yemulg 发表于 2006-11-12 11:34

太阳系模拟求助

下面是一个已经写好了的源程序,里面有行星和太阳的质量,行星到太阳的平均距离,行星的平均速度。采用牛顿万有引力定律和加速度定律模拟太阳系的运动轨迹。运行过程中观察4个行星的运动。
现在想添加一个彗星(需要增加Nsphere 数组等).假设这个和彗星以一个初速度从Jupiter
附近开始运动,能够演示出彗星撞地球或其他行星。
    想了很久不知道如何实现,感觉要通过各个天体之间的相互作用最后再相撞,对彗星的质量,初始位置和处速度都必须有一定的要求才行,但不知道如何确定这些量,还望指教.
% total number of big objects in solar system
Nsphere= 10;

% color of planets
Col = ;

% Gravitational constant in kg^-2*m^3*s^-2
Grav   = 6.67259*(10^(-11));

% mass of planets in kg
Mass   = zeros(Nsphere,1);
Mass(1)= 0.33*(10^24);       % Mercury
Mass(2)= 4.87*(10^24);       % Venus   
Mass(3)= 5.97*(10^24);       % Earth   
Mass(4)= 0.642*(10^24);      % Mars   
Mass(5)= 1899*(10^24);       % Jupiter
Mass(6)= 568*(10^24);      % Saturn
Mass(7)= 86.8*(10^24);       % Uranus
Mass(8)= 102*(10^24);      % Neptune
Mass(9)= 0.0125*(10^24);   % Pluto   
Mass(10) = 1047.3486*Mass(5);% The sun

% initial position in m
X      = zeros(Nsphere,1);
Y      = zeros(Nsphere,1);
X(1)   =   57.9*(10^9);      % Mercury
X(2)   =108.2*(10^9);         % Venus
X(3)   =149.6*(10^9);        % Earth
X(4)   =227.9*(10^9);         % Mars   
X(5)   =778.6*(10^9);        % Jupiter
X(6)   = 1433.5*(10^9);        % Saturn
X(7)   = 2872.5*(10^9);        % Uranus
X(8)   = 4495.1*(10^9);        % Neptune
X(9)   = 5870.0*(10^9);        % Pluto
X(10)    = 0;                        % The sun

scatter(X,Y,'or');

% initial velocity in m*s^-1 (using mean orbital velocity)
VX      = zeros(Nsphere,1);
VY      = zeros(Nsphere,1);

VY(1)   = 47.89*(10^3);% Mercury
VY(2)   = 35.03*(10^3);% Venus   
VY(3)   = 29.79*(10^3);% Earth   
VY(4)   = 24.13*(10^3);% Mars   
VY(5)   = 13.06*(10^3);% Jupiter
VY(6)   =9.64*(10^3);% Saturn
VY(7)   =6.80*(10^3);% Uranus
VY(8)   =5.40*(10^3);% Neptune
VY(9)   =4.70*(10^3);% Pluto   
VY(10)=0;                  % The sun

% acceleration of spheres
AX      = zeros(Nsphere,1);
AY      = zeros(Nsphere,1);

% Use Newton's law of gravitation to move the planets in space
dt = 300;
day = 24*60*60/dt;

for tstep=1:100000000

   for sphere=1:Nsphere
   rest= setdiff( (1:Nsphere),sphere);
   dists = (X(rest)-X(sphere)).^2+(Y(rest)-Y(sphere)).^2;
   dists = dists.^(-3/2);

   AX(sphere) = Grav*Mass(rest)'*((X(rest)-X(sphere)).*dists);
   AY(sphere) = Grav*Mass(rest)'*((Y(rest)-Y(sphere)).*dists);
   end
   
   X=X + dt*VX;
   Y=Y + dt*VY;
   
   VX = VX + dt*AX;
   VY = VY + dt*AY;

   if(~mod(tstep,day))
   title(sprintf('day=%d', tstep/day));

   % only plot sun and first four planets
   RANGE = max(max(abs(X(1:4))),max(abs(Y(1:4))));
   hold on;
   scatter(X,Y,Col);
   axis([-RANGE RANGE -RANGE RANGE]);
   hold off;
   drawnow;
   end

end

xjzuo 发表于 2006-11-12 13:26

回复

“三体”问题就已经不能解析求解了, “多体”问题即使计算机模拟也不好做。但如果你利用"万有引力定律",并考虑"力的叠加原理"进行模拟,也许可行. "对彗星的质量,初始位置和处速度"这可能要查一下专业的天体资料,比如哈雷慧星的记录资料.
下面是一个 模拟地、日、月运动 的程序,转自萝卜。
作个参考:

% 模拟太阳系运动
t=linspace(0,2*pi,100);
fill(cos(t),sin(t),'r');
hold on;
plot(4*cos(t),sin(t)*4,'k');
set(gca,'position',)
a=0.1;b=0;
xe=4*cos(a)+cos(t)*0.6;
ye=4*sin(a)+sin(t)*0.6;
He=fill(xe,ye,'b');
xm=4*cos(a)+cos(b);
ym=4*sin(a)+sin(b);
set(gcf,'doublebuffer','on');
Hm=plot(xm,ym,'c.','markersize',24);
aa=gca;
axis([-6,6,-6,6]);
axis square;
k=1;da=0.1;db=0.5;
xlabel('Please press "space" key and stop this program!',...
'fontsize',12,'color','r');
title('simulate solar system')
axes('position',);
fill(0.2+cos(t)*0.18,0.75+sin(t)*0.08,'r');
ylim();xlim();
text(0.5,0.75,'Sun');hold on;
fill(0.2+cos(t)*0.11,0.5+sin(t)*0.05,'b');
text(0.5,0.5,'Earth');
plot(0.2,0.3,'c.','markersize',24);
text(0.5,0.3,'Moon');
axis off
axes(aa);
while k;
   s=get(gcf,'currentkey');
   if strcmp(s,'space');
       clc;k=0;
   end
   a=a+da;
   b=b+db;
   xe=4*cos(a)+cos(t)*0.6;
   ye=4*sin(a)+sin(t)*0.6;
   xm=4*cos(a)+cos(b);
   ym=4*sin(a)+sin(b);
   set(He,'xdata',xe,'ydata',ye);
   set(Hm,'xdata',xm,'ydata',ym);
   pause(0.1);
   if a<80;
       plot(xm,ym);
   end
end
figure(gcf);

[ 本帖最后由 xjzuo 于 2006-11-12 13:30 编辑 ]

yemulg 发表于 2006-11-12 14:49

恩,谢谢指导了
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