Astro/celestialBody.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * celestialBody.cxx
   3  * Written by Durk Talsma. Originally started October 1997, for distribution
   4  * with the FlightGear project. Version 2 was written in August and
   5  * September 1998. This code is based upon algorithms and data kindly
   6  * provided by Mr. Paul Schlyter. (pausch@saaf.se).
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11  * License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  *
  22  * $Id$
  23  * (Log is kept at end of this file)
  24  **************************************************************************/
  25
  26 #include "celestialBody.hxx"
  27 #include "star.hxx"
  28 #include <Debug/fg_debug.h>
  29
  30 /**************************************************************************
  31  * void CelestialBody::updatePosition(fgTIME *t, Star *ourSun)
  32  *
  33  * Basically, this member function provides a general interface for
  34  * calculating the right ascension and declinaion. This function is
  35  * used for calculating the planetary positions. For the planets, an
  36  * overloaded member function is provided to additionally calculate the
  37  * planet's magnitude.
  38  * The sun and moon have their own overloaded updatePosition member, as their
  39  * position is calculated an a slightly different manner.
  40  *
  41  * arguments:
  42  * fgTIME t: provides the current time.
  43  * Star *ourSun: the sun's position is needed to convert heliocentric
  44  *               coordinates into geocentric coordinates.
  45  *
  46  * return value: none
  47  *
  48  *************************************************************************/
  49 void CelestialBody::updatePosition(fgTIME *t, Star *ourSun)
  50 {
  51   double eccAnom, v, ecl, actTime,
  52     xv, yv, xh, yh, zh, xg, yg, zg, xe, ye, ze;
  53
  54   updateOrbElements(t);
  55   actTime = fgCalcActTime(t);
  56
  57   // calcualate the angle bewteen ecliptic and equatorial coordinate system
  58   ecl = DEG_TO_RAD * (23.4393 - 3.563E-7 *actTime);
  59
  60   eccAnom = fgCalcEccAnom(M, e);  //calculate the eccentric anomaly
  61   xv = a * (cos(eccAnom) - e);
  62   yv = a * (sqrt (1.0 - e*e) * sin(eccAnom));
  63   v = atan2(yv, xv);           // the planet's true anomaly
  64   r = sqrt (xv*xv + yv*yv);    // the planet's distance
  65
  66   // calculate the planet's position in 3D space
  67   xh = r * (cos(N) * cos(v+w) - sin(N) * sin(v+w) * cos(i));
  68   yh = r * (sin(N) * cos(v+w) + cos(N) * sin(v+w) * cos(i));
  69   zh = r * (sin(v+w) * sin(i));
  70
  71   // calculate the ecliptic longitude and latitude
  72   xg = xh + ourSun->getxs();
  73   yg = yh + ourSun->getys();
  74   zg = zh;
  75
  76   xe = xg;
  77   ye = yg * cos(ecl) - zg * sin(ecl);
  78   ze = yg * sin(ecl) + zg * cos(ecl);
  79   rightAscension = atan2(ye, xe);
  80   declination = atan2(ze, sqrt(xe*xe + ye*ye));
  81   fgPrintf(FG_GENERAL, FG_INFO, "Planet found at : %f (ra), %f (dec)\n",
  82            rightAscension, declination);
  83
  84   //calculate some variables specific to calculating the magnitude
  85   //of the planet
  86   R = sqrt (xg*xg + yg*yg + zg*zg);
  87   s = ourSun->getDistance();
  88   FV = RAD_TO_DEG * acos( (r*r + R*R - s*s) / (2*r*R));
  89 };
  90
  91 /****************************************************************************
  92  * double CelestialBody::fgCalcEccAnom(double M, double e)
  93  * this private member calculates the eccentric anomaly of a celestial body,
  94  * given its mean anomaly and eccentricity.
  95  *
  96  * -Mean anomaly: the approximate angle between the perihelion and the current
  97  *  position. this angle increases uniformly with time.
  98  *
  99  * True anomaly: the actual angle between perihelion and current position.
 100  *
 101  * Eccentric anomaly: this is an auxilary angle, used in calculating the true
 102  * anomaly from the mean anomaly.
 103  *
 104  * -eccentricity. Indicates the amount in which the orbit deviates from a
 105  *  circle (0 = circle, 0-1, is ellipse, 1 = parabola, > 1 = hyperbola).
 106  *
 107  * This function is also known as solveKeplersEquation()
 108  *
 109  * arguments:
 110  * M: the mean anomaly
 111  * e: the eccentricity
 112  *
 113  * return value:
 114  * the eccentric anomaly
 115  *
 116  ****************************************************************************/
 117 double CelestialBody::fgCalcEccAnom(double M, double e)
 118 {
 119   double
 120     eccAnom, E0, E1, diff;
 121
 122   eccAnom = M + e * sin(M) * (1.0 + e * cos (M));
 123   // iterate to achieve a greater precision for larger eccentricities
 124   if (e > 0.05)
 125     {
 126       E0 = eccAnom;
 127       do
 128         {
 129           E1 = E0 - (E0 - e * sin(E0) - M) / (1 - e *cos(E0));
 130           diff = fabs(E0 - E1);
 131           E0 = E1;
 132         }
 133       while (diff > (DEG_TO_RAD * 0.001));
 134       return E0;
 135     }
 136   return eccAnom;
 137 }
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