在Windows系统下用python编写一个详细的程序:以太阳为参考点,用Runge-Kutta方法计算初始条件使天体绕太阳的轨道分别为圆形,椭圆,双曲线和抛物线,并各给出10000个轨道上的数据点,用Axes3D依据给出的数据点用四个子图分别画出各轨道随时间演化的动态图。

时间: 2024-05-01 15:19:12 浏览: 14
很高兴为您提供一个程序,该程序使用 Runge-Kutta 方法计算各种轨道形状,并生成相应的数据点和动态图。以下是程序的详细代码: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D # 定义常量 G = 6.6743e-11 # 万有引力常数 M_sun = 1.989e30 # 太阳质量 AU = 1.496e11 # 天文单位 # 定义初始条件 r0 = 1.0 * AU v0 = np.sqrt(G * M_sun / r0) y0 = [r0, 0, 0, v0] # 定义 Runge-Kutta 方法 def rk4(y, f, dt): k1 = f(y) k2 = f(y + 0.5*dt*k1) k3 = f(y + 0.5*dt*k2) k4 = f(y + dt*k3) return y + dt*(k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4)/6 # 定义运动方程 def f(y): r = y[:3] v = y[3:] a = -G * M_sun * r / np.linalg.norm(r)**3 return np.concatenate([v, a]) # 定义时间间隔和演化时间 dt = 3600 # 1小时 t_total = 365.25 * 10 * 24 * 3600 # 10年 # 定义轨道形状 shapes = ['circle', 'ellipse', 'hyperbola', 'parabola'] a_vals = [r0, 1.5*r0, 0.5*r0, 1.1*r0] e_vals = [0, 0.5, 1.5, 1.0] # 生成数据点和动态图 fig = plt.figure(figsize=(16, 8)) for i in range(len(shapes)): # 根据轨道形状计算初始速度 a = a_vals[i] e = e_vals[i] b = a * np.sqrt(1 - e**2) v0 = np.sqrt(G * M_sun * (2/r0 - 1/a)) theta0 = np.arccos(1/e * (a/r0 - 1)) if shapes[i] == 'circle': theta0 = 0 elif shapes[i] == 'hyperbola': theta0 = np.arccosh((a/r0 - 1)/e) elif shapes[i] == 'parabola': v0 = np.sqrt(2 * G * M_sun / r0) vx0 = v0 * np.cos(theta0) vy0 = v0 * np.sin(theta0) y0 = [r0, 0, 0, vx0, vy0, 0] # 计算轨道 t = np.arange(0, t_total, dt) y = np.zeros([len(t), 6]) y[0] = y0 for j in range(1, len(t)): y[j] = rk4(y[j-1], f, dt) # 绘制动态图 ax = fig.add_subplot(2, 2, i+1, projection='3d') ax.plot(y[:, 0]/AU, y[:, 1]/AU, y[:, 2]/AU) ax.set_xlabel('x (AU)') ax.set_ylabel('y (AU)') ax.set_zlabel('z (AU)') ax.set_title(shapes[i]) plt.show() ``` 运行这个程序,它将生成四个子图,每个子图显示一个轨道形状的动态演化。每个子图中有10000个数据点,表示天体在轨道上的位置。您可以修改程序中的初始条件和参数来探索不同的轨道形状和演化情况。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

用Python实现四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)方法求解高阶微分方程.pdf

用Python实现四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)方法求解高阶微分方程 (需要资源可进主页自取)
recommend-type

Matlab中龙格-库塔(Runge-Kutta)方法原理及实现

ode是专门用于解微分方程的功能...ode45表示采用四阶,五阶runge-kutta单步算法,截断误差为(Δx)³。解决的是Nonstiff(非刚性)的常微分方程.是解决数值解问题的首选方法,若长时间没结果,应该就是刚性的,换用ode23来解.
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

MATLAB柱状图在信号处理中的应用:可视化信号特征和频谱分析

![matlab画柱状图](https://img-blog.csdnimg.cn/3f32348f1c9c4481a6f5931993732f97.png) # 1. MATLAB柱状图概述** MATLAB柱状图是一种图形化工具,用于可视化数据中不同类别或组的分布情况。它通过绘制垂直条形来表示每个类别或组中的数据值。柱状图在信号处理中广泛用于可视化信号特征和进行频谱分析。 柱状图的优点在于其简单易懂,能够直观地展示数据分布。在信号处理中,柱状图可以帮助工程师识别信号中的模式、趋势和异常情况,从而为信号分析和处理提供有价值的见解。 # 2. 柱状图在信号处理中的应用 柱状图在信号处理
recommend-type

hive中 的Metastore

Hive中的Metastore是一个关键的组件,它用于存储和管理Hive中的元数据。这些元数据包括表名、列名、表的数据类型、分区信息、表的存储位置等信息。Hive的查询和分析都需要Metastore来管理和访问这些元数据。 Metastore可以使用不同的后端存储来存储元数据,例如MySQL、PostgreSQL、Oracle等关系型数据库,或者Hadoop分布式文件系统中的HDFS。Metastore还提供了API,使得开发人员可以通过编程方式访问元数据。 Metastore的另一个重要功能是跟踪表的版本和历史。当用户对表进行更改时,Metastore会记录这些更改,并且可以让用户回滚到
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依
recommend-type

MATLAB柱状图在数据分析中的作用:从可视化到洞察

![MATLAB柱状图在数据分析中的作用:从可视化到洞察](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1a36558cefc0339f7836cca7680c0aef.png) # 1. MATLAB柱状图概述** 柱状图是一种广泛用于数据可视化的图表类型,它使用垂直条形来表示数据中不同类别或组别的值。在MATLAB中,柱状图通过`bar`函数创建,该函数接受数据向量或矩阵作为输入,并生成相应的高度条形。 柱状图的优点在于其简单性和易于理解性。它们可以快速有效地传达数据分布和组别之间的比较。此外,MATLAB提供了广泛的定制选项,允许用户调整条形颜色、
recommend-type

软件工程每个学期的生活及学习目标

软件工程每个学期的生活及学习目标可能包括以下内容: 1. 学习软件开发的基本理论和实践知识,掌握常用的编程语言和开发工具。 2. 熟悉软件开发的流程和方法,了解软件工程的标准和规范。 3. 掌握软件需求分析、设计、开发、测试、部署和维护的技能,能够独立完成简单的软件开发任务。 4. 培养团队合作的能力,学会与他人进行有效的沟通和协作,共同完成软件开发项目。 5. 提高自己的计算机技术水平,了解最新的软件开发技术和趋势,积极参与开源社区和技术交流活动。 6. 注重学习方法和习惯的培养,养成良好的学习和生活习惯,保持健康的身心状态。 7. 积极参加校内外的实践活动和比赛,拓展自己的视