# -*- coding:utf-8 -*- # title :模拟太阳系给天体真实时间和位置 # description :模拟太阳系给天体真实时间和位置 # author :Python超人 # date :2023-07-23 # link :https://gitcode.net/pythoncr/ # python_version :3.8 # ============================================================================== import numpy as np from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Asteroids, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Moon from common.celestial_data_service import get_body_posvel, recalc_moon_position, calc_solar_acceleration, \ set_solar_system_celestial_position, set_earth_rotation from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_HOUR, AU from sim_scenes.func import ursina_run from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData from simulators.ursina.ui.control_ui import ControlUI from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent from ursina import camera, application class SolarSystemRealitySim: def __init__(self): """ @param debug_mode: 是否为调试模式 """ self.show_asteroids = False self.clock_position_center = False self.show_earth_clouds = False self.debug_mode = False self.recalc_moon_pos = True def create_bodies(self): """ 创建太阳系的天体 @return: """ # 由于宇宙空间尺度非常大，如果按照实际的天体大小，则无法看到天体，因此需要对天体的尺寸进行放大 # 太阳缩放比例 self.sun_size_scale = 0.04e2 if self.debug_mode else 0.4e2 # 地月缩放比例 # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变），重新计算位置后，地球和月球可以放大1000倍以上 if self.recalc_moon_pos: # 重新计算月球位置 self.earth_size_scale = 10e3 if self.debug_mode else 1e3 self.moon_size_scale = 2e3 else: # 不重新计算，则地月的距离相对整个太阳系会非常近，因此，月球只放大了10倍 self.earth_size_scale = 1e1 self.moon_size_scale = 1e1 self.sun = Sun(name="太阳", size_scale=self.sun_size_scale) # 太阳 self.mercury = Mercury(name="水星", size_scale=1.5e3) # 水星 self.venus = Venus(name="金星", size_scale=1e3) # 金星 self.earth = Earth(name="地球", texture="earth_hd.jpg", rotate_angle=3.44, size_scale=self.earth_size_scale) # 地球 self.earth_clouds = Earth(name="地球云层", texture="transparent_clouds.png", show_trail=False, rotate_angle=3.44, size_scale=self.earth_size_scale * 1.01) # 地球云层 self.moon = Moon(name="月球", size_scale=self.moon_size_scale) # 月球 self.mars = Mars(name="火星", size_scale=1.2e3) # 火星 self.asteroids = Asteroids(size_scale=1e2, parent=self.sun, rotate_angle=-20) # 模拟的小行星带 self.jupiter = Jupiter(name="木星", size_scale=4e2) # 木星 self.saturn = Saturn(name="土星", size_scale=4e2) # 土星 self.uranus = Uranus(name="天王星", size_scale=10e2) # 天王星 self.neptune = Neptune(name="海王星", size_scale=10e2) # 海王星 # 行星 self.planets = [self.mercury, self.venus, self.earth, self.mars, self.jupiter, self.saturn, self.uranus, self.neptune] # 所有天体 self.bodies = [self.sun] + self.planets + [self.moon] if self.show_earth_clouds: self.bodies += [self.earth_clouds] if self.show_asteroids: self.bodies += [self.asteroids] def init_earth(self): """ 初始化地球 @return: """ # 让地球显示自转轴线 # self.earth.rotate_axis_color = (255, 255, 50) # 如果为调试模式，则太阳光对地球无效，方便查看 if self.debug_mode: self.earth.set_light_disable(True) def show_clock(self, dt): """ 显示时钟 @param dt: 时间 datetime @return: """ if self.clock_position_center: position, origin = (0, .25), (0, 0), else: from ursina import window aspect_ratio = window.aspect_ratio position, origin = (0.5 * aspect_ratio - 0.3, -0.465), (-0.5, 0.5), # position, origin = (0.60, -0.465), (-0.5, 0.5), ControlUI.current_ui.show_message(dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'), position=position, origin=origin, font="verdana.ttf", close_time=-1) def set_bodies_position(self, time_data: TimeData): """ 设置天体的位置（包含速度和加速度的信息） @param time_data: @return: """ t = self.start_time + time_data.total_days set_solar_system_celestial_position(self.bodies, t, self.recalc_moon_pos) def on_ready(self): """ 事件绑定后，模拟器运行前会触发 @return: """ # 运行前触发 if self.sky_texture is not None: from simulators.ursina.entities.sphere_sky import SphereSky SphereSky(texture=self.sky_texture).scale = 80000 camera.clip_plane_near = 0.1 camera.clip_plane_far = 100000 # camera.rotation_z = -20 if self.debug_mode: camera.fov = 30 # 调试时，拉近摄像机距离 # 需要按照时间和日期来控制地球的自转，所以删除控制地球自转的属性 delattr(self.earth.planet, "rotation_speed") delattr(self.earth.planet, "rotspeed") # 设置后，可以调整鼠标键盘的控制速度 application.time_scale = 1 def on_timer_changed(self, time_data: TimeData): """ 事件绑定后，时时刻刻都会触发 @param time_data: @return: """ dt = time_data.get_datetime(str(self.start_time)) # 设置天体的位置（包含速度和加速度的信息） self.set_bodies_position(time_data) # 保证地球的自转和北京时间同步 set_earth_rotation(self.earth, dt) # 显示时钟 self.show_clock(dt) def bind_events(self): # 运行中，每时每刻都会触发 on_timer_changed UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(self.on_timer_changed) # 运行前会触发 on_ready UrsinaEvent.on_ready_subscription(self.on_ready) def run(self, debug_mode=False, start_time=None, dt=None, show_asteroids=False, show_earth_clouds=False, recalc_moon_pos=True, clock_position_center=False): """ 模拟运行 @param debug_mode: 是否调试模式 @param start_time: 运行的开始时间 @param dt: 运行速度（dt的值为秒数，表示1秒相当于dt的秒数） @param show_asteroids: 是否显示小行星带 @param show_earth_clouds: 地球是否显示云层（图片效果，不是真实的云层） @param recalc_moon_pos: 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变） @param clock_position_center: 时钟是否显示在中间 @return: """ self.recalc_moon_pos = recalc_moon_pos self.debug_mode = debug_mode self.clock_position_center = clock_position_center self.show_asteroids = show_asteroids self.show_earth_clouds = show_earth_clouds # 创建太阳系天体 self.create_bodies() # glows = (glow_num:10, glow_scale:1.03 glow_alpha:0.1~1) self.sun.glows = (4, 1.005, 0.1) # 对地球进行初始化 self.init_earth() # 绑定事件 self.bind_events() from astropy.time import Time from datetime import datetime # 开始时间为空，则默认为当前时间 if start_time is None: self.start_time = Time.now() # 获取默认开始时间为当前时间 elif isinstance(start_time, str): self.start_time = Time(datetime.strptime(start_time + '+0800', '%Y-%m-%d %H:%M:%S%z'), format='datetime') from common.image_utils import find_texture self.sky_texture = find_texture("bg_pan.jpg", None) if self.sky_texture is None: cosmic_bg = None else: cosmic_bg = '' if dt is None: dt = 1 # 1秒=1秒 # 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(self.bodies, dt, position=(0, 0.2 * AU, -3 * AU), gravity_works=False, # 关闭万有引力的计算 show_grid=False, cosmic_bg=cosmic_bg, show_camera_info=False, timer_enabled=True) if __name__ == '__main__': # 以下展示的效果为太阳系真实的时间和位置 sim = SolarSystemRealitySim() sim.run( # debug_mode=True, # 是否调试模式 # dt=SECONDS_PER_DAY , # 1秒=1天 # dt=SECONDS_PER_HOUR, # 1秒=1小时 # start_time='2023-10-24 00:00:00', # start_time='2050-01-01 12:00:00', # 指定运行的开始时间，不指定为当前时间 # 网上没有找到精确的日期，宇宙模拟器展示大概2040年8、9月份 # start_time='2040-08-15 12:00:00', # 金木水火土五星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1776120995339598449 # start_time='2049-01-01 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://988892.com/qiwenyishi/2023061960711.html # start_time='2149-12-10 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654160345900112362 # show_asteroids=True, # 是否显示小行星带（图片模拟） show_earth_clouds=True, # 地球是否显示云层（图片效果，不是真实的云层） # recalc_moon_pos=False, # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变） clock_position_center=True # 时钟是否显示在中间 )