利用簡單的力學法則來模擬天體運行

Hi，各位，又是我。

昨天我發表了我寫的泡泡屏保的設計思路，以及源碼（http://www.cnblogs.com/haoxiaobo/p/3366625.html），寫完文章後，我想，寫一個也是寫，不如再在這個框架的基本上修改出來一個模擬天體運行的程序，來看看是否是根據簡單的萬有引力定律，星星間是否就真得會繞着轉？

因而，這就是我昨天一下午的成果……

有關技術方面的東西，上一個文章裏已經很完整了，再也不多討論了，討論一些其餘方面的事情吧。

首先，您注意到我那些漂亮的星星了嗎？

星星上有一層模糊的大氣層也！這回是用了圓形路徑加路徑漸變畫筆作的。GDI+簡直就是一個可編程的Photoshop！我還想何時再加上個星星貼圖，把真正的照片貼上去，那就更更酷了！

好吧，美術效果放一邊去。

 

星體的運動計算

 

每次計算時，先計算與其餘星體間的引力大小，引力對本身產生加速度，加速度在一個計算週期裏對速度的影響（仍是平行四邊形法則），而後改變速度。

把速度乘以這個計算週期以來所流逝的時間，而後在x,y兩個方向上影響到位置上。

 

這個程序更有趣的用處還有什麼呢？

程序裏的太空是用真實的數據來計算的，1就是1m，就是1秒，只是在繪製時進行縮放與變換。

爲了驗證程序是否是正確，我定義了太陽和九大行星，把從維基百科裏找出來的行星軌道半徑、質量、速度放進去，而後讓個人太陽系運行，結果你猜如何? 地球真得365天轉了一週！月亮也會28天繞地球一週！水星是90左右，等等。

因此，能夠用來玩一些有意思的……

 

在地球的L3點加入一顆對稱的行星如何?

太陽系裏撞入一個另外一個與太陽差很少大的恆星，會發生什麼事情？

放入一個由反物質（負質量）組成的行星會如何？

試試《三體》裏說的那種亂世界，看看三顆恆星在一塊兒會軌道如何？

試試看在同一個軌道上等距離地放8個行星，能不能造成一個穩定的天體系統？

有科學家說，萬有引力常數只要調整大一點點或是小一點點，如今的星系就不會造成。試試看呢？

 

下圖是我在太陽系裏放進去了另外一個太陽的結果，結果行星們被弄得亂七八糟，一些行星被壞太陽的引力拋出了太陽系，向着無盡的夜空不歸地前行……

還有一些好玩的熱鍵功能

相機跟隨：就是老是把鏡頭定在一個星體上，跟着看。

切換參考系：就是把正在跟隨的星體設爲絕對不動，全部其餘星體的位置都以它爲參考——也就是至關於你站在這個星星上啦。

 

好吧還有一些沒有作到的事情……

1.貼圖質材。

2.對引力沿路徑積分：我使用的是萬有引力公式來計算兩個星體之間的引力，但在計算時，因爲距上次計算時間已通過去了一段長度，這段時間裏，引力的大小與方向都在變化，並且與星體受力後走過的路徑有關。我知道最好的辦法是用積分，可是個人高數知識都忘光光啦！因此就只好用線性的方法來算，也就是隻是按週期終態的狀況，用加速度時間，而後再加到速度上，而後再簡單地用速度乘週期時間，再加到位置上。

結果就是時間倍數越快，運動偏差就越大。時間倍數越慢，偏差就小。

若是能積分一下什麼的，偏差應該就會大幅減小。那怕是算是一箇中間值也會精確一點。

但就先這樣吧。

 

3.兩星相撞時，應該合而爲一，動量合併。可是我如今沒處理這個，因而兩星就會被引力彈弓唰地一下拋出屏幕，這個很不科學，很差意思。

 

4.只在一個平面裏計算，沒考慮Z維度。

 

一點感觸：一天的工做比得上古人幾十年

除了其中沒有用積分的事兒以外，現代程序員一下午用計算機對天體運行進行的研究，所獲得的成果，可能能超出了古代科學家幾十年的認識。牛頓引力公式原本是簡單的初級算術公式，這個公式會致使行星軌道是什麼樣呢？因而偉大的牛頓發明了微積分，通過計算髮現是個橢圓。但我這個只懂初等數學的高中綴學生，花一下午就能用計算機模擬出來一個世界，把行星當玩撞球同樣拋進引力場中來回觀察結果。

因此說科學的進步絕對是爆炸式的加速進行的，只要信仰科學，好日子就在前頭！

 

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