地形相似模拟
+# description     :月球和地球地形相似模拟
+# author          :Python超人
+# date            :2023-05-01
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+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, create_sphere_sky
+from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
+from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+
+if __name__ == '__main__':
+    """
+    月球和地球地形相似模拟
+    """
+    earth = Earth(init_position=[0, 0, 0], rotation_speed=0, rotate_angle=0,
+                  init_velocity=[0, 0, 0], size_scale=4e1)  # 地球放大 5 倍，距离保持不变
+    moon = Moon(init_position=[0, 0, 0], rotation_speed=0,
+                init_velocity=[0, 0, 0], size_scale=8e1)  # 月球放大 10 倍，距离保持不变
+
+    earth.rotation_speed = 0
+
+    bodies = [earth, moon]
+
+
+    def on_ready():
+        # 运行前触发
+        create_sphere_sky(scale=8000)
+
+
+    # 运行前会触发 on_ready
+    UrsinaEvent.on_ready_subscription(on_ready)
+
+    # 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_WEEK,
+               position=(0, 0, -1000000),
+               gravity_works=False,
+               cosmic_bg='',
+               show_grid=False,
+               show_trail=True)

sim_lab/the_lost_planet.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :太阳系中消失的行星
+# description     :太阳系中消失的行星
+# author          :Python超人
+# date            :2023-12-05
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Moon, Ceres, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Pluto, Asteroids
+from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_MONTH, SECONDS_PER_YEAR, AU
+from sim_scenes.func import mayavi_run, ursina_run, create_sphere_sky
+from sim_scenes.universe_sim_scenes import UniverseSimScenes
+from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+
+if __name__ == '__main__':
+    sun = Sun(size_scale=0.4e2)
+    asteroids = Asteroids(size_scale=1.08e2, parent=sun)  # 小行星模拟(仅 ursina 模拟器支持)
+    moon = Moon(size_scale=3e3, init_position=[0, 0, (0.4 + 2.4) * AU])
+    ceres = Ceres(size_scale=3e3)
+    jupiter = Jupiter(size_scale=0.68e3)
+    saturn = Saturn(size_scale=0.68e3)
+    bodies = [
+        sun,  # 太阳放大 80 倍
+        Mercury(size_scale=3e3),  # 水星放大 4000 倍
+        Venus(size_scale=3e3),  # 金星放大 4000 倍
+        Earth(size_scale=3e3),  # 地球放大 4000 倍
+        Mars(size_scale=3e3),  # 火星放大 4000 倍
+        asteroids,
+        moon,
+        ceres,
+        # Earth(size_scale=3e3, init_position=[0, 0, (2.17) * AU]),  # 地球放大 4000 倍
+        # Earth(size_scale=3e3, init_position=[0, 0, (3.64) * AU]),  # 地球放大 4000 倍
+        jupiter,  # 木星放大 680 倍
+        saturn,  # 土星放大 680 倍
+        Uranus(size_scale=0.8e3),  # 天王星放大 800 倍
+        Neptune(size_scale=1e3),  # 海王星放大 1000 倍
+    ]
+    # 水星 0.4AU
+    # 金星 0.4+0.3 AU
+    # 地球 0.4+0.6 AU
+    # 火星 0.4+1.2 AU
+    # 木星 0.4+4.8 AU
+    # 土星 0.4+9.6 AU
+    # 天王星 0.4+19.2 AU
+    # d = (n+4)/10
+    # an = 0.4+0.3×(2n-2)
+    planet_no = -1
+    for idx, body in enumerate(bodies):
+        if isinstance(body, Asteroids):
+            continue
+        body.rotation_speed = 0
+        planet_no += 1
+        # body.init_velocity = [0, 0, 0]
+        # an = 0.4 + 0.3 * pow(2,idx)
+        # an = (idx+4)/10
+        # 其中k=0,1,2,4,8,16,32,64,128 (0以后数字为2的2次方)
+        # 行星	公式推得值	实测值
+        # 金星	0.7	    0.72
+        # 地球	1	    1
+        # 火星	1.6	    1.52
+        # 谷神星	2.8	    2.9 [1]
+        # 木星	5.2	    5.2
+        # 土星	10	    9.54
+        # 天王星	19.6	19.18
+        # 海王星	38.8	30.06
+        # 冥王星	77.2	39.44
+        # 提丢斯-波得定则
+        # https://baike.baidu.com/item/%E6%8F%90%E4%B8%A2%E6%96%AF-%E6%B3%A2%E5%BE%97%E5%AE%9A%E5%88%99/859407
+        #  小行星    2.17-3.64天文单位
+        if planet_no == 0:
+            continue
+        elif planet_no == 1:
+            an = 0.4
+        else:
+            an = 0.4 + 0.3 * pow(2, planet_no - 2)
+        print(body.name, an, body.position[2] / AU)
+
+
+    def on_ready():
+        """
+        事件绑定后，模拟器运行前会触发
+        @return:
+        """
+        from ursina import camera
+        # 创建天空
+        # create_sphere_sky(scale=20000)
+        camera.clip_plane_near = 0.1
+        camera.clip_plane_far = 1000000
+
+        # camera.look_at(saturn.planet)
+        # camera.look_at(sun.planet)
+        # camera.rotation_y = 90
+
+        # UniverseSimScenes.show_grid_axises()
+
+        asteroids.planet.enabled = False
+        # moon.planet.enabled = False
+
+
+    # 运行前会触发 on_ready
+    UrsinaEvent.on_ready_subscription(on_ready)
+    # 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,
+               gravity_works=False,
+               position=(0, 2 * AU, -11 * AU),
+               # position=(0, 20 * AU, 10 * AU),
+               # position=(0, 20 * AU, 0),
+               cosmic_bg='',
+               show_grid=False)