#---第1步---导出模块--- import numpy as np import matplotlib as mpl from matplotlib import pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D import matplotlib.animation as animmation #导出通用字体设置 from matplotlib import font_manager #定义引出字体模块、位置、大小 my_font = font_manager.FontProperties(fname="hwfs.ttf",size=20) #---第2步---初始化定义--- #r1的大小与月球的速度和距离地球距离有关，越大越不好，建议10 r1 = 10 #r2是月球与地球的半径大小 r2 = 2 #π=圆周率(Pai)是圆的周长与直径的比值 #omega1=2π是一个圆，是地球的运动一圈；1×π=为半圆。 omega1 = 2 * np.pi #定义omega2为几个π，与月球的公转速度有关 #建议24π=代表月球以地球公转的一圈分12部分，12+12半圈 #比如48π=24+24半圈，即将地球绕太阳一圈在分24部分，月球自转和公转的速度也加快 omega2 = 48 * np.pi #月球自转和公转的角度与地球公转的水平夹角 phi = 5 * np.pi / 180 #---第3步---更新函数定义--- def update(data): #声明为全局变量 global line1, line2 , line3 #地球公转运动的更新 line1.set_data([data[0], data[1]]) line1.set_3d_properties(data[2]) #月球运动更新 line2.set_data([data[3], data[4]]) line2.set_3d_properties(data[5]) #月球自转线的更新 line3.set_data([data[6], data[7]]) line3.set_3d_properties(data[8]) return line1,line2,line3, #---第4步---初始化框架--- def init(): global line1, line2, line3 ti = 0 t = t_drange[np.mod(ti, t_dlen)] xt1 = x0 + 2*r1 * np.cos(omega1 * t) yt1 = y0 + 2*r1 * np.sin(omega1 * t) zt1 = z0 + 0 xt2 = xt1 + 2*r2 * np.sin(omega2 * t) yt2 = yt1 + 2*r2 * np.cos(omega2 * t)/(np.cos(phi) * (1 + np.tan(phi) ** 2)) zt2 = zt1 + (yt2 - yt1) * np.tan(phi) xt21 = xt1 + r2 * np.sin(2 * np.pi * t_range) yt21 = yt1 + r2 * np.cos(2 * np.pi * t_range)/(np.cos(phi) * (1 + np.tan(phi) ** 2)) zt21 = zt1 + (yt21 - yt1) * np.tan(phi) #地球位置、形状、颜色、大小设置 line1, = ax.plot([xt1], [yt1], [zt1], marker='o', color='blue',markersize=20) #月球位置、形状、颜色、大小设置 line2, = ax.plot([xt2], [yt2], [zt2], marker='o', color='orange',markersize=12) #月球绕地球的轨迹线和颜色purple=紫色 line3, = ax.plot(xt21, yt21, zt21, color='purple') return line1,line2,line3, #---第5步---运动数据的产生--- def data_gen(): global x0,y0,z0,t_dlen data = [] for ti in range(1,t_dlen): t = t_drange[ti] xt1 = x0 + r1 * np.cos(omega1 * t) yt1 = y0 + r1 * np.sin(omega1 * t) zt1 = z0 xt2 = xt1 + r2 * np.sin(omega2 * t) yt2 = yt1 + r2 * np.cos(omega2 * t)/(np.cos(phi) * (1 + np.tan(phi) ** 2)) zt2 = zt1 + (yt2 - yt1) * np.tan(phi) xt21 = xt1 + r2 * np.sin(2 * np.pi * t_range) yt21 = yt1 + r2 * np.cos(2 * np.pi * t_range)/(np.cos(phi) * (1 + np.tan(phi) ** 2)) zt21 = zt1 + (yt21 - yt1) * np.tan(phi) data.append([xt1, yt1, zt1, xt2, yt2, zt2, xt21, yt21, zt21]) return data #---第6步---定义取值范围0~10，每个0.005取 #地球公转的轨迹线刻度，越小越好，建议0.005，否则轨迹线不是圆形，有锯齿样类圆形 t_range = np.arange(0, 10 + 0.005, 0.005) #地球公转速度，越大速度越大，建议0.005， t_drange = np.arange(0,10, 0.005 ) t_len = len(t_range) t_dlen = len(t_drange) #---第7步---三大星球的大小、颜色、坐标--- #太阳的坐标位置，三维坐标 x0 =y0=z0= 0 #地球的运动中的坐标 x1 = x0 + r1 * np.cos(omega1 * t_range) y1 = y0 + r1 * np.sin(omega1 * t_range) z1 = z0 + np.zeros(t_len) #---第8步---定义图片f和ax等--- #窗口大小也就是展示图片的画布大小：22=2200,14=1400，即2200×1400 #这是窗口的背景颜色，有区别，默认白色 f = plt.figure(figsize=(22,14),facecolor='black',edgecolor='white') #这是画布的背景颜色，默认白色 ax = f.add_subplot(111,projection='3d',facecolor='black') #---第9步---太阳和地球轨迹线设置--- #太阳的设置颜色，位置，大小 ax.plot([0], [0], [0], marker='o', color= 'red', markersize=100) #地球公转的轨迹线和颜色g=green=绿色，三维坐标 ax.plot(x1, y1, z1, 'g') #---第10步---图片的坐标刻度设置--- #坐标轴刻度虽然不显示，但刻度的标记对整个图形有一定的拉伸影响 #x坐标轴刻度范围 ax.set_xlim([-(r1 + 2), (r1 + 2)]) #y坐标轴刻度范围 ax.set_ylim([-(r1 + 5), (r1 + 5)]) #z坐标轴刻度范围 ax.set_zlim([-15, 15]) #---第11步---图片标题等设置--- #图示的标题 #动画走起，f图片挂起动画里，不断更新，interval = 20=数值越小，速度越快 ani = animmation.FuncAnimation(f, update, frames = data_gen(), init_func = init,interval = 20) #坐标及其刻度隐藏 plt.axis('off') #图片标题、字体、颜色 plt.title(u'太阳-地球-月亮模拟示意图', fontproperties=my_font,color='r') #图片展现 plt.show()