首页 / 可视化工具 / N体引力模拟

控制面板

预设场景

统计信息

天体数量 0
总能量 0.00
能量守恒 100.00%
最大速度 0.00
模拟时间 0.00

操作说明

  • 在画布上点击并拖动来添加天体
  • 拖动线的长度表示初始速度
  • 拖动方向表示速度方向
  • 选择预设场景快速开始
  • 实时查看能量守恒状态

牛顿万有引力定律

F = G·m₁·m₂/r²,任意两个质点之间存在相互吸引力,力的大小与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。

N体问题

N体问题研究多个天体在相互引力作用下的运动规律。即使只有三个天体,系统也可能表现出不可预测的混沌行为。这是混沌理论的经典例子。

混沌理论

混沌系统对初始条件极其敏感。三体问题中,微小的初始差异会导致完全不同的轨道演化。这就是著名的'蝴蝶效应'。

能量守恒

在孤立系统中,总能量(动能+势能)保持不变。这是检验数值积分器精度的重要指标。

轨道力学基础

开普勒定律描述了行星绕恒星运动的三条规律:椭圆轨道、扫过的面积相等、周期的平方与半长轴的立方成正比。

1687年:牛顿《自然哲学的数学原理》
牛顿发表了万有引力定律和三大运动定律,奠定了经典力学基础。
1772年:拉格朗日点
拉格朗日找到了三体问题的五个特解,即著名的拉格朗日点。
1890年:庞加莱的混沌发现
庞加莱证明了三体问题的不可积性,开创了混沌理论研究。
现代应用
N体模拟广泛应用于航天任务、星系形成、行星系统演化等领域。

1. 创建稳定轨道

点击并拖动鼠标添加一个小质量天体,给它一个切向速度。观察它如何绕大质量天体运行。调整初始速度直到形成近似圆形的轨道。

2. 三体混沌演示

选择'混沌三体'预设。观察三个质量相近天体的复杂运动。稍微改变一个天体的初始位置,再次运行,观察结果的巨大差异。

3. 引力弹弓

选择'引力弹弓'预设。观察小天体如何通过接近大天体获得速度加速。这是航天器利用行星引力加速到达外行星的方法。

4. 轨道共振

创建两个小天体绕同一中心天体运行。调整它们的轨道半径,使其周期成简单整数比(如2:1)。观察它们如何周期性地相互影响。