太陽系模擬器

這張黃道面俯視圖依克卜勒軌道元素即時計算八大行星的位置,距離採線性比例。縮小可以觀察外行星的長週期運動;放大內太陽系,則能看清水星偏心較大的橢圓軌道。

比例、速度與資料限制

水星軌道的離心率為 0.206,因此橢圓形狀較明顯,太陽位在其中一個焦點而非中心。圖中沒有額外放大這項差異,形狀直接來自軌道元素與克卜勒方程式。

縮放到外太陽系時,火星與木星之間的散點代表小行星帶。介面把內外太陽系的分界放在這裡,因為 1.52 AU 至 5.20 AU 是相鄰行星軌道間最大的相對空隙。

繞行一圈要多久

以目前速度計算。粗體表示落在 8–40 秒這個看得舒服的區間。

逆行時間軸

點任何一條色帶會跳到那次逆行,並自動切到看得清那顆行星的視圖。

高速播放與取樣

在目前比例下,水星 · 金星 · 地球 · 火星的整條軌道都落在太陽圓面之內。以地球為例,軌道只有幾個像素寬,無法用亮點清楚標示位置,因此這些行星改在右下角的內太陽系小圖呈現。

比較速度前先看比例尺。內太陽系視圖把水星至火星分開,方便追蹤相對運動;外太陽系視圖保留到海王星的真實距離,所以內側四顆行星會擠在太陽旁。切換播放速度只會改變日期推進幅度,不會改寫軌道或公轉週期。

繞行一圈要多久

行星a(AU)繞行一圈要多久
水星0.387 AU0.24 年
金星0.723 AU0.62 年
地球1 AU1 年
火星1.524 AU1.88 年
木星5.203 AU11.86 年
土星9.537 AU29.45 年
天王星19.189 AU84.02 年
海王星30.07 AU164.79 年
常見問題

為什麼外行星在太陽系儀裡移動得這麼慢?

同一個播放速度無法兼顧所有行星。設為 3 天/秒時,水星約 29 秒繞完一圈,海王星卻需要約 5.6 小時。這個巨大差距來自克卜勒第三定律:公轉週期約隨軌道半徑的 1.5 次方增加,水星與海王星的週期相差約 1900 倍。

高速播放時亮點看似倒退,是真正的逆行嗎?

若行星每個畫面更新前進超過 90 度,單獨的亮點可能因取樣不足而看似反向運動。程式會依裝置實際更新率把它改畫成完整軌道線;30 Hz 手機比 120 Hz 螢幕更早觸發這項處理。

這套太陽系儀能計算哪些年代?

本模擬使用的軌道元素適用於 1800–2050 年,因此時間軸也限制在這段期間。若要計算更久遠的年代,必須改用包含長期與週期修正項的元素表;近日點進動課使用的就是另一組資料。

相關工具: 行星為什麼會逆行 · 黃道面 · 托勒密模型與日心模型

軌道元素取自 NASA/JPL「Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets」(Standish & Williams, 1992),適用 1800–2050 年。位置為幾何位置,未計入光行時與光行差——這是黃道面的教學圖,不是望遠鏡視野的模擬。

互動式逆行教具早有前人:Nebraska(NAAP)、Foothill AstroSims、New Mexico 大學、SimuFísica、福井大學 NoA、Marble Cafe、jsOrrery。本頁未使用他們的程式碼,計算與繪圖皆自行實作。