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 #ifdef WIN32
  27 #  include <windows.h>
  28 #endif
  29
  30 #include <GL/glut.h>
  31 #include <XGL/xgl.h>
  32
  33 #include <Time/fg_time.h>
  34 #include <Astro/orbits.h>
  35 #include <Astro/planets.h>
  36 #include <Astro/sun.h>
  37 #include <Include/fg_constants.h>
  38 #include <Main/fg_debug.h>
  39
  40 GLint planets = 0;
  41
  42 struct CelestialCoord fgCalculatePlanet(struct OrbElements planet,
  43                                         struct OrbElements theSun,
  44                                         struct fgTIME t, int idx)
  45 {
  46     struct CelestialCoord result;
  47
  48     fgSUNPOS SolarPosition;
  49
  50     double eccAnom, r, v, ecl, actTime, R, s, ir, Nr, B, FV, ring_magn,
  51         xv, yv, xh, yh, zh, xg, yg, zg, xe, ye, ze;
  52
  53     actTime = fgCalcActTime(t);
  54     /*calculate the angle between ecliptic and equatorial coordinate system */
  55     ecl = DEG_TO_RAD * (23.4393 - 3.563E-7 * actTime);
  56
  57     /* calculate the eccentric anomaly */
  58     eccAnom  = fgCalcEccAnom(planet.M, planet.e);
  59
  60     /* calculate the planets distance (r) and true anomaly (v) */
  61     xv = planet.a * (cos(eccAnom) - planet.e);
  62     yv = planet.a * (sqrt(1.0 - planet.e*planet.e) * sin(eccAnom));
  63     v = atan2(yv, xv);
  64     r = sqrt ( xv*xv + yv*yv);
  65
  66     /* calculate the planets position in 3-dimensional space */
  67     xh = r * (cos (planet.N) * cos (v + planet.w) -
  68               sin (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  69     yh = r * (sin (planet.N) * cos (v + planet.w) +
  70               cos (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  71     zh = r * ( sin(v+planet.w) * sin(planet.i));
  72
  73     /* calculate the ecliptic longitude and latitude */
  74
  75     xg = xh + solarPosition.xs;
  76     yg = yh + solarPosition.ys;
  77     zg = zh;
  78
  79     xe = xg;
  80     ye = yg * cos(ecl) - zg * sin(ecl);
  81     ze = yg * sin(ecl) + zg * cos(ecl);
  82
  83     result.RightAscension = atan2(ye,xe);
  84     result.Declination = atan2(ze, sqrt(xe*xe + ye*ye));
  85
  86     /* Let's calculate the brightness of the planet */
  87     R = sqrt ( xg*xg + yg*yg + zg*zg);
  88     s = SolarPosition.dist;
  89     FV = acos(  (r*r + R*R - s*s) / (2*r*R));
  90     FV  *= 57.29578;  /* convert radians to degrees */
  91     switch(idx)
  92       {
  93       case 2: /* mercury */
  94         result.magnitude = -0.36 + 5*log10( r*R ) + 0.027 * FV + 2.2E-13 * pow(FV, 6);
  95         break;
  96       case 3: /*venus */
  97         result.magnitude = -4.34 + 5*log10( r*R ) + 0.013 * FV + 4.2E-07 * pow(FV,3);
  98         break;
  99       case 4: /* mars */
 100         result.magnitude = -1.51 + 5*log10( r*R ) + 0.016 * FV;
 101         break;
 102       case 5: /* Jupiter */
 103         result.magnitude = -9.25 + 5*log10( r*R ) + 0.014 * FV;
 104         break;
 105       case 6: /* Saturn */
 106
 107         ir = 0.4897394;
 108         Nr = 2.9585076 + 6.6672E-7*actTime;
 109
 110         B = asin (sin (result.Declination) * cos (ir) -
 111                   cos (result.Declination) * sin (ir) *
 112                   sin (result.RightAscension - Nr));
 113         ring_magn = -2.6 * sin (fabs(B)) + 1.2 * pow(sin(B),2);
 114         result.magnitude = -9.0 + 5*log10( r*R ) + 0.044 * FV + ring_magn;
 115         break;
 116       case 7: /* Uranus */
 117         result.magnitude = -7.15 + 5*log10( r*R) + 0.001 * FV;
 118         break;
 119       case 8:  /* Neptune */
 120         result.magnitude = -6.90 + 5*log10 (r*R) + 0.001 *FV;
 121         break;
 122       default:
 123         fgPrintf( FG_ASTRO, FG_ALERT, "index %d out of range !!!!\n", idx);
 124       }
 125     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 126               "    Planet found at %f (ra), %f (dec)\n",
 127               result.RightAscension, result.Declination);
 128     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 129               "      Geocentric dist     %f\n"
 130               "      Heliocentric dist   %f\n"
 131               "      Distance to the sun %f\n"
 132               "      Phase angle         %f\n"
 133               "      Brightness          %f\n", R, r, s, FV, result.magnitude);
 134     return result;
 135 }
 136
 137
 138 void fgPlanetsInit( void )
 139 {
 140   struct fgLIGHT *l;
 141   int i;
 142   struct CelestialCoord pltPos;
 143   double magnitude;
 144
 145   l = &cur_light_params;
 146   /* if the display list was already built during a previous init,
 147      then recycle it */
 148
 149   if (planets) {
 150       xglDeleteLists(planets, 1);
 151   }
 152
 153   planets = xglGenLists(1);
 154   xglNewList( planets, GL_COMPILE );
 155   xglBegin( GL_POINTS );
 156
 157
 158   /* Add the planets to all four display lists */
 159   for ( i = 2; i < 9; i++ ) {
 160     fgSolarSystemUpdate(&(pltOrbElements[i]), cur_time_params);
 161     pltPos = fgCalculatePlanet(pltOrbElements[i],
 162                                pltOrbElements[0], cur_time_params, i);
 163
 164     magnitude = (0.0 - pltPos.magnitude) / 5.0 + 1.0;
 165
 166     /* scale magnitudes again so they look ok */
 167     /* magnitude =
 168        magnitude * 0.7 + (((FG_STAR_LEVELS - 1) - i) * 0.1); */
 169
 170     /* the following statement could be made a little more sopisticated
 171        for the moment: Stick to this one */
 172     magnitude = magnitude * 0.7 + (3 * 0.1);
 173     if ( magnitude > 1.0 ) { magnitude = 1.0; }
 174     if ( magnitude < 0.0 ) { magnitude = 0.0; }
 175
 176     /* Add planets to the display list, based on sun_angle and current
 177        magnitude It's pretty experimental... */
 178
 179     if ((double) (l->sun_angle - FG_PI_2) >
 180         ((magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD))
 181         {
 182             xglColor3f (magnitude, magnitude, magnitude);
 183             printf ("Sun Angle to Horizon (in Rads) = %f\n",
 184                     (double) (l->sun_angle - FG_PI_2));
 185             printf ("Transformed Magnitude is :%f  %f\n",
 186                     magnitude, (magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD);
 187
 188             xglVertex3f (50000.0 * cos (pltPos.RightAscension) *
 189                          cos (pltPos.Declination),
 190                          50000.0 * sin (pltPos.RightAscension) *
 191                          cos (pltPos.Declination),
 192                          50000.0 * sin (pltPos.Declination));
 193         }
 194   }
 195   xglEnd();
 196   xglEndList();
 197
 198 }
 199
 200
 201 void fgPlanetsRender( void ) {
 202         xglCallList(planets);
 203 }
 204
 205
 206 /* $Log$
 207 /* Revision 1.7  1998/02/23 19:07:55  curt
 208 /* Incorporated Durk's Astro/ tweaks.  Includes unifying the sun position
 209 /* calculation code between sun display, and other FG sections that use this
 210 /* for things like lighting.
 211 /*
 212  * Revision 1.6  1998/02/12 21:59:36  curt
 213  * Incorporated code changes contributed by Charlie Hotchkiss
 214  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 215  *
 216  * Revision 1.5  1998/02/03 23:20:12  curt
 217  * Lots of little tweaks to fix various consistency problems discovered by
 218  * Solaris' CC.  Fixed a bug in fg_debug.c with how the fgPrintf() wrapper
 219  * passed arguments along to the real printf().  Also incorporated HUD changes
 220  * by Michele America.
 221  *
 222  * Revision 1.4  1998/02/02 20:53:23  curt
 223  * To version 0.29
 224  *
 225  * Revision 1.3  1998/01/27 00:47:47  curt
 226  * Incorporated Paul Bleisch's <bleisch@chromatic.com> new debug message
 227  * system and commandline/config file processing code.
 228  *
 229  * Revision 1.2  1998/01/19 19:26:59  curt
 230  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 231  * This should simplify things tremendously.
 232  *
 233  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:18  curt
 234  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 235  *
 236  * Revision 1.4  1997/12/30 20:47:52  curt
 237  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 238  *
 239  * Revision 1.3  1997/12/30 16:36:52  curt
 240  * Merged in Durk's changes ...
 241  *
 242  * Revision 1.2  1997/12/12 21:41:29  curt
 243  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 244  *
 245  * Revision 1.1  1997/10/25 03:16:10  curt
 246  * Initial revision of code contributed by Durk Talsma.
 247  *
 248  */
 249
 250