Astro/moon.c

   1 /**************************************************************************
   2  * moon.c
   3  * Written by Durk Talsma. Started October 1997, for the flight gear project.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   7  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   8  * License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18  *
  19  * $Id$
  20  * (Log is kept at end of this file)
  21  **************************************************************************/
  22
  23
  24 #include <math.h>
  25 #include <GL/glut.h>
  26 #include <XGL/xgl.h>
  27
  28 #include <Astro/orbits.h>
  29 #include <Astro/moon.h>
  30
  31 #include <Aircraft/aircraft.h>
  32 #include <Include/fg_constants.h>
  33 #include <Include/general.h>
  34 #include <Main/views.h>
  35 #include <Time/fg_time.h>
  36 #include <Main/fg_debug.h>
  37
  38 struct CelestialCoord moonPos;
  39
  40 static float xMoon, yMoon, zMoon;
  41 static GLint moon = 0;
  42
  43
  44
  45 /* --------------------------------------------------------------
  46       This section contains the code that calculates the actual
  47       position of the moon in the night sky.
  48 ----------------------------------------------------------------*/
  49 struct CelestialCoord fgCalculateMoon(struct OrbElements params,
  50                                       struct OrbElements sunParams,
  51                                       struct fgTIME t)
  52 {
  53   struct CelestialCoord
  54     geocCoord, topocCoord;
  55
  56   double
  57     eccAnom, ecl, lonecl, latecl, actTime,
  58     xv, yv, v, r, xh, yh, zh, xg, yg, zg, xe, ye, ze,
  59     Ls, Lm, D, F, mpar, gclat, rho, HA, g;
  60
  61   fgAIRCRAFT *a;
  62   fgFLIGHT *f;
  63
  64   a = &current_aircraft;
  65   f = a->flight;
  66
  67   /* calculate the angle between ecliptic and equatorial coordinate
  68    * system, in Radians */
  69   actTime = fgCalcActTime(t);
  70   ecl = ((DEG_TO_RAD * 23.4393) - (DEG_TO_RAD * 3.563E-7) * actTime);
  71   /*ecl = 0.409093 - 6.2186E-9 * actTime; */
  72
  73   /* calculate the eccentric anomaly */
  74   eccAnom = fgCalcEccAnom(params.M, params.e);
  75
  76   /* calculate the moon's distance (r) and  true anomaly (v) */
  77   xv = params.a * ( cos(eccAnom) - params.e);
  78   yv = params.a * ( sqrt(1.0 - params.e*params.e) * sin(eccAnom));
  79   v =atan2(yv, xv);
  80   r = sqrt(xv*xv + yv*yv);
  81
  82   /* estimate the geocentric rectangular coordinates here */
  83   xh = r * (cos (params.N) * cos (v + params.w) -
  84             sin (params.N) * sin (v + params.w) * cos (params.i));
  85   yh = r * (sin (params.N) * cos (v + params.w) +
  86             cos (params.N) * sin (v + params.w) * cos (params.i));
  87   zh = r * (sin(v + params.w) * sin(params.i));
  88
  89   /* calculate the ecliptic latitude and longitude here */
  90   lonecl = atan2( yh, xh);
  91   latecl = atan2( zh, sqrt( xh*xh + yh*yh));
  92
  93   /* calculate a number of perturbations, i.e. disturbances caused by
  94    * the gravitational influence of the sun and the other mayor
  95    * planets. The largest of these even have their own names */
  96   Ls = sunParams.M + sunParams.w;
  97   Lm =    params.M +    params.w + params.N;
  98   D = Lm - Ls;
  99   F = Lm - params.N;
 100
 101   lonecl += DEG_TO_RAD * (
 102                           - 1.274 * sin (params.M - 2*D)                        /* the Evection         */
 103                           + 0.658 * sin (2 * D)                                 /* the Variation        */
 104                           - 0.186 * sin (sunParams.M)                           /* the yearly variation */
 105                           - 0.059 * sin (2*params.M - 2*D)
 106                           - 0.057 * sin (params.M - 2*D + sunParams.M)
 107                           + 0.053 * sin (params.M + 2*D)
 108                           + 0.046 * sin (2*D - sunParams.M)
 109                           + 0.041 * sin (params.M - sunParams.M)
 110                           - 0.035 * sin (D)                                      /* the Parallactic Equation */
 111                           - 0.031 * sin (params.M + sunParams.M)
 112                           - 0.015 * sin (2*F - 2*D)
 113                           + 0.011 * sin (params.M - 4*D)
 114                           );
 115   latecl += DEG_TO_RAD * (
 116                           - 0.173 * sin (F - 2*D)
 117                           - 0.055 * sin (params.M - F - 2*D)
 118                           - 0.046 * sin (params.M + F - 2*D)
 119                           + 0.033 * sin (F + 2*D)
 120                           + 0.017 * sin (2 * params.M + F)
 121                           );
 122
 123   r += (
 124         - 0.58 * cos(params.M - 2*D)
 125         - 0.46 * cos(2*D)
 126         );
 127
 128   xg = r * cos(lonecl) * cos(latecl);
 129   yg = r * sin(lonecl) * cos(latecl);
 130   zg = r *               sin(latecl);
 131
 132   xe  = xg;
 133   ye = yg * cos(ecl) - zg * sin(ecl);
 134   ze = yg * sin(ecl) + zg * cos(ecl);
 135
 136
 137
 138
 139   geocCoord.RightAscension = atan2(ye, xe);
 140   geocCoord.Declination = atan2(ze, sqrt(xe*xe + ye*ye));
 141
 142   /* New since 25 december 1997 */
 143   /* Calculate the moon's topocentric position instead of it's geocentric! */
 144
 145   /* calculate the moon's parrallax, i.e. the apparent size of the
 146    * (equatorial) radius of the Earth, as seen from the moon */
 147   mpar = asin( 1 / r);
 148   gclat = FG_Latitude - 0.083358 * sin (2 * DEG_TO_RAD *  FG_Latitude);
 149   rho = 0.99883 + 0.00167 * cos(2 * DEG_TO_RAD * FG_Latitude);
 150
 151   if (geocCoord.RightAscension < 0)
 152     geocCoord.RightAscension += (2*FG_PI);
 153
 154   HA = t.lst - (3.8197186 * geocCoord.RightAscension);
 155
 156   g = atan (tan(gclat) / cos( (HA / 3.8197186)));
 157
 158
 159
 160   topocCoord.RightAscension = geocCoord.RightAscension -
 161       mpar * rho * cos (gclat) * sin (HA) / cos (geocCoord.Declination);
 162   topocCoord.Declination = geocCoord.Declination -
 163       mpar * rho * sin (gclat) * sin (g - geocCoord.Declination) / sin (g);
 164   return topocCoord;
 165 }
 166
 167
 168 void fgMoonInit( void ) {
 169     GLfloat moonColor[4] = {0.85, 0.75, 0.35, 1.0};
 170     GLfloat black[4] = { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 };
 171
 172     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO, "Initializing the Moon\n");
 173     fgSolarSystemUpdate(&(pltOrbElements[1]), cur_time_params);
 174     moonPos = fgCalculateMoon(pltOrbElements[1], pltOrbElements[0],
 175                               cur_time_params);
 176     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 177               "Moon found at %f (ra), %f (dec)\n", moonPos.RightAscension,
 178               moonPos.Declination);
 179
 180     xMoon = 60000.0 * cos(moonPos.RightAscension) * cos(moonPos.Declination);
 181     yMoon = 60000.0 * sin(moonPos.RightAscension) * cos(moonPos.Declination);
 182     zMoon = 60000.0 * sin(moonPos.Declination);
 183
 184     if (moon) {
 185         xglDeleteLists (moon, 1);
 186     }
 187
 188     moon = xglGenLists (1);
 189     xglNewList (moon, GL_COMPILE);
 190
 191     xglMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT, black);
 192     xglMaterialfv (GL_FRONT, GL_DIFFUSE, moonColor);
 193     xglPushMatrix ();
 194     xglTranslatef (xMoon, yMoon, zMoon);
 195     xglScalef (1400, 1400, 1400);
 196
 197     glutSolidSphere (1.0, 10, 10);
 198     xglPopMatrix ();
 199     xglEndList ();
 200 }
 201
 202
 203 /* Draw the moon */
 204 void fgMoonRender( void ) {
 205     xglCallList(moon);
 206 }
 207
 208
 209 /* $Log$
 210 /* Revision 1.7  1998/02/23 19:07:54  curt
 211 /* Incorporated Durk's Astro/ tweaks.  Includes unifying the sun position
 212 /* calculation code between sun display, and other FG sections that use this
 213 /* for things like lighting.
 214 /*
 215  * Revision 1.6  1998/02/07 15:29:32  curt
 216  * Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
 217  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 218  *
 219  * Revision 1.5  1998/02/02 20:53:21  curt
 220  * To version 0.29
 221  *
 222  * Revision 1.4  1998/01/27 00:47:46  curt
 223  * Incorporated Paul Bleisch's <bleisch@chromatic.com> new debug message
 224  * system and commandline/config file processing code.
 225  *
 226  * Revision 1.3  1998/01/19 19:26:57  curt
 227  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 228  * This should simplify things tremendously.
 229  *
 230  * Revision 1.2  1998/01/19 18:40:16  curt
 231  * Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 232  * when building with the c++ compiler.
 233  *
 234  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:16  curt
 235  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 236  *
 237  * Revision 1.16  1998/01/06 01:20:24  curt
 238  * Tweaks to help building with MSVC++
 239  *
 240  * Revision 1.15  1998/01/05 18:44:35  curt
 241  * Add an option to advance/decrease time from keyboard.
 242  *
 243  * Revision 1.14  1997/12/30 20:47:50  curt
 244  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 245  *
 246  * Revision 1.13  1997/12/30 16:41:00  curt
 247  * Added log at end of file.
 248  *
 249  */