Детальна тривимірна симуляція Сонячної системи з реальними орбітальними елементами всіх восьми планет. Управляйте переглядом, прискорюйте час і досліджуйте структуру нашого зоряного сусідства.
Планети рухаються за законами Кеплера: T² = a³ (3-й закон). Орбітальні елементи (ексцентриситет, велика напіввісь, нахил, аргумент перицентру) задаються реальними даними NASA.
Перетягніть мишею для обертання. Прокручуйте для масштабування. Використовуйте повзунок часу для прискорення або реверсу. Клацайте на планети, щоб прочитати довідку.
Земля знаходиться у «Зоні Золотоволоски» навколо Сонця: не надто спекотно і не надто холодно для рідкої води. Тільки у нашій галактиці може бути близько 300 мільйонів таких зон можливого існування.
Ця інтерактивна WebGL-модель, побудована на Three.js, відображає Сонце та всі вісім планет на майже кругових кеплерівських орбітах, разом із головними супутниками, кільцями Сатурна та поясом астероїдів із 2000 частинок між Марсом і Юпітером. Кожна планета рухається орбітою, масштабованою від реальних великих напівосей, а її кутова швидкість відображає третій закон Кеплера, тож внутрішні світи мчать по колу, а газові гіганти ледь повзуть на тлі неба з 12 000 процедурних зір.
Панель керування дозволяє регулювати швидкість часу всієї системи, збільшувати розмір планет для наочності, вмикати лінії орбіт і підписи з назвами, центрувати камеру на Сонці та вмикати кінематографічне розмиття глибини різкості. Можна перетягувати для обертання, прокручувати для масштабування та клацати на будь-яку планету, щоб сфокусуватися на ній. Та сама орбітальна механіка лежить в основі реальної астрономії: прогнозування положень планет, розрахунку вікон запуску до Марса та побудови траєкторій космічних апаратів.
Що показує ця симуляція?
Вона показує тривимірну модель Сонячної системи в реальному часі: Сонце, вісім планет на їхніх орбітах, низку головних супутників, кільця Сатурна та пояс астероїдів. Уся система рухається разом, тож можна спостерігати відносні орбітальні швидкості та наближатися до окремих світів.
Як визначається швидкість руху кожної планети?
Кожній планеті задано кутову швидкість за третім законом Кеплера, за яким планети, ближчі до Сонця, рухаються швидше. Меркурій робить повний оберт за малу частку того часу, що потрібен Нептуну на одне коло, що відображає реальне співвідношення орбітальних періодів.
Що роблять повзунки «Швидкість часу» та «Розмір планет»?
Швидкість часу множить годинник симуляції, дозволяючи сповільнити рух до ледь помітного або пришвидшити багато обертів. Розмір планет масштабує радіуси рендерингу вгору чи вниз, що потрібно лише для наочності, адже планети у справжньому масштабі були б майже непомітними при такій відстані між орбітами.
Симуляція керується третім законом Кеплера: T у квадраті дорівнює чотири пі у квадраті, поділеним на G помножене на M, помноженому на a у кубі, де T — орбітальний період, a — велика напіввісь, M — маса Сонця, а G — гравітаційна стала. Як наслідок, орбітальна швидкість масштабується приблизно як одиниця, поділена на квадратний корінь із a.
Порядок орбіт і відносні орбітальні швидкості реалістичні, але розміри планет та відстані між орбітами не відповідають масштабу. Вони стиснуті та перебільшені, щоб кожна планета, супутник і кільце були чітко видні на екрані одночасно, що було б неможливо при справжньому астрономічному масштабі.
Для візуальної чіткості кожна планета розміщена на майже круговій орбіті, а не на справжній еліпсі. Реальні орбіти планет легко еліптичні, що описується їхнім ексцентриситетом, але при малих ексцентриситетах більшості планет різниця тонка, тож кола передають суть космічного годинникового механізму без зайвих деталей.
Кожен супутник обертається навколо своєї планети на власній вісі, поки сама планета обертається навколо Сонця, тож рух є вкладеним. Саме тому такі супутники, як Місяць Землі, галілеїві супутники Юпітера та Титан Сатурна, залишаються зі своєю планетою, поки вона мандрує навколо Сонця.
Пояс — це поле з близько 2000 дрібних частинок, розсіяних по кільцю між орбітами Марса і Юпітера з невеликим вертикальним розкидом. Насправді ця ділянка містить мільйони кам'яних тіл — залишків ранньої Сонячної системи, які так і не злилися в планету через гравітацію Юпітера.
Сонце відтворюється з процедурною текстурою, додавальним спрайтом сяйва та проходом постобробки bloom, що надає йому сяючого ореолу. Воно також є єдиним точковим джерелом світла сцени, тож планети освітлюються з центру саме так, як у реальності, утворюючи денний і нічний боки.
Ту саму кеплерівську механіку, показану тут, астрономи та інженери використовують, щоб прогнозувати положення планет, обирати ефективні вікна запуску для місій до Марса та далі і прокладати траєкторії космічних апаратів. Спостереження за відносними швидкостями розвиває розуміння того, чому зовнішні планети мають такі довгі роки.