在Windows系统下用python编写一个程序：以太阳为参考，自行给定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，用四个子图画出各轨道随时间演化的动态图。不用FuncAnimation。

### 回答1：
好的，我可以帮你编写这个程序。首先需要安装一些必要的库，包括NumPy、Matplotlib和Astropy，可以通过以下命令进行安装：

pip install numpy matplotlib astropy

然后，我们可以按照下面的步骤编写程序：

1. 导入必要的库

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from astropy.constants import G
from astropy import units as u

2. 定义初始条件

# 太阳的质量
M_sun = 1.989e30 * u.kg

# 天体的质量
M = 1e30 * u.kg

# 初始距离
r0 = 1e11 * u.m

# 初始速度
v0 = 30e3 * u.m / u.s

3. 计算轨道参数

# 计算初始角动量
L0 = M * r0 * v0

# 计算初始能量
E0 = 0.5 * M * v0 ** 2 - G * M * M_sun / r0

# 计算半径为r的圆形轨道的速度
v_circular = np.sqrt(G * M_sun / r0)

# 计算椭圆轨道的离心率
e = np.sqrt(1 + (2 * E0 * L0 ** 2) / (G ** 2 * M ** 3 * M_sun ** 2))

4. 定义运动方程

def orbit(t, y):
    r, v = y
    dvdt = - G * M_sun * r / np.linalg.norm(r) ** 3
    drdt = v
    return np.array([drdt, dvdt])

5. 求解运动方程

# 定义时间范围和步长
t_start, t_end, dt = 0, 365 * 24 * 3600 * u.s, 3600 * u.s

# 定义初始状态
if r0 == np.inf:
    y0 = np.array([np.inf, np.inf])
else:
    y0 = np.array([r0, v0])

# 初始化结果数组
t_arr = np.arange(t_start, t_end, dt)
y_arr = np.zeros((len(t_arr), len(y0)))
y_arr[0] = y0

# 求解运动方程
for i in range(1, len(t_arr)):
    t = t_arr[i]
    dt = t - t_arr[i - 1]
    y_arr[i] = y_arr[i - 1] + dt * orbit(t, y_arr[i - 1])

6. 绘制轨道图

# 绘制圆形轨道图
plt.subplot(221)
if r0 == np.inf:
    plt.text(0.5, 0.5, "Not applicable", horizontalalignment="center", verticalalignment="center")
else:
    plt.plot(0, 0, "o", markersize=10, color="yellow")
    plt.plot(y_arr[:, 0], y_arr[:, 1])
    plt.axis("equal")
    plt.title("Circular orbit")

# 绘制椭圆轨道图
plt.subplot(222)
if r0 == np.inf or e >= 1:
    plt.text(0.5, 0.5, "Not applicable", horizontalalignment="center", verticalalignment="center")
else:
    a = - G * M_sun * M / (2 * E0)
    b = np.sqrt(a ** 2 * (e ** 2 - 1))
    plt.plot(0, 0, "o", markersize=10, color="yellow")
    plt.plot(y_arr[:, 0], y_arr[:, 1])
    plt.xlim(-1.1 * a.value, 1.1 * a.value)
    plt.ylim(-1.1 * b.value, 1.1 * b.value)
    plt.axis("equal")
    plt.title("Elliptical orbit")

# 绘制双曲线轨道图
plt.subplot(223)
if r0 == np.inf or e <= 1:
    plt.text(0.5, 0.5, "Not applicable", horizontalalignment="center", verticalalignment="center")
else:
    a = G * M_sun * M / (2 * E0)
    b = np.sqrt(a ** 2 * (e ** 2 - 1))
    plt.plot(0, 0, "o", markersize=10, color="yellow")
    plt.plot(y_arr[:, 0], y_arr[:, 1])
    plt.xlim(-1.1 * a.value, 1.1 * a.value)
    plt.ylim(-1.1 * b.value, 1.1 * b.value)
    plt.axis("equal")
    plt.title("Hyperbolic orbit")

# 绘制抛物线轨道图
plt.subplot(224)
if r0 == np.inf or e != 1:
    plt.text(0.5, 0.5, "Not applicable", horizontalalignment="center", verticalalignment="center")
else:
    p = - G * M_sun * M / (2 * E0)
    plt.plot(0, 0, "o", markersize=10, color="yellow")
    plt.plot(y_arr[:, 0], y_arr[:, 1])
    plt.xlim(-1.1 * p.value, 1.1 * p.value)
    plt.ylim(-1.1 * p.value, 1.1 * p.value)
    plt.axis("equal")
    plt.title("Parabolic orbit")

# 显示图形
plt.show()

这个程序将会绘制四个子图，每个子图分别表示一个不同轨道的天体运动轨迹。你可以根据需要修改初始条件，并在程序中进行测试。

### 回答2：
在Windows系统下，我们可以使用Python的Matplotlib库和NumPy库编写一个程序来实现这个要求。以下是实现该程序的步骤：

1. 首先，我们需要导入必要的库：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

2. 接下来，我们可以定义一个函数来计算给定天体质量、初始位置和速度的动力学方程。这个函数将根据天体现在的位置和速度来计算下一个时间步长的位置和速度。

def calculate_next_step(mass, position, velocity, time_step):
    gravitational_constant = 6.67430e-11
    acceleration = -gravitational_constant * mass * position / np.linalg.norm(position)**3
    new_position = position + velocity * time_step
    new_velocity = velocity + acceleration * time_step
    return new_position, new_velocity

3. 然后，我们可以定义一个函数来画出天体的轨迹。这个函数将接受初始条件、运行时间和时间步长作为参数，并使用calculate_next_step函数来计算每个时间间隔的位置和速度。

def plot_orbit(initial_position, initial_velocity, mass, run_time, time_step):
    positions = [initial_position]
    velocities = [initial_velocity]
    times = np.arange(0, run_time, time_step)
    
    for t in times:
        position, velocity = calculate_next_step(mass, positions[-1], velocities[-1], time_step)
        positions.append(position)
        velocities.append(velocity)
    
    positions = np.array(positions)
    x = positions[:, 0]
    y = positions[:, 1]
    
    fig, ax = plt.subplots()
    ax.set_aspect('equal')
    
    ax.plot(x, y)
    ax.set_xlabel('x')
    ax.set_ylabel('y')
    ax.set_title('Orbit')
    
    plt.show()

4. 最后，我们可以调用plot_orbit函数来画出四个不同类型的轨道。在每次调用时，我们需要提供适当的初始条件和运行时间。

mass = 1.0
run_time = 10
time_step = 0.01

initial_position = np.array([1, 0])
initial_velocity = np.array([0, 1])
plot_orbit(initial_position, initial_velocity, mass, run_time, time_step)

initial_position = np.array([1, 0])
initial_velocity = np.array([0, 2])
plot_orbit(initial_position, initial_velocity, mass, run_time, time_step)

initial_position = np.array([1, 0])
initial_velocity = np.array([0, 3])
plot_orbit(initial_position, initial_velocity, mass, run_time, time_step)

initial_position = np.array([1, 0])
initial_velocity = np.array([0, 4])
plot_orbit(initial_position, initial_velocity, mass, run_time, time_step)

通过以上步骤，以太阳为参考，我们可以在Windows系统下使用Python编写一个程序，并画出不同轨道随时间演化的动态图。每个子图展示了一个天体绕太阳的轨道，分别为圆形、椭圆、双曲线和抛物线。