Astro/planets.c

   1 /**************************************************************************
   2  * planets.c
   3  *
   4  * Written 1997 by Durk Talsma, started October, 1997.  For the flight gear
   5  * project.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10  * License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20  *
  21  * $Id$
  22  * (Log is kept at end of this file)
  23  **************************************************************************/
  24
  25
  26 #include <config.h>
  27
  28 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  29 #  include <windows.h>
  30 #endif
  31
  32 #include <GL/glut.h>
  33 #include <XGL/xgl.h>
  34
  35 #include <Astro/orbits.h>
  36 #include <Astro/planets.h>
  37 #include <Astro/sun.h>
  38 #include <Debug/fg_debug.h>
  39 #include <Include/fg_constants.h>
  40 #include <Time/fg_time.h>
  41
  42 GLint planets = 0;
  43
  44 struct CelestialCoord fgCalculatePlanet(struct OrbElements planet,
  45                                         struct OrbElements theSun,
  46                                         struct fgTIME t, int idx)
  47 {
  48     struct CelestialCoord result;
  49
  50     fgSUNPOS SolarPosition;
  51
  52     double eccAnom, r, v, ecl, actTime, R, s, ir, Nr, B, FV, ring_magn,
  53         xv, yv, xh, yh, zh, xg, yg, zg, xe, ye, ze;
  54
  55     actTime = fgCalcActTime(t);
  56     /*calculate the angle between ecliptic and equatorial coordinate system */
  57     ecl = DEG_TO_RAD * (23.4393 - 3.563E-7 * actTime);
  58
  59     /* calculate the eccentric anomaly */
  60     eccAnom  = fgCalcEccAnom(planet.M, planet.e);
  61
  62     /* calculate the planets distance (r) and true anomaly (v) */
  63     xv = planet.a * (cos(eccAnom) - planet.e);
  64     yv = planet.a * (sqrt(1.0 - planet.e*planet.e) * sin(eccAnom));
  65     v = atan2(yv, xv);
  66     r = sqrt ( xv*xv + yv*yv);
  67
  68     /* calculate the planets position in 3-dimensional space */
  69     xh = r * (cos (planet.N) * cos (v + planet.w) -
  70               sin (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  71     yh = r * (sin (planet.N) * cos (v + planet.w) +
  72               cos (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  73     zh = r * ( sin(v+planet.w) * sin(planet.i));
  74
  75     /* calculate the ecliptic longitude and latitude */
  76
  77     xg = xh + solarPosition.xs;
  78     yg = yh + solarPosition.ys;
  79     zg = zh;
  80
  81     xe = xg;
  82     ye = yg * cos(ecl) - zg * sin(ecl);
  83     ze = yg * sin(ecl) + zg * cos(ecl);
  84
  85     result.RightAscension = atan2(ye,xe);
  86     result.Declination = atan2(ze, sqrt(xe*xe + ye*ye));
  87
  88     /* Let's calculate the brightness of the planet */
  89     R = sqrt ( xg*xg + yg*yg + zg*zg);
  90     s = SolarPosition.dist;
  91     FV = acos(  (r*r + R*R - s*s) / (2*r*R));
  92     FV  *= 57.29578;  /* convert radians to degrees */
  93     switch(idx)
  94       {
  95       case 2: /* mercury */
  96         result.magnitude = -0.36 + 5*log10( r*R ) + 0.027 * FV + 2.2E-13 * pow(FV, 6);
  97         break;
  98       case 3: /*venus */
  99         result.magnitude = -4.34 + 5*log10( r*R ) + 0.013 * FV + 4.2E-07 * pow(FV,3);
 100         break;
 101       case 4: /* mars */
 102         result.magnitude = -1.51 + 5*log10( r*R ) + 0.016 * FV;
 103         break;
 104       case 5: /* Jupiter */
 105         result.magnitude = -9.25 + 5*log10( r*R ) + 0.014 * FV;
 106         break;
 107       case 6: /* Saturn */
 108
 109         ir = 0.4897394;
 110         Nr = 2.9585076 + 6.6672E-7*actTime;
 111
 112         B = asin (sin (result.Declination) * cos (ir) -
 113                   cos (result.Declination) * sin (ir) *
 114                   sin (result.RightAscension - Nr));
 115         ring_magn = -2.6 * sin (fabs(B)) + 1.2 * pow(sin(B),2);
 116         result.magnitude = -9.0 + 5*log10( r*R ) + 0.044 * FV + ring_magn;
 117         break;
 118       case 7: /* Uranus */
 119         result.magnitude = -7.15 + 5*log10( r*R) + 0.001 * FV;
 120         break;
 121       case 8:  /* Neptune */
 122         result.magnitude = -6.90 + 5*log10 (r*R) + 0.001 *FV;
 123         break;
 124       default:
 125         fgPrintf( FG_ASTRO, FG_ALERT, "index %d out of range !!!!\n", idx);
 126       }
 127     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 128               "    Planet found at %f (ra), %f (dec)\n",
 129               result.RightAscension, result.Declination);
 130     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 131               "      Geocentric dist     %f\n"
 132               "      Heliocentric dist   %f\n"
 133               "      Distance to the sun %f\n"
 134               "      Phase angle         %f\n"
 135               "      Brightness          %f\n", R, r, s, FV, result.magnitude);
 136     return result;
 137 }
 138
 139
 140 void fgPlanetsInit( void )
 141 {
 142   struct fgLIGHT *l;
 143   int i;
 144   struct CelestialCoord pltPos;
 145   double magnitude;
 146
 147   l = &cur_light_params;
 148   /* if the display list was already built during a previous init,
 149      then recycle it */
 150
 151   if (planets) {
 152       xglDeleteLists(planets, 1);
 153   }
 154
 155   planets = xglGenLists(1);
 156   xglNewList( planets, GL_COMPILE );
 157   xglBegin( GL_POINTS );
 158
 159
 160   /* Add the planets to all four display lists */
 161   for ( i = 2; i < 9; i++ ) {
 162     fgSolarSystemUpdate(&(pltOrbElements[i]), cur_time_params);
 163     pltPos = fgCalculatePlanet(pltOrbElements[i],
 164                                pltOrbElements[0], cur_time_params, i);
 165
 166     magnitude = (0.0 - pltPos.magnitude) / 5.0 + 1.0;
 167
 168     /* scale magnitudes again so they look ok */
 169     /* magnitude =
 170        magnitude * 0.7 + (((FG_STAR_LEVELS - 1) - i) * 0.1); */
 171
 172     /* the following statement could be made a little more sopisticated
 173        for the moment: Stick to this one */
 174     magnitude = magnitude * 0.7 + (3 * 0.1);
 175     if ( magnitude > 1.0 ) { magnitude = 1.0; }
 176     if ( magnitude < 0.0 ) { magnitude = 0.0; }
 177
 178     /* Add planets to the display list, based on sun_angle and current
 179        magnitude It's pretty experimental... */
 180
 181     if ((double) (l->sun_angle - FG_PI_2) >
 182         ((magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD))
 183         {
 184             xglColor3f (magnitude, magnitude, magnitude);
 185             printf ("Sun Angle to Horizon (in Rads) = %f\n",
 186                     (double) (l->sun_angle - FG_PI_2));
 187             printf ("Transformed Magnitude is :%f  %f\n",
 188                     magnitude, (magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD);
 189
 190             xglVertex3f (50000.0 * cos (pltPos.RightAscension) *
 191                          cos (pltPos.Declination),
 192                          50000.0 * sin (pltPos.RightAscension) *
 193                          cos (pltPos.Declination),
 194                          50000.0 * sin (pltPos.Declination));
 195         }
 196   }
 197   xglEnd();
 198   xglEndList();
 199
 200 }
 201
 202
 203 void fgPlanetsRender( void ) {
 204         xglCallList(planets);
 205 }
 206
 207
 208 /* $Log$
 209 /* Revision 1.9  1998/04/18 04:13:57  curt
 210 /* Moved fg_debug.c to it's own library.
 211 /*
 212  * Revision 1.8  1998/04/03 21:52:50  curt
 213  * Converting to Gnu autoconf system.
 214  *
 215  * Revision 1.7  1998/02/23 19:07:55  curt
 216  * Incorporated Durk's Astro/ tweaks.  Includes unifying the sun position
 217  * calculation code between sun display, and other FG sections that use this
 218  * for things like lighting.
 219  *
 220  * Revision 1.6  1998/02/12 21:59:36  curt
 221  * Incorporated code changes contributed by Charlie Hotchkiss
 222  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 223  *
 224  * Revision 1.5  1998/02/03 23:20:12  curt
 225  * Lots of little tweaks to fix various consistency problems discovered by
 226  * Solaris' CC.  Fixed a bug in fg_debug.c with how the fgPrintf() wrapper
 227  * passed arguments along to the real printf().  Also incorporated HUD changes
 228  * by Michele America.
 229  *
 230  * Revision 1.4  1998/02/02 20:53:23  curt
 231  * To version 0.29
 232  *
 233  * Revision 1.3  1998/01/27 00:47:47  curt
 234  * Incorporated Paul Bleisch's <bleisch@chromatic.com> new debug message
 235  * system and commandline/config file processing code.
 236  *
 237  * Revision 1.2  1998/01/19 19:26:59  curt
 238  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 239  * This should simplify things tremendously.
 240  *
 241  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:18  curt
 242  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 243  *
 244  * Revision 1.4  1997/12/30 20:47:52  curt
 245  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 246  *
 247  * Revision 1.3  1997/12/30 16:36:52  curt
 248  * Merged in Durk's changes ...
 249  *
 250  * Revision 1.2  1997/12/12 21:41:29  curt
 251  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 252  *
 253  * Revision 1.1  1997/10/25 03:16:10  curt
 254  * Initial revision of code contributed by Durk Talsma.
 255  *
 256  */
 257
 258