Astro/planets.cxx

   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 HAVE_CONFIG_H
  27 #  include <config.h>
  28 #endif
  29
  30 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  31 #  include <windows.h>
  32 #endif
  33
  34 #include <GL/glut.h>
  35 #include <XGL/xgl.h>
  36
  37 #include <Debug/fg_debug.h>
  38 #include <Include/fg_constants.h>
  39 #include <Time/fg_time.hxx>
  40 #include <Time/light.hxx>
  41
  42 #include "orbits.hxx"
  43 #include "planets.hxx"
  44 #include "sun.hxx"
  45
  46 GLint planets = 0;
  47
  48 struct CelestialCoord fgCalculatePlanet(struct OrbElements planet,
  49                                         struct OrbElements theSun,
  50                                         fgTIME t, int idx)
  51 {
  52     struct CelestialCoord result;
  53
  54     fgSUNPOS SolarPosition;
  55
  56     double eccAnom, r, v, ecl, actTime, R, s, ir, Nr, B, FV, ring_magn,
  57         xv, yv, xh, yh, zh, xg, yg, zg, xe, ye, ze;
  58
  59     actTime = fgCalcActTime(t);
  60     /*calculate the angle between ecliptic and equatorial coordinate system */
  61     ecl = DEG_TO_RAD * (23.4393 - 3.563E-7 * actTime);
  62
  63     /* calculate the eccentric anomaly */
  64     eccAnom  = fgCalcEccAnom(planet.M, planet.e);
  65
  66     /* calculate the planets distance (r) and true anomaly (v) */
  67     xv = planet.a * (cos(eccAnom) - planet.e);
  68     yv = planet.a * (sqrt(1.0 - planet.e*planet.e) * sin(eccAnom));
  69     v = atan2(yv, xv);
  70     r = sqrt ( xv*xv + yv*yv);
  71
  72     /* calculate the planets position in 3-dimensional space */
  73     xh = r * (cos (planet.N) * cos (v + planet.w) -
  74               sin (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  75     yh = r * (sin (planet.N) * cos (v + planet.w) +
  76               cos (planet.N) * sin (v + planet.w) * cos (planet.i));
  77     zh = r * ( sin(v+planet.w) * sin(planet.i));
  78
  79     /* calculate the ecliptic longitude and latitude */
  80
  81     xg = xh + solarPosition.xs;
  82     yg = yh + solarPosition.ys;
  83     zg = zh;
  84
  85     xe = xg;
  86     ye = yg * cos(ecl) - zg * sin(ecl);
  87     ze = yg * sin(ecl) + zg * cos(ecl);
  88
  89     result.RightAscension = atan2(ye,xe);
  90     result.Declination = atan2(ze, sqrt(xe*xe + ye*ye));
  91
  92     /* Let's calculate the brightness of the planet */
  93     R = sqrt ( xg*xg + yg*yg + zg*zg);
  94     s = SolarPosition.dist;
  95     FV = acos(  (r*r + R*R - s*s) / (2*r*R));
  96     FV  *= 57.29578;  /* convert radians to degrees */
  97     switch(idx)
  98       {
  99       case 2: /* mercury */
 100         result.magnitude = -0.36 + 5*log10( r*R ) + 0.027 * FV + 2.2E-13 * pow(FV, 6);
 101         break;
 102       case 3: /*venus */
 103         result.magnitude = -4.34 + 5*log10( r*R ) + 0.013 * FV + 4.2E-07 * pow(FV,3);
 104         break;
 105       case 4: /* mars */
 106         result.magnitude = -1.51 + 5*log10( r*R ) + 0.016 * FV;
 107         break;
 108       case 5: /* Jupiter */
 109         result.magnitude = -9.25 + 5*log10( r*R ) + 0.014 * FV;
 110         break;
 111       case 6: /* Saturn */
 112
 113         ir = 0.4897394;
 114         Nr = 2.9585076 + 6.6672E-7*actTime;
 115
 116         B = asin (sin (result.Declination) * cos (ir) -
 117                   cos (result.Declination) * sin (ir) *
 118                   sin (result.RightAscension - Nr));
 119         ring_magn = -2.6 * sin (fabs(B)) + 1.2 * pow(sin(B),2);
 120         result.magnitude = -9.0 + 5*log10( r*R ) + 0.044 * FV + ring_magn;
 121         break;
 122       case 7: /* Uranus */
 123         result.magnitude = -7.15 + 5*log10( r*R) + 0.001 * FV;
 124         break;
 125       case 8:  /* Neptune */
 126         result.magnitude = -6.90 + 5*log10 (r*R) + 0.001 *FV;
 127         break;
 128       default:
 129         fgPrintf( FG_ASTRO, FG_ALERT, "index %d out of range !!!!\n", idx);
 130       }
 131     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 132               "    Planet found at %f (ra), %f (dec)\n",
 133               result.RightAscension, result.Declination);
 134     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_DEBUG,
 135               "      Geocentric dist     %f\n"
 136               "      Heliocentric dist   %f\n"
 137               "      Distance to the sun %f\n"
 138               "      Phase angle         %f\n"
 139               "      Brightness          %f\n", R, r, s, FV, result.magnitude);
 140     return result;
 141 }
 142
 143
 144 void fgPlanetsInit( void )
 145 {
 146   fgLIGHT *l;
 147   int i;
 148   struct CelestialCoord pltPos;
 149   double magnitude;
 150
 151   l = &cur_light_params;
 152   /* if the display list was already built during a previous init,
 153      then recycle it */
 154
 155   if (planets) {
 156       xglDeleteLists(planets, 1);
 157   }
 158
 159   planets = xglGenLists(1);
 160   xglNewList( planets, GL_COMPILE );
 161   xglBegin( GL_POINTS );
 162
 163
 164   /* Add the planets to all four display lists */
 165   for ( i = 2; i < 9; i++ ) {
 166     fgSolarSystemUpdate(&(pltOrbElements[i]), cur_time_params);
 167     pltPos = fgCalculatePlanet(pltOrbElements[i],
 168                                pltOrbElements[0], cur_time_params, i);
 169
 170     magnitude = (0.0 - pltPos.magnitude) / 5.0 + 1.0;
 171
 172     /* scale magnitudes again so they look ok */
 173     /* magnitude =
 174        magnitude * 0.7 + (((FG_STAR_LEVELS - 1) - i) * 0.1); */
 175
 176     /* the following statement could be made a little more sopisticated
 177        for the moment: Stick to this one */
 178     magnitude = magnitude * 0.7 + (3 * 0.1);
 179     if ( magnitude > 1.0 ) { magnitude = 1.0; }
 180     if ( magnitude < 0.0 ) { magnitude = 0.0; }
 181
 182     /* Add planets to the display list, based on sun_angle and current
 183        magnitude It's pretty experimental... */
 184
 185     if ((double) (l->sun_angle - FG_PI_2) >
 186         ((magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD))
 187         {
 188             xglColor3f (magnitude, magnitude, magnitude);
 189             printf ("Sun Angle to Horizon (in Rads) = %f\n",
 190                     (double) (l->sun_angle - FG_PI_2));
 191             printf ("Transformed Magnitude is :%f  %f\n",
 192                     magnitude, (magnitude - 1.0) * -20 * DEG_TO_RAD);
 193
 194             xglVertex3f (50000.0 * cos (pltPos.RightAscension) *
 195                          cos (pltPos.Declination),
 196                          50000.0 * sin (pltPos.RightAscension) *
 197                          cos (pltPos.Declination),
 198                          50000.0 * sin (pltPos.Declination));
 199         }
 200   }
 201   xglEnd();
 202   xglEndList();
 203
 204 }
 205
 206
 207 void fgPlanetsRender( void ) {
 208         xglCallList(planets);
 209 }
 210
 211
 212 /* $Log$
 213 /* Revision 1.5  1998/04/28 01:19:01  curt
 214 /* Type-ified fgTIME and fgVIEW
 215 /*
 216  * Revision 1.4  1998/04/26 05:10:01  curt
 217  * "struct fgLIGHT" -> "fgLIGHT" because fgLIGHT is typedef'd.
 218  *
 219  * Revision 1.3  1998/04/25 22:06:25  curt
 220  * Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
 221  *
 222  * Revision 1.2  1998/04/24 00:45:02  curt
 223  * Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
 224  * Fixed a bug when generating sky colors.
 225  *
 226  * Revision 1.1  1998/04/22 13:21:31  curt
 227  * C++ - ifing the code a bit.
 228  *
 229  * Revision 1.9  1998/04/18 04:13:57  curt
 230  * Moved fg_debug.c to it's own library.
 231  *
 232  * Revision 1.8  1998/04/03 21:52:50  curt
 233  * Converting to Gnu autoconf system.
 234  *
 235  * Revision 1.7  1998/02/23 19:07:55  curt
 236  * Incorporated Durk's Astro/ tweaks.  Includes unifying the sun position
 237  * calculation code between sun display, and other FG sections that use this
 238  * for things like lighting.
 239  *
 240  * Revision 1.6  1998/02/12 21:59:36  curt
 241  * Incorporated code changes contributed by Charlie Hotchkiss
 242  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 243  *
 244  * Revision 1.5  1998/02/03 23:20:12  curt
 245  * Lots of little tweaks to fix various consistency problems discovered by
 246  * Solaris' CC.  Fixed a bug in fg_debug.c with how the fgPrintf() wrapper
 247  * passed arguments along to the real printf().  Also incorporated HUD changes
 248  * by Michele America.
 249  *
 250  * Revision 1.4  1998/02/02 20:53:23  curt
 251  * To version 0.29
 252  *
 253  * Revision 1.3  1998/01/27 00:47:47  curt
 254  * Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
 255  * system and commandline/config file processing code.
 256  *
 257  * Revision 1.2  1998/01/19 19:26:59  curt
 258  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 259  * This should simplify things tremendously.
 260  *
 261  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:18  curt
 262  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 263  *
 264  * Revision 1.4  1997/12/30 20:47:52  curt
 265  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 266  *
 267  * Revision 1.3  1997/12/30 16:36:52  curt
 268  * Merged in Durk's changes ...
 269  *
 270  * Revision 1.2  1997/12/12 21:41:29  curt
 271  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 272  *
 273  * Revision 1.1  1997/10/25 03:16:10  curt
 274  * Initial revision of code contributed by Durk Talsma.
 275  *
 276  */
 277
 278