Орбитальные уравнения и мощность, необходимая для их выполнения
https://stackoverflow.com/questions/595596
-
09-09-2019 - |
italiano
english
français
española
中国
日本の
العربية
Deutsch
한국어
Português
RussianВопрос
В связи с обсуждением ИТАК, IRC сегодня меня интересует орбитальная механика, и
- Уравнения, необходимые для решения орбитальных задач
- Вычислительная мощность, необходимая для решения сложных задач
Вопрос, в частности, заключается в вычислении того, когда Земля врежется в Солнце (или наоборот, в зависимости от системы отсчета).
Я подозреваю, что, возможно, потребуется рассчитать все гравитационные силы в пределах нашей солнечной системы, что заставляет меня задуматься, какой тип компьютерного кластера требуется, или это можно сделать на одной коробке?
У меня нет опыта, чтобы проводить тест с обратной стороны салфетки, но, возможно, у вас есть?
Кроме того, большое спасибо Гортоку за оригинальное вдохновение (см. Комментарии).
-Адам
Решение
Видишь Проблема с тремя Телами в Википедии.Когда у вас более двух тел в гравитационном поле и вы не можете упростить задачу, это очень сложно :)
Другие советы
При наличии более чем трех тел решение замкнутой формы отсутствует.Существуют различные методы аппроксимации (посмотрите статьи о моделировании N-Body здесь или здесь).В зависимости от того, насколько высокая точность вам потребуется, вам понадобится от семи до сотен тел.Из-за относительного масштаба (по сравнению, скажем, с моделированием галактик) вы не сможете добиться значительного упрощения кластеризации.
Однако, что касается конкретного вопроса, вам также придется поработать над оценками изменений диаметра Солнца.Я думаю, что фаза красного гиганта произойдет раньше, чем распад орбиты, и это сделает диаметр Солнца больше, чем текущая орбита Земли.
Хотя поставленная вами проблема, несомненно, требует значительных вычислений с большой точностью (игнорируя проблемы с фазой красного гиганта, будет ли орбита Земли распадаться на Солнце?), существуют программные средства, легко доступные для выполнения других расчетов небесного пути / орбиты.Вот лишь некоторые из них:
Наконец, хотя программное обеспечение, которое НАСА использует для расчета будущее орбиты и траектории для космических аппаратов и т.д. подпадают под ИТАР ограничений, это, по-видимому, делает некоторые прошлое информация о траекториях, общедоступная для различных тел в нашей солнечной системе, а также для основных прошлых и текущих миссий.Это обрабатывается с помощью Средство навигации и вспомогательной информации (NAIF).
NAIF предоставляет программное обеспечение и данные для вышеуказанной цели:
- Набор инструментов для СПЕЦИЙ (не путать с другим Инструмент ДЛЯ СПЕЦИЙ знакомый каждому специалисту по EE)
- Ядра данных SPICE
Если вы попробуете все вышеперечисленное, то, возможно, узнаете кое-что об орбитальных уравнениях и задействованных вычислительных мощностях.;-)
В одной из лекций Фейнмана он рассказывает о выполнении орбитальных расчетов с помощью компьютеров 1960-х годов и о том, насколько это было хорошо.Ни один компьютер начала 1960-х годов и близко не сравнится по мощности с моим телефоном или DS, а то, что я покупаю для использования в качестве компьютеров, намного мощнее.
У тебя есть компьютеры, друг.Силы также легко рассчитать, поскольку все они гравитационные, а планеты можно рассматривать как точечные массы.Возможно, было бы проще вычислить орбиты планет аналитически и рассматривать гравитационные возмущения как дискретные толчки.Дерзай на это.Если вам нужна помощь, найдите что-нибудь по орбитальной механике или поговорите с физиком или астрономом.
Это не поможет вам определить, когда Земля столкнется с Солнцем, поскольку наша орбита чрезвычайно стабильна.Однако через несколько миллиардов лет Солнце сильно расширится и, возможно, достигнет нашей орбиты.Тем не менее, это может быть забавный проект.
