Tạo thủ tục hệ thống hành tinh bán đúng

Vì vậy, có rất nhiều tài nguyên bạn có thể tìm thấy thông qua Google hoặc sử dụng tìm kiếm ở đây về cách tạo thủ tục tạo ra cả một thiên hà. Nhưng tôi không thể tìm thấy bất kỳ nguồn lực tốt nào về cách tạo ra các hệ thống hành tinh tuân theo các tiêu chí sau:

Các hệ thống không phải là mô phỏng chính xác các quỹ đạo nhưng phải gần với các quỹ đạo hợp lý. Tôi không quan tâm đến bất kỳ mô phỏng nào quan tâm đến việc hệ thống có thể trông như thế nào trong 200 nghìn năm nữa, quỹ đạo có thể là đá rắn. Vấn đề chính tôi gặp phải là làm thế nào để tạo ngẫu nhiên một hệ thống có thể được coi là hợp lý. Điều này trở nên đặc biệt thú vị khi bạn có một hệ thống với một ngôi sao nhị phân.

Chỉ cần tạo ngẫu nhiên các quỹ đạo sẽ không tạo thành một hệ thống hợp lý, bạn sẽ kết thúc với các quỹ đạo rõ ràng không hoạt động. Vâng, tôi biết về vấn đề cơ thể N :) nhưng điều này không giúp tôi, ít nhất là tôi nghĩ vậy, để giải quyết vấn đề tạo ra một hệ thống hợp lý theo thủ tục?

Tôi nghĩ rằng bạn chỉ có thể ngẫu nhiên sinh ra các hành tinh trên quỹ đạo của chúng và cho chúng một khối lượng và sau đó sử dụng toán học cơ thể N để tính toán xem chúng có hợp lệ hay không, nếu không bắt đầu lại và tạo ngẫu nhiên các quỹ đạo mới cho đến khi bạn có được thứ gì đó phù hợp , nhưng điều này sẽ rất không hiệu quả.

Để tạo ra một hệ mặt trời hợp lý, đảm bảo mọi quỹ đạo đều nằm trong phạm vi ảnh hưởng của cơ thể cha mẹ, nhưng không nằm trong phạm vi quả cầu đồi hoặc giới hạn roche của một cơ thể khác.

Phạm vi ảnh hưởng là bán kính tối đa xung quanh một hành tinh nơi có thể dự kiến ​​các vệ tinh ổn định.

Các giới hạn Roche là bán kính quỹ đạo tối thiểu một thiên thể có thể có xung quanh khác. Khi nó ở trên quỹ đạo thấp hơn, nó vỡ ra và trở thành một vòng tròn.

Các lĩnh vực đồi là có liên quan khi bạn muốn ngăn để tạo ra hai vệ tinh xung quanh cơ thể cùng có quỹ đạo rất gần. Đó là phạm vi giữa bán kính quỹ đạo tối thiểu và tối đa mà một hành tinh "chiếm giữ".

Tất cả ba giá trị có thể được tính từ bán kính khối lượng và quỹ đạo với các công thức trong các bài viết Wikipedia được liên kết.

Vì vậy, sau đó tôi sẽ thử thuật toán sau:

1. Tạo một số lượng ngẫu nhiên các thiên thể với bán kính và khối lượng quỹ đạo ngẫu nhiên. Bán kính và khối lượng phải ở trên thang logarit.
2. Bắt đầu từ hầu hết đến lớn nhất, tính toán quả cầu đồi của mỗi hành tinh. Bất kỳ hành tinh nào nhỏ hơn trong quả cầu đồi của một hành tinh lớn hơn sẽ trở thành mặt trăng của hành tinh đó. Tạo ngẫu nhiên bán kính quỹ đạo của mặt trăng xung quanh bố mẹ với phân bố logarit giữa 0 và phạm vi ảnh hưởng của bố mẹ.
3. Thực hiện bước 2 cho tất cả các hệ mặt trăng để giải quyết xung đột hình cầu trên mặt trăng. Việc một mặt trăng có thể có một vệ tinh ổn định hay không là vấn đề tranh luận trong cộng đồng thiên văn học (không có ví dụ nào được biết đến trong hệ mặt trời của chúng ta). Khi bạn không muốn bất kỳ mặt trăng nào, chỉ cần xóa mặt trăng nhỏ hơn hoặc đặt nó trên một quỹ đạo ngẫu nhiên khác.
4. Kiểm tra giới hạn Roche của mọi đối tượng xung quanh cha mẹ của nó. Khi nó ở dưới giới hạn roche, chuyển đổi nó thành một vòng (hoặc chỉ cần xóa nó).

Điều này bao gồm các hệ thống sao đơn, nhưng không bao gồm hệ thống sao nhị phân . Một hệ sao nhị phân có hai sao quay quanh một barycenter chung. Các hành tinh có thể quay quanh một trong các ngôi sao (quỹ đạo loại S) hoặc barycenter chung trên quỹ đạo rất rộng (quỹ đạo loại P).

Nếu bạn muốn có một hệ thống sao nhị phân, tôi khuyên bạn nên tạo ngôi sao thứ hai dưới dạng một vệ tinh khác xung quanh ngôi sao chính lúc đầu. Bất cứ thứ gì trong quả cầu đồi của ngôi sao thứ hai đều quay quanh ngôi sao thứ hai và bất cứ thứ gì có bán kính nhỏ hơn quả cầu đồi của ngôi sao thứ hai đều quay quanh ngôi sao thứ nhất. Tính toán barycenter và có cả hai ngôi sao với quỹ đạo mặt trăng của chúng. Bất cứ thứ gì có độ lớn lớn hơn quả cầu đồi đều quay quanh barycenter của hai ngôi sao (quỹ đạo loại P).

Các hệ sao n-ary nhị phân và lớn hơn chỉ ổn định khi các sao ngoài thứ 2 rất nhỏ so với các sao khác. Những ngôi sao bổ sung này nên được xử lý giống như bất kỳ hành tinh nào khác.

Đơn giản hóa thành vật lý 2 cơ thể. Vật lý cơ thể N nói chung là hỗn loạn và bạn không thể mô phỏng chúng theo quỹ đạo ổn định.

Sao đơn

Đối với các hệ thống có một ngôi sao duy nhất, tôi sẽ bỏ qua vấn đề về cơ thể N và chỉ tạo ra một tập hợp các hành tinh phân bố thô trong khoảng cách hình học tăng dần từ mặt trời . Có lẽ bạn có thể có một quy tắc rằng nếu một Hành tinh đặc biệt lớn được tạo ra, bất kỳ người hàng xóm nào ở quá gần sẽ bị mất ổn định và tạo thành vành đai tiểu hành tinh .

Các hành tinh gần ngôi sao không nhất thiết phải là đá như trường hợp trong hệ mặt trời của chúng ta .

Khối lượng, khoảng cách và tốc độ quỹ đạo của một hành tinh được liên kết với nhau - khi bạn chọn ngẫu nhiên các giá trị, làm cho một trong số chúng (có thể là tốc độ quỹ đạo) phụ thuộc vào hai hành tinh kia.

Sao nhị phân

Tôi thực sự không biết gì về các sao nhị phân có thể ở được trước đây trước khi kiểm tra Wikipedia cho câu trả lời này, vì vậy hãy đọc Habitability_of_binary_star_systems nơi tôi có một số các số này.

1. Trong các hành tinh không tuần hoàn (hành tinh chỉ quay quanh một trong số các ngôi sao trong hệ nhị phân), nếu khoảng cách của một hành tinh đến hành tinh chính của nó vượt quá 1/5 so với cách tiếp cận gần nhất của ngôi sao kia, sự ổn định quỹ đạo không được đảm bảo. Điều này có nghĩa là nếu Sao A và B tạo thành một hệ nhị phân có khoảng cách AB , bạn có thể có quỹ đạo hành tinh ổn định xung quanh A hoặc B ở khoảng cách gần hơn 0,2 * AB . Đối với các hệ thống này, tôi lại sử dụng vật lý 2 cơ thể như một xấp xỉ.

2. Trong các hệ thống tuần hoàn, miễn là hành tinh này cách xa cặp nhị phân gấp 2-4 lần so với chúng, bạn lại có thể coi đây là vấn đề 2 cơ thể trong đó hành tinh quay quanh tâm khối lượng của hai người sao

3. Bạn cũng có thể có các hành tinh quay quanh các điểm Lagrange L4 và L5 của hệ thống nhị phân . Tôi chỉ thấy các cuộc thảo luận về vấn đề này trong các thiết lập khoa học viễn tưởng - Tôi nghĩ rằng chỉ có các vật thể có kích thước tiểu hành tinh được biết là chiếm các điểm hành tinh Lagrange trong hệ mặt trời của chúng ta, mặc dù chúng có thể hữu ích cho tàu vũ trụ. Về mặt kỹ thuật, một trong những ngôi sao cần phải lớn hơn đáng kể so với các điểm khác để các điểm này ổn định , nhưng tùy thuộc vào mức độ bạn muốn để vật lý thực sự cản trở thiết lập trò chơi của bạn.

Đây là một nhận xét dài để bổ sung cho câu trả lời hiện có.

Cho đủ thời gian, một hệ hành tinh trở thành chủ yếu là phẳng. Bạn cũng có thể đơn giản hóa mô phỏng của mình bằng cách đặt nó thành mặt phẳng ngay từ đầu. Sau đó, bạn có thể hoàn thành phần còn lại với phương trình Binet , ít nhất là nếu bạn đang sử dụng đơn giản hóa 2 cơ thể mà Jimmy đề xuất. Nếu bạn bỏ qua thuyết tương đối rộng, giải pháp là phân tích; nếu bạn không, bạn sẽ cần một cái gì đó như Runge-Kutta.