太阳系模拟器

这张黄道面俯视图依克卜勒轨道元素即时计算八大行星的位置，距离采线性比例。缩小可以观察外行星的长周期运动；放大内太阳系，则能看清水星偏心较大的椭圆轨道。

太阳系仪是什么？

太阳系仪是把行星绕太阳的运动按比例画出来的模型。本页这一座依 JPL 的开普勒轨道元素即时计算八大行星的位置，距离采线性比例，从黄道面上方俯视，可以缩放、调整播放速度，也能跳到任何一次逆行。

这张图是从黄道面正上方往下看的。黄道面是什么、为什么行星几乎都在同一平面，黄道面那一课可以把盘面侧过来看。

太阳系仪显示行星怎样绕行；若坐标也跟着转，还会出现五个固定位置。拉格朗日点课程把这张旋转地图展开。

为什么外行星绕太阳这么慢？

因为离太阳越远，轨道越长、公转速度也越慢，这就是开普勒第三定律：公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。水星 88 天绕一圈，海王星要约 165 年，所以播放几个月时内侧行星已换了大半圈，海王星几乎没动。

内侧行星追过外侧行星时，从地球看，被追过的那颗会在星空里倒退走一段。行星为什么会逆行，逆行那一课把这段折返投影到背景恒星上。

画面容得下海王星时，地球几乎只剩一个点

把八颗行星放回接近真实的距离与速度，课本上整齐的一排圆球会立刻变成另一个样子。

课本把太阳系挤得太整齐了

八颗行星排成一列很方便认名字，却容易让人以为间距差不多。真正按轨道距离绘制，火星以内只占很小一块，木星到海王星之间才是太阳系的大部分空间。

内、外太阳系不是两套资料，只是镜头拉近或拉远。近看才能分清地球与火星，拉远才能把天王星和海王星一起放进画面。

海王星的一年比人的一生还长

水星 88 天就绕太阳一圈，海王星却要大约 165 年。外行星路程更长、速度也更慢，播放几个月时内侧行星已经换了大半圈，海王星看起来几乎没动。

逆行、冲和最大距角谈的都是这些相对位置。回到俯视图，通常能看出名词背后是谁在内圈、谁跑得快，以及几个天体排成了什么角度。

差别都在行星彼此怎么换位

挑一天停下来，看地球、火星和木星分别在太阳的哪一侧。再播放几个月，地球很快追过火星，木星只向前挪了一小段。行星的快慢差距，会直接改变它们从地球看来的方向。

逆行、冲和最大距角谈的其实都是这些相对位置。回到这张俯视图，常能看出名词背后只是谁在内圈、谁跑得快，以及三颗天体排成了什么角度。

比例、速度与数据限制

水星轨道的离心率为 0.206，因此椭圆形状较明显，太阳位在其中一个焦点而非中心。图中没有额外放大这项差异，形状直接来自轨道元素与克卜勒方程序。

缩放到外太阳系时，火星与木星之间的散点代表小行星带。界面把内外太阳系的分界放在这里，因为 1.52 AU 至 5.20 AU 是相邻行星轨道间最大的相对空隙。

绕行一圈要多久

以当前速度计算。粗体表示落在 8–40 秒这个看得舒服的区间。

逆行时间轴

点任何一条色带会跳到那次逆行，并自动切到看得清那颗行星的视图。

高速播放与取样

在目前比例下，水星 · 金星 · 地球 · 火星的整条轨道都落在太阳圆面之内。以地球为例，轨道只有几个像素宽，无法用亮点清楚标示位置，因此这些行星改在右下角的内太阳系小图呈现。

比较速度前先看比例尺。内太阳系视图把水星至火星分开，方便追踪相对运动；外太阳系视图保留到海王星的真实距离，所以内侧四颗行星会挤在太阳旁。切换播放速度只会改变日期推进幅度，不会改写轨道或公转周期。

绕行一圈要多久

行星a（AU）绕行一圈要多久
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
常见问题

为什么外行星在太阳系仪里移动得这么慢？

同一个播放速度无法兼顾所有行星。设为 3 天/秒时，水星约 29 秒绕完一圈，海王星却需要约 5.6 小时。这个巨大差距来自克卜勒第三定律：公转周期约随轨道半径的 1.5 次方增加，水星与海王星的周期相差约 680 倍。

高速播放时亮点看似倒退，是真正的逆行吗？

若行星每个画面更新前进超过 90 度，单独的亮点可能因取样不足而看似反向运动。程序会依装置实际更新率把它改画成完整轨道线；30 Hz 手机比 120 Hz 屏幕更早触发这项处理。

这套太阳系仪能计算哪些年代？

本模拟使用的轨道元素适用于 1800–2050 年，因此时间轴也限制在这段期间。若要计算更久远的年代，必须改用包含长期与周期修正项的元素表；近日点进动课使用的就是另一组数据。

相关工具: 行星为什么会逆行 · 黄道面 · 拉格朗日点：为什么望远镜与太空殖民地都谈 L1–L5？ · 托勒密模型与日心模型

轨道元素取自 NASA/JPL「Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets」（Standish & Williams, 1992），适用 1800–2050 年。位置为几何位置，未计入光行时与光行差——这是黄道面的教学图，不是望远镜视野的模拟。

互动式逆行教具早有前人：Nebraska（NAAP）、Foothill AstroSims、New Mexico 大学、SimuFísica、福井大学 NoA、Marble Cafe、jsOrrery。本页未使用他们的程序代码，计算与绘图皆自行实作。