Рассчитать низкие/высокие/геоорбиты для других планет? - математика облегченная - геймдев

У меня есть ситуация, когда я процедурно сгенерировал планеты и луны в солнечной системе. Эти тела имеют разную массу и радиус.

Теперь я хочу иметь возможность определить круговой орбитальный путь вокруг каждой (планеты и луны), который был бы концептуально эквивалентен низкой околоземной орбите, высокой околоземной орбите и геосинхронной околоземной орбите.

Я не хочу вдаваться в сложную математику, точно вычисляя вещи, и, как я уже говорил ранее, эти орбиты в любом случае круговые, а не эллиптические. Что мне действительно нужно, так это просто способ подделать это, чтобы это казалось несколько логичным и полуправдоподобным.

Кто-нибудь знает, как мне лучше всего это сделать? Я предполагаю, что основной, а может быть, единственной необходимой переменной в уравнении будет масса планеты или Луны?

Также в качестве побочного, но полусвязанного вопроса, есть ли что-то подобное, что я должен учитывать при размещении лун вокруг планеты, чтобы это было полулогично?

Спасибо за любую помощь!

Для большей ясности: это 2D-игра, и я буду рисовать круги вокруг планет, чтобы обозначить их орбиты. Все, что мне действительно нужно сделать, это просто вычислить высоту трех типов орбит.

Ответы (1)

Для низкой/высокой орбиты вы можете просто сделать их пропорциональными диаметру планеты — низкая орбита 250 км для Земли, 125 км для половины диаметра Земли и т. д. — нижняя граница зависит от атмосферы.

Для синхронной орбиты можно использовать уравнения, полученные здесь или здесь ; помните о разнице между высотой (над поверхностью тела) и радиусом (от центра тела). Однако это зависит от скорости вращения тела, которая широко варьируется. Планеты, близкие к звезде, могут быть заблокированы приливом или находиться в звездно-орбитальном резонансе (например, Меркурий), и в этом случае высота их синхронной орбиты будет вне их сферы влияния.

Для размещения лун нижней границей будет предел Роша ; верхней границей будет сфера Хилла планеты . Взаимодействие Луны с Луной будет зависеть от сфер холма лун. На самом деле спутники будут иметь сложные резонансные взаимодействия, как у Юпитера, но они сложнее, чем я хочу иметь дело в своей космической игре. ;)

Тела на самом деле не вращаются и не вращаются по орбите, поэтому (я думаю) это сильно упрощает ситуацию. По сути, это статический снимок солнечной системы. Что касается «Просто сделайте их пропорциональными», я думаю, что мог бы пойти по этому пути, но подумал, что было бы больше смысла, если бы планеты с более высокой массой / более высокой гравитацией отличались от планет с более низкой массой, даже если они были одного размера. Опять же, возможно, я слишком усложняю — это должно быть просто и легко усваивается игроком.
Я предполагаю, что вы имеете в виду примерно половину размера сферы Хилла для стабильности.
@jwvanderbeck: Если бы тела не вращались, синхронные орбиты были бы невозможны. Скорость вращения планеты должна быть между периодом обращения планеты на сфере Хилла и периодом ее низкой орбиты (на самом деле, значительно меньше, иначе планета развалится). Вы можете правдоподобно сымитировать взаимодействие лун, установив их орбиты так, чтобы их периоды обращения были пропорциями натуральных чисел, 2/3, 4/5, 1/8 и т. д. (например, если период одной луны составляет 20 дней, сделайте другую, чтобы иметь 30-дневный период.
Нет, извините, я, вероятно, сделал это более запутанным, чем должен был. Они не вращаются во время игры, было бы лучше сказать. Подумайте о снимке во времени работающей планетарной системы.