Dokumentation der physikalischen Modelle im 3D-Sonnensystem
Diese Tabelle zeigt, welche astronomischen Aspekte im Modell korrekt dargestellt werden und wo zugunsten der Darstellbarkeit vereinfacht wurde.
| Aspekt | Status | Beschreibung |
|---|---|---|
| Bahnmechanik | ||
| Keplersche Gesetze | Korrekt | Alle drei Keplerschen Gesetze sind implementiert: Planeten bewegen sich auf Ellipsen mit der Sonne im Brennpunkt, überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen (sonnennah schneller, sonnenfern langsamer) und ihre Umlaufzeiten stehen im korrekten Verhältnis zu den Bahnradien. |
| Kepler-Gleichung | Korrekt | Die Position auf der Ellipse wird über die Kepler-Gleichung berechnet, gelöst mit dem Newton-Raphson-Verfahren. Dies erzeugt die realistische Geschwindigkeitsvariation – z.B. bewegt sich Merkur am Perihel 52% schneller als am Aphel. |
| Orbitale Exzentrizitäten | Korrekt | Jeder Planet hat seine reale Bahnexzentrizität: Merkur (0.205) ist deutlich elliptisch, Venus (0.007) nahezu kreisförmig. Plutos Exzentrizität ist für die Szene angepasst (siehe unten). |
| Umlaufrichtung | Korrekt | Alle Planeten umkreisen die Sonne prograd, d.h. gegen den Uhrzeigersinn vom ekliptischen Nordpol aus betrachtet. Dies entspricht der Drehrichtung des solaren Urnebels, aus dem das Sonnensystem entstand. |
| Relative Umlaufzeiten | Korrekt | Die Verhältnisse der Umlaufzeiten entsprechen dem 3. Keplerschen Gesetz: Merkur umrundet die Sonne am schnellsten (88 Tage), Neptun am langsamsten (165 Jahre). Die absoluten Zeiten sind für die Darstellung beschleunigt. |
| Orbitalebenen | Vereinfacht | Alle Planeten außer Pluto bewegen sich exakt in der Ekliptikebene. Real haben alle Planeten leichte Bahnneigungen (0,8° bei Uranus bis 7° bei Merkur), die aber visuell kaum wahrnehmbar wären. |
| Orbitale Abstände | Vereinfacht | Die Abstände sind logarithmisch komprimiert. Real ist Neptun 78× weiter von der Sonne entfernt als Merkur – eine lineare Darstellung würde die inneren Planeten auf wenige Pixel zusammendrängen. |
| Gravitative Wechselwirkungen | Vereinfacht | Planeten beeinflussen sich nicht gegenseitig – jeder folgt seiner eigenen Kepler-Ellipse. Real verursacht vor allem Jupiter messbare Bahnstörungen bei den anderen Planeten. |
| Periheldrehung | Vereinfacht | Die Bahnen rotieren nicht im Raum. Real dreht sich insbesondere Merkurs Perihel um 574″ pro Jahrhundert – davon 43″ nur durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklärbar (ein historischer Beweis für Einsteins Theorie). |
| Apsidendrehung | Vereinfacht | Die Ausrichtung der Bahnellipsen ist fixiert. Real präzedieren die Apsiden aller Planeten langsam durch gravitative Wechselwirkungen untereinander. |
| Rotation | ||
| Axiale Neigung (Obliquität) | Korrekt | Die Achsneigung jedes Planeten entspricht dem realen Wert: Erde 23,4° (Ursache der Jahreszeiten), Uranus 98° (extreme Seitenlage), Venus 177° (fast auf dem Kopf stehend). |
| Retrograde Rotation | Korrekt | Alle Planeten drehen prograd, d.h. in derselben Richtung wie ihre Umlaufbahn um die Sonne. Nur Venus (177°) und Pluto (122,5°) drehen retrograd – dies ergibt sich aus ihrer Achsneigung von über 90°, die den Planeten quasi auf den Kopf stellt. |
| Eigenrotation | Illustrativ | Die Reihenfolge der Rotationsgeschwindigkeiten ist korrekt (Jupiter am schnellsten, Venus am langsamsten), aber die Verhältnisse sind komprimiert. Merkur müsste z.B. 58× langsamer als die Erde rotieren – bei exakter Darstellung wäre seine Drehung unsichtbar. Die Sonne rotiert differenziell (25 Tage am Äquator, ~35 Tage an den Polen); im Modell wird die Äquator-Rotation verwendet. |
| Größen & Abstände | ||
| Planetengrößen | Teilweise | Die Größenverhältnisse der Gesteinsplaneten (Merkur bis Mars) sind korrekt. Die Gasriesen sind verkleinert – Jupiter wäre real 11× so groß wie die Erde und würde die inneren Planeten optisch erdrücken. |
| Sonnengröße | Vereinfacht | Die Sonne wird mit 5× Erdradius statt realem 109× dargestellt. Bei korrekter Größe würde sie weit über die Bahnen von Merkur, Venus und Erde hinausragen und diese Planeten visuell verschlucken. |
| Monde | ||
| Erdmond | Teilweise | Die Mondbahn ist korrekt in der Ekliptikebene referenziert (eclRef: true), mit 5,14° Inklination gegen die Ekliptik. Die Mondbahn ist als Kreis angenähert (reale Exzentrizität nur 0,055). Die Präzession der Mondknoten (18,6-Jahre-Zyklus) wird nicht simuliert. |
| Gebundene Rotation | Korrekt | Alle Monde zeigen ihrem Planeten stets dieselbe Seite (gebundene Rotation / Tidal Locking). Dies entspricht der Realität für praktisch alle großen Monde im Sonnensystem. |
| Mond-Orbitalebenen | Teilweise | Der Erdmond kreist korrekt nahe der Ekliptikebene (eclRef: true). Alle übrigen Monde kreisen in der Äquatorebene ihres Planeten (plus individueller Inklination) – für nahe Monde (Phobos, Io, Mimas etc.) ist dies korrekt. |
| Mars-Monde | Vereinfacht | Phobos (22 km) und Deimos (12 km) sind stark vergrößert, da sie bei maßstabsgetreuer Darstellung unsichtbar wären. Phobos’ einzigartig schnelle Umlaufzeit (7,66 h – schneller als Mars rotiert) ist korrekt abgebildet. |
| Jupiter-Monde | Teilweise | Die vier Galileischen Monde (Io, Europa, Ganymed, Kallisto) sind mit ihrer berühmten Laplace-Resonanz (1:2:4-Bahnresonanz) korrekt dargestellt. Die Größen sind überproportional und die Bahnen als Kreise vereinfacht. |
| Saturn-Monde | Vereinfacht | Sieben Monde von Mimas bis Iapetus, überproportional groß mit komprimierten Orbitalabständen. Iapetus’ reale 59 Saturnradien Abstand sind auf 16 Szeneneinheiten komprimiert. Iapetus’ 15,47° Inklination ist korrekt. |
| Uranus-Monde | Vereinfacht | Fünf klassische Monde (Miranda bis Oberon), überproportional groß mit komprimierten Abständen. Mirandas chaotische Geologie und ihre 4,3° Inklination sind berücksichtigt. |
| Neptun-Monde | Teilweise | Tritons retrograder Orbit (er umkreist Neptun entgegen der Planetenrotation) und seine 23° Inklination sind korrekt – ein starkes Indiz dafür, dass Triton ein eingefangenes Kuipergürtel-Objekt ist. Größen überproportional. |
| Ringe, Gürtel & Oberflächen | ||
| Saturn-Ringe | Korrekt | Die Ringe zeigen die Cassini-Teilung (dunkle Lücke zwischen B-Ring und A-Ring) mit korrekten Proportionen. Die Ringneigung entspricht Saturns axialer Neigung von 26,7°. |
| Jupiter-Ringe | Korrekt | Jupiters extrem dünnes Ringsystem (1979 von Voyager 1 entdeckt) ist mit Hauptring und Gossamer-Ringen dargestellt. Die Ringe sind im Vergleich zu Saturn kaum sichtbar – wie in der Realität. |
| Oberflächentexturen | Korrekt | Hochauflösende 2K-Texturen (2048×1024 px) von Solar System Scope, basierend auf NASA-Aufnahmen. Für Monde und Pluto werden prozedurale Texturen mit astronomisch korrekten Oberflächenmerkmalen generiert. |
| Oberflächen-Labels | Teilweise | In der Detailansicht werden benannte geografische Merkmale (Krater, Vulkane, Regionen) als Labels auf der rotierenden Planetenoberfläche angezeigt. Koordinaten per Pixelanalyse gegen die Texturen kalibriert. Venus- und Pluto-Labels sind informativ (Oberfläche unter Wolken bzw. prozedurale Textur). |
| Kuipergürtel | Vereinfacht | Als rotierende Partikelwolke mit 3000 Punkten dargestellt. Die radiale Verteilung (Plutinos bei 39,4 AU, klassischer Gürtel, Scattered Disk) und die Torus-Form sind korrekt, aber real hat jedes KBO eine individuelle Umlaufbahn. |
| Asteroidengürtel | Teilweise | Die drei Zonen mit Kirkwood-Lücken (Bahnresonanzen mit Jupiter bei 3:1 und 5:2) und der radiale Kompositionsgradient (silikatisch innen, kohlenstoffhaltig außen) sind korrekt. Die Darstellung als Partikelwolke ist jedoch vereinfacht. |
| Sternenhimmel | ||
| Realistischer Nachthimmel | Korrekt | ~8.900 Sterne aus dem HYG-Katalog (mag ≤ 6,5) mit korrekten J2000.0-Koordinaten (RA/Dec), scheinbaren Helligkeiten und Spektralfarben. Horizontkoordinaten werden für beliebigen Beobachtungsort und -zeitpunkt berechnet. |
| 88 Sternbilder | Korrekt | Alle 88 IAU-Sternbilder mit Linienverbindungen aus Stellarium (modern_st skyculture). Sternbildlinien werden nur angezeigt, wenn beide Endpunkte über dem Horizont stehen. |
| Pluto | ||
| Bahninklination | Korrekt | Plutos Bahn ist um 17,09° gegen die Ekliptik geneigt – als einziger Körper in der Simulation. Seine Bahn führt dadurch deutlich sichtbar über und unter die Ebene der anderen Planeten. |
| Exzentrizität | Angepasst | Die reale Exzentrizität (0.2488) wurde auf 0.138 angepasst, da die logarithmische Abstandskompression das Perihelion sonst unrealistisch weit nach innen verschieben würde. Der angepasste Wert ergibt die korrekte Perihelion-Position knapp innerhalb von Neptuns Bahn. |
Die Simulation setzt alle drei Keplerschen Gesetze um.
Die Umlaufbahn eines Planeten ist eine Ellipse, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
Die Bahnform wird durch die Polargleichung der Ellipse berechnet:
r(v) = a(1 - e²) / (1 + e·cos(v))| Symbol | Bedeutung |
|---|---|
r | Abstand des Planeten zur Sonne (Radiusvektor) |
a | Große Halbachse der Ellipse |
e | Numerische Exzentrizität (0 = Kreis, 0 < e < 1 = Ellipse) |
v | Wahre Anomalie (Winkel vom Perihel aus gemessen) |
Die kartesischen Koordinaten ergeben sich als:
x = r·cos(v)
z = -r·sin(v)Das negative Vorzeichen der z-Komponente stellt sicher, dass die Planeten prograd (gegen den Uhrzeigersinn von oben betrachtet) um die Sonne kreisen, wie in der Realität. In der Three.js-Szene entspricht die +Y-Achse dem Nordpol der Ekliptik.
Der Radiusvektor Sonne-Planet überstreicht in gleichen Zeitabständen gleiche Flächen.
Dies bedeutet: Ein Planet bewegt sich sonnennah (Perihel) schneller und sonnenfern (Aphel) langsamer. Die Winkelgeschwindigkeit ist also nicht konstant.
Die Umsetzung erfolgt über die Kepler-Gleichung, die die Beziehung zwischen gleichmäßig verstreichender Zeit und der tatsächlichen Position auf der Ellipse beschreibt (siehe Abschnitt 2).
Die Quadrate der Umlaufzeiten verhalten sich wie die Kuben der großen Halbachsen: T² ∝ a³
Die speed-Parameter der Planeten sind so gewählt, dass sie die relativen Umlaufzeiten abbilden. Die Erde dient als Referenz (speed = 1.0). Die Geschwindigkeiten der anderen Planeten sind proportional zu 1/T, wobei T die reale Umlaufzeit ist:
| Planet | Umlaufzeit (real) | speed-Faktor | Berechnung |
|---|---|---|---|
| Merkur | 88 Tage | 4.15 | 365/88 ≈ 4.15 |
| Venus | 225 Tage | 1.62 | 365/225 ≈ 1.62 |
| Erde | 365 Tage | 1.00 | Referenz |
| Mars | 687 Tage | 0.53 | 365/687 ≈ 0.53 |
| Jupiter | 4.333 Tage (11,86 J.) | 0.084 | 365/4333 ≈ 0.084 |
| Saturn | 10.759 Tage (29,46 J.) | 0.034 | 365/10759 ≈ 0.034 |
| Uranus | 30.687 Tage (84,01 J.) | 0.012 | 365/30687 ≈ 0.012 |
| Neptun | 60.190 Tage (164,8 J.) | 0.006 | 365/60190 ≈ 0.006 |
| Pluto | 90.560 Tage (247,9 J.) | 0.004 | 365/90560 ≈ 0.004 |
Das Kernproblem der Bahnmechanik: Die Zeit verstreicht gleichmäßig (mittlere Anomalie M steigt linear), aber die Position auf der Ellipse (wahre Anomalie v) ändert sich ungleichmäßig.
Die mittlere Anomalie steigt linear mit der Zeit:
M = n·twobei n = 2π/T die mittlere Bewegung (Winkelgeschwindigkeit bei gleichförmiger Kreisbewegung) ist.
Die Kepler-Gleichung verknüpft die mittlere Anomalie M mit der exzentrischen Anomalie E:
M = E - e·sin(E)Diese transzendente Gleichung ist nicht analytisch nach E auflösbar und muss numerisch gelöst werden.
Wir definieren f(E) = E - e·sin(E) - M und suchen die Nullstelle. Die Newton-Raphson-Formel lautet:
Eₙ₊₁ = Eₙ - f(Eₙ) / f'(Eₙ)
= Eₙ - (Eₙ - e·sin(Eₙ) - M) / (1 - e·cos(Eₙ))Startwert: E₀ = M (gute Näherung für kleine Exzentrizitäten)
Konvergenz: 10 Iterationen sind implementiert, was selbst für Merkur (e = 0.205) eine Genauigkeit von über 15 Dezimalstellen liefert. Das Verfahren konvergiert für e < 1 quadratisch, d.h. die Anzahl korrekter Stellen verdoppelt sich pro Iteration.
Nach Lösung der Kepler-Gleichung wird die wahre Anomalie v berechnet:
tan(v/2) = sqrt((1+e)/(1-e)) · tan(E/2)In der Implementierung als numerisch stabile atan2-Variante:
v = 2·atan2( sqrt(1+e)·sin(E/2), sqrt(1-e)·cos(E/2) )Beim Laden der Seite werden die Planetenpositionen aus dem aktuellen Datum berechnet, sodass die Konstellation der Realität entspricht. Grundlage sind die JPL Keplerian Elements (Standish 1992) mit Epoche J2000.0 (1. Januar 2000, 12:00 TT).
Für jeden Planeten liefert die JPL-Tabelle vier Werte:
L₀ – Mittlere Länge bei J2000.0 (°)L̇ – Änderungsrate der mittleren Länge (°/Jahrhundert)ω̃₀ – Perihel-Länge bei J2000.0 (°)ω̃̇ – Änderungsrate der Perihel-Länge (°/Jahrhundert)Berechnung:
JD = 2440587.5 + Date.now() / 86400000 // Julianisches Datum
T = (JD - 2451545.0) / 36525 // Jahrhunderte seit J2000.0
L = L₀ + L̇ · T // Mittlere Länge (°)
ω̃ = ω̃₀ + ω̃̇ · T // Perihel-Länge (°)
M = (L - ω̃) mod 360° // Mittlere Anomalie (°)Die mittlere Anomalie M bestimmt, wie weit der Planet auf seiner Bahn ist (als Startwert für den Kepler-Solver). Die Perihel-Länge ω̃ dreht die gesamte Bahnellipse in ihre korrekte Orientierung – ohne sie wären zwar die Abstände zur Sonne korrekt, aber die Winkelpositionen der Planeten zueinander falsch (bis zu 29° Fehler bei Merkur).
Die JPL-Werte für Merkur bis Saturn sind konsistent mit der Nachthimmel-Berechnung (nightskyplanets.js). Für Uranus, Neptun und Pluto wird die JPL-Tabelle für 3000 v.Chr. bis 3000 n.Chr. verwendet.
Die Exzentrizitäten entsprechen den realen Werten der Planeten:
| Planet | Exzentrizität (real) | Exzentrizität (Sim.) | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Merkur | 0.2056 | 0.205 | Stark elliptisch, deutlich sichtbar |
| Venus | 0.0068 | 0.007 | Nahezu kreisförmig |
| Erde | 0.0167 | 0.017 | Nahezu kreisförmig |
| Mars | 0.0934 | 0.093 | Leicht elliptisch |
| Jupiter | 0.0484 | 0.049 | Leicht elliptisch |
| Saturn | 0.0539 | 0.057 | Leicht elliptisch |
| Uranus | 0.0473 | 0.046 | Leicht elliptisch |
| Neptun | 0.0086 | 0.011 | Nahezu kreisförmig |
| Pluto | 0.2488 | 0.138 * | Stark elliptisch, kreuzt Neptunbahn |
* Plutos Exzentrizität wird für die Szene angepasst (0.138 statt 0.2488), da die nicht-lineare Abstandsskalierung die Perihelion-Position sonst unrealistisch weit nach innen verschiebt. Der angepasste Wert ergibt ein Perihelion knapp innerhalb von Neptuns Bahn, wie in der Realität.
Bei Merkur (e ≈ 0.205) beträgt das Verhältnis der Geschwindigkeit am Perihel vs. Aphel:
v_perihel / v_aphel = (1+e)/(1-e) = 1.205/0.795 ≈ 1.52Der Planet bewegt sich am sonnennächsten Punkt also ca. 52% schneller als am sonnenfernsten.
Die Umlaufzeit des Mondes beträgt 27,3 Tage (siderisch). Das Verhältnis zur Erdumlaufzeit:
365.25 / 27.3 ≈ 13.4Der Mond-Geschwindigkeitsfaktor ist daher 13.4 × Erd-Geschwindigkeit. Der Erdmond ist der einzige Mond im Modell mit exakter Umlaufzeit relativ zu seinem Planeten (Faktor 1,0×). Alle anderen Monde sind um einen konsistenten Faktor pro Planetsystem verlangsamt (siehe Sektion 19.5).
Die Mondbahn ist um 5,14° (0,0897 rad) gegen die Ekliptik geneigt – nicht gegen den Erdäquator. Da die Erdachse 23,4° zur Ekliptik geneigt ist, muss die Mondposition aus der Ekliptikebene ins lokale Koordinatensystem des Planeten-Mesh transformiert werden.
Die Bahnberechnung erfolgt in zwei Schritten:
// 1. Position in der Ekliptikebene (mit 5,14° Inklination)
x = cos(angle) · d
y = sin(angle) · sin(i) · d
z = sin(angle) · cos(i) · d
// 2. Rz(-T): Transformation von Ekliptik ins gekippte Planetensystem
x' = x·cos(T) + y·sin(T)
y' = -x·sin(T) + y·cos(T)wobei i = 5.14° die Inklination gegen die Ekliptik, T der Achstilt des Planeten und d der Bahnradius ist. Die Rz(-T)-Transformation hebt den Tilt Rz(T) des Planeten-Mesh (Euler-Order ZYX) auf, sodass die Mondposition in Weltkoordinaten in der Ekliptikebene liegt.
Gesteuert wird dies durch das Flag eclRef: true in der Monddefinition. Nur der Erdmond nutzt dieses Flag.
Die Referenzebene für Mond-Orbits hängt vom Mond ab:
eclRef: true): Kreist nahe der Ekliptikebene (5,14° Neigung). Dies ist korrekt – der Erdmond ist zu weit vom Planeten entfernt, als dass die Abplattung der Erde seine Bahnebene dominieren könnte.eclRef) korrekt.Die Mondbahn wird als Kreis angenähert. Die reale Exzentrizität des Mondes (e ≈ 0.055) ist gering und visuell kaum wahrnehmbar. Die Präzession der Mondknoten (18,6-Jahre-Zyklus) wird nicht simuliert.
Alle Monde im Modell zeigen ihrem Planeten stets dieselbe Seite – sie sind gezeitlich gebunden (Tidal Locking). Dies entspricht der Realität für praktisch alle großen Monde im Sonnensystem, darunter:
Die gebundene Rotation wird durch eine Kombination aus Rückrechnung und Orbitalwinkel realisiert:
moon.rotation.y = -R + baseDabei ist R die aktuelle Spin-Rotation des Planeten-Mesh (die der Mond als Kind-Objekt erbt) und base der Orbitalwinkel des Mondes. Das -R hebt die geerbte Planetenrotation auf, +base dreht den Mond so, dass er stets dieselbe Hemisphäre zum Planeten zeigt. In Weltkoordinaten ergibt sich (dank der ZYX Euler-Order):
Welt-Orientierung = Rz(Tilt) · Ry(Spin) · Ry(-Spin + base)
= Rz(Tilt) · Ry(base)Der Mond dreht sich also genau einmal pro Umlauf um seine eigene Achse – die Definition gebundener Rotation.
Phobos ist der größere und nähere der beiden Mars-Monde. Mit einem mittleren Durchmesser von nur 22,2 km (triaxial: 26,8 × 22,4 × 18,4 km) ist er ein unregelmäßig geformter Körper. Er umkreist Mars in nur 7,66 Stunden – schneller als Mars rotiert – und geht daher im Westen auf und im Osten unter.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Orbitalradius | 9.377 km (vom Mars-Zentrum) |
| Umlaufzeit | 7,66 Stunden |
| Exzentrizität | 0,0151 |
| Inklination | ~1° |
| Albedo | 0,07 (sehr dunkel) |
Deimos ist kleiner und weiter entfernt. Mit einem Durchmesser von 12,6 km ist er einer der kleinsten bekannten Monde im Sonnensystem. Seine Oberfläche ist glatter als die von Phobos.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Orbitalradius | 23.460 km (vom Mars-Zentrum) |
| Umlaufzeit | 30,35 Stunden |
| Exzentrizität | 0,00033 |
| Inklination | ~0,93° |
| Albedo | 0,07 (sehr dunkel) |
Phobos und Deimos sind im Verhältnis zum Erdmond winzig (1/156 bzw. 1/276 des Erdmond-Durchmessers). Sie werden in der Simulation überproportional groß dargestellt, um sichtbar zu bleiben:
| Mond | Szenen-Radius | Szenen-Orbit | Speed-Faktor | Reale Umlaufzeit | Faktor |
|---|---|---|---|---|---|
| Erdmond | 0.27 | 2.2 | 13.4 | 27,3 Tage | 1,0× (exakt) |
| Phobos | 0.08 | 1.2 | 40 | 0,32 Tage | ~54× |
| Deimos | 0.05 | 2.0 | 10 | 1,26 Tage | ~54× |
Beide Mars-Monde sind gezeitlich gebunden (zeigen Mars stets dieselbe Seite). Beide haben nahezu kreisförmige, äquatoriale Bahnen. Die Mars-Monde sind im Modell ~54× langsamer als in der Realität, aber intern konsistent (Phobos:Deimos-Verhältnis korrekt).
Die vier größten Jupiter-Monde wurden 1610 von Galileo Galilei entdeckt und waren der erste direkte Beweis für Himmelskörper, die nicht die Erde umkreisen. Sie bilden eine der faszinierendsten Mondgruppen im Sonnensystem.
Io ist der vulkanisch aktivste Körper im gesamten Sonnensystem. Gezeitenkräfte durch Jupiter und die benachbarten Monde Europa und Ganymed (Laplace-Resonanz) erzeugen enorme innere Reibungswärme.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 3.643 km |
| Orbitalradius | 421.700 km (6,0 Jupiterradien) |
| Umlaufzeit | 1,77 Tage |
| Inklination | 0,04° |
| Albedo | 0,63 |
Oberfläche: Gelb-orange-rot durch Schwefelablagerungen. Aktive Lavaströme und hunderte Vulkane. Praktisch keine Krater, da die Oberfläche ständig erneuert wird.
Unter Europas glatter Eiskruste verbirgt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit ein globaler Salzwasserozean – einer der vielversprechendsten Orte für außerirdisches Leben im Sonnensystem.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 3.122 km |
| Orbitalradius | 671.100 km (9,6 Jupiterradien) |
| Umlaufzeit | 3,55 Tage (2× Io) |
| Inklination | 0,47° |
| Albedo | 0,67 (sehr hell) |
Oberfläche: Glatte Eiskruste, durchzogen von dunkelbraunen Lineae (Risse im Eis). Kaum Krater – die Oberfläche ist geologisch jung.
Ganymed ist der größte Mond im Sonnensystem – größer als der Planet Merkur. Er ist der einzige Mond mit eigenem Magnetfeld.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 5.268 km |
| Orbitalradius | 1.070.400 km (15,3 Jupiterradien) |
| Umlaufzeit | 7,15 Tage (4× Io) |
| Inklination | 0,18° |
| Albedo | 0,43 |
Oberfläche: Mischung aus dunklem, kraterreichem Terrain und hellem, rillenförmigem Terrain. Die hellen Regionen sind jünger und geologisch überarbeitet.
Kallisto ist der am stärksten verkraterte Körper im Sonnensystem. Seine Oberfläche ist uralt und geologisch „tot“.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 4.821 km |
| Orbitalradius | 1.882.700 km (26,9 Jupiterradien) |
| Umlaufzeit | 16,69 Tage (~9,4× Io) |
| Inklination | 0,19° |
| Albedo | 0,22 (dunkel) |
Oberfläche: Extrem dichte Kraterverteilung, sehr dunkel. Auffallend ist die Valhalla-Struktur – ein riesiger Multi-Ring-Einschlagkrater mit hellem Zentrum und konzentrischen Ringen.
Io, Europa und Ganymed befinden sich in einer bemerkenswerten 1:2:4-Bahnresonanz (Laplace-Resonanz): Für jeden Umlauf von Ganymed macht Europa genau 2 und Io genau 4 Umrundungen. Diese Resonanz stabilisiert die Bahnen und erzeugt die Gezeitenerwärmung, die Ios Vulkanismus und Europas flüssigen Ozean antreibt.
Kallisto nimmt nicht an der Resonanz teil (Umlaufzeit ~9,4× Io).
Alle vier Monde sind ähnlich groß wie der Erdmond (3.122–5.268 km vs. 3.474 km) und werden überproportional dargestellt:
| Mond | Szenen-Radius | Szenen-Orbit | Speed-Faktor | Reale Umlaufzeit | Faktor |
|---|---|---|---|---|---|
| Io | 0.25 | 7.0 | 200 | 1,77 Tage | ~12× |
| Europa | 0.22 | 7.8 | 100 | 3,55 Tage | ~12× |
| Ganymed | 0.35 | 9.0 | 50 | 7,16 Tage | ~12× |
| Kallisto | 0.32 | 11.0 | 21 | 16,69 Tage | ~12× |
Die Speed-Faktoren sind so gewählt, dass Io:Europa:Ganymed = 1:2:4 der Laplace-Resonanz entspricht. Alle vier Monde sind ~12× langsamer als in der Realität, aber intern konsistent. Alle Monde orbiten außerhalb der Jupiter-Ringe (Ringe enden bei ~6,65 Szeneneinheiten).
Saturn hat mit 146 bekannten Monden das größte Mondsystem im Sonnensystem. Die sieben größten sind visuell und wissenschaftlich einzigartig – von Titans dichter Atmosphäre über Enceladus' Eisgeysire bis zu Iapetus' extremer Zweifarbigkeit.
Mimas ist vor allem für seinen riesigen Herschel-Krater bekannt, der etwa ein Drittel des Monddurchmessers einnimmt und ihm ein Aussehen ähnlich dem „Todesstern“ aus Star Wars verleiht.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 396 km |
| Orbitalradius | 185.520 km (3,08 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 0,942 Tage |
| Inklination | 1,57° |
| Albedo | 0,96 (sehr hell) |
Enceladus ist der hellste Körper im Sonnensystem (Albedo 0,99). Am Südpol schießen Eisgeysire (sog. „Tiger Stripes“) Wasserdampf ins All – ein Hinweis auf einen unterirdischen Salzwasserozean.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 504 km |
| Orbitalradius | 238.020 km (3,95 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 1,370 Tage |
| Inklination | 0,02° |
| Albedo | 0,99 |
Tethys zeichnet sich durch den Odysseus-Krater (450 km Durchmesser, fast die Hälfte des Mondes) und den langen Graben Ithaca Chasma aus.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.062 km |
| Orbitalradius | 294.660 km (4,89 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 1,888 Tage |
| Inklination | 1,12° |
| Albedo | 0,80 |
Diones Trailing-Hemisphäre zeigt helle, streifenartige „Wispy Terrain“-Strukturen – Eisklippen, die durch tektonische Aktivität entstanden sind.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.123 km |
| Orbitalradius | 377.400 km (6,26 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 2,737 Tage |
| Inklination | 0,02° |
| Albedo | 0,60 |
Rhea ist der zweitgrößte Saturnmond und ähnelt dem Erdmond, ist aber heller und eisiger. Die Oberfläche ist dicht verkratert mit hellen Strahlenkratern.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.528 km |
| Orbitalradius | 527.040 km (8,74 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 4,518 Tage |
| Inklination | 0,35° |
| Albedo | 0,65 |
Titan ist der größte Saturnmond und der zweitgrößte Mond im Sonnensystem (größer als Merkur). Er ist der einzige Mond mit einer dichten Atmosphäre (1,5 bar Oberflächendruck, hauptsächlich Stickstoff). Auf seiner Oberfläche befinden sich Methanseen – einzigartig im Sonnensystem.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 5.150 km |
| Orbitalradius | 1.221.870 km (20,27 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 15,945 Tage |
| Inklination | 0,33° |
| Albedo | 0,22 (dunkel, durch Dunst) |
Textur: Orange-braune Atmosphäre mit gebänderten Wolkenstrukturen. Keine Oberflächendetails sichtbar – alles durch den dichten Dunst verdeckt.
Iapetus besitzt die extremste Zweifarbigkeit aller Körper im Sonnensystem: Die führende Hemisphäre (Cassini Regio) ist pechschwarz (Albedo 0,05), die nachlaufende Hemisphäre blendend weiß (Albedo 0,5). Zusätzlich verläuft ein rätselhafter Äquatorialkamm über 1.300 km Länge.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.469 km |
| Orbitalradius | 3.560.820 km (59,07 Saturnradien) |
| Umlaufzeit | 79,322 Tage |
| Inklination | 15,47° |
| Albedo | 0,05–0,5 (hemisphärenabhängig) |
Iapetus hat mit 15,47° die höchste Bahninklination aller großen Saturnmonde, was in der Simulation deutlich sichtbar ist.
Alle sieben Monde werden überproportional groß dargestellt. Die Orbitalabstände sind komprimiert (Iapetus orbitet real bei 59 Saturnradien, in der Szene bei 16 Einheiten). Alle Monde orbiten außerhalb der Saturn-Ringe (Ringe enden bei 7,25 Szeneneinheiten).
| Mond | Szenen-Radius | Szenen-Orbit | Speed-Faktor | Reale Umlaufzeit | Faktor |
|---|---|---|---|---|---|
| Mimas | 0.06 | 7.5 | 875 | 0,942 Tage | ~13× |
| Enceladus | 0.08 | 8.0 | 602 | 1,37 Tage | ~13× |
| Tethys | 0.12 | 9.0 | 437 | 1,89 Tage | ~13× |
| Dione | 0.13 | 10.0 | 301 | 2,74 Tage | ~13× |
| Rhea | 0.17 | 11.0 | 182 | 4,52 Tage | ~13× |
| Titan | 0.40 | 13.0 | 52 | 15,95 Tage | ~13× |
| Iapetus | 0.16 | 16.0 | 10.4 | 79,32 Tage | ~13× |
Die Speed-Faktoren sind proportional zu 1/Periode, mit Mimas als schnellstem Mond (0,942 Tage Umlaufzeit). Alle sieben Monde sind ~13× langsamer als in der Realität, aber intern konsistent. Da Saturns Orbitalgeschwindigkeit (p.speed = 0.034) deutlich langsamer ist als Jupiters (0.084), werden die Speed-Faktoren um den Faktor 2,5 erhöht, damit die Monde ähnlich schnelle absolute Umlaufzeiten wie Jupiters Monde erreichen.
Uranus besitzt fünf große Monde, die zwischen 1787 und 1948 entdeckt wurden. Sie sind nach Figuren aus den Werken von William Shakespeare und Alexander Pope benannt – einzigartig im Sonnensystem, wo Monde sonst nach mythologischen Figuren benannt werden.
Miranda ist der kleinste und innerste der fünf klassischen Uranus-Monde. Ihre Oberfläche ist eine der bizarrsten im Sonnensystem: ein Patchwork aus altem, kraterreichem Terrain und jungen, geologisch überarbeiteten Regionen (Coronae). Die Verona Rupes sind mit ca. 20 km die höchste bekannte Klippe im Sonnensystem.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 472 km |
| Orbitalradius | 129.900 km (5,1 Uranusradien) |
| Umlaufzeit | 1,41 Tage |
| Inklination | 4,34° |
| Albedo | 0,32 |
Ariel hat die hellste und geologisch jüngste Oberfläche der Uranus-Monde. Kreuzende Grabentäler (Chasmata) durchziehen die Oberfläche – Hinweise auf tektonische Aktivität in der Vergangenheit. Große Krater fehlen weitgehend.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.158 km |
| Orbitalradius | 190.900 km (7,5 Uranusradien) |
| Umlaufzeit | 2,52 Tage |
| Inklination | 0,04° |
| Albedo | 0,39 |
Umbriel ist der dunkelste der großen Uranus-Monde (Albedo 0,16). Seine Oberfläche ist alt und dicht verkratert. Auffällig ist der Wunda-Krater nahe dem Äquator – ein mysteriöser heller Ring auf ansonsten dunklem Terrain, dessen Ursprung ungeklärt ist.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.170 km |
| Orbitalradius | 266.000 km (10,4 Uranusradien) |
| Umlaufzeit | 4,14 Tage |
| Inklination | 0,13° |
| Albedo | 0,16 |
Titania ist der größte Mond des Uranus und der achtgrößte im Sonnensystem. Die Oberfläche zeigt eine Mischung aus Kratern und langen Canyon-Systemen (Graben), die auf vergangene tektonische Aktivität hinweisen. Der leicht rötliche Ton deutet auf bestrahlte organische Verbindungen hin.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.578 km |
| Orbitalradius | 436.300 km (17,1 Uranusradien) |
| Umlaufzeit | 8,71 Tage |
| Inklination | 0,08° |
| Albedo | 0,27 |
Oberon ist der äußerste und zweitgrößte der klassischen Uranus-Monde. Seine Oberfläche ist stark verkratert und alt. Auffällig ist dunkles Material auf den Böden einiger Krater – möglicherweise kohlenstoffreiches Material oder kryovulkanische Ablagerungen.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 1.523 km |
| Orbitalradius | 583.500 km (22,8 Uranusradien) |
| Umlaufzeit | 13,46 Tage |
| Inklination | 0,07° |
| Albedo | 0,23 |
Alle fünf Monde werden überproportional groß dargestellt. Die Orbitalabstände sind komprimiert (Oberon orbitet real bei 22,8 Uranusradien, in der Szene bei 11 Einheiten).
| Mond | Szenen-Radius | Szenen-Orbit | Speed-Faktor | Reale Umlaufzeit | Faktor |
|---|---|---|---|---|---|
| Miranda | 0.07 | 4.0 | 2500 | 1,41 Tage | ~8,7× |
| Ariel | 0.13 | 5.5 | 1400 | 2,52 Tage | ~8,7× |
| Umbriel | 0.13 | 7.5 | 850 | 4,14 Tage | ~8,7× |
| Titania | 0.18 | 10.0 | 410 | 8,71 Tage | ~8,7× |
| Oberon | 0.17 | 11.0 | 260 | 13,46 Tage | ~8,7× |
Alle fünf Monde sind ~8,7× langsamer als in der Realität, aber intern konsistent (korrekte Periodenverhältnisse).
Neptun hat 16 bekannte Monde. Triton ist bei weitem der größte und einer der faszinierendsten Monde im Sonnensystem – ein eingefangenes Kuipergürtel-Objekt mit retrogradem Orbit.
Proteus ist der zweitgrößte Neptunmond und gilt als der größte Körper im Sonnensystem, der keine Kugelform angenommen hat – er ist gerade an der Grenze zum hydrostatischen Gleichgewicht. Seine Oberfläche ist sehr dunkel und dicht verkratert.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 420 km (unregelmäßig) |
| Orbitalradius | 117.647 km (4,75 Neptunradien) |
| Umlaufzeit | 1,12 Tage |
| Inklination | 0,52° |
| Albedo | 0,10 (sehr dunkel) |
Triton ist der mit Abstand größte Neptunmond und der einzige große Mond mit retrogradem Orbit – er umkreist Neptun entgegen der Rotationsrichtung des Planeten. Dies ist ein starkes Indiz dafür, dass Triton ein eingefangenes Kuipergürtel-Objekt (KBO) ist.
Oberfläche: Triton ist einer der hellsten Körper im Sonnensystem. Die Oberfläche besteht aus Stickstoffeis mit einem rosa-weißen Farbton. Im Norden befindet sich das Cantaloupe-Terrain – eine einzigartige, buckelartige Landschaft. Am Südpol beobachtete Voyager 2 aktive Stickstoffgeysire (Kryovulkanismus), die dunkle Streifen auf der Esoberfläche hinterlassen.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 2.710 km |
| Orbitalradius | 354.759 km (14,3 Neptunradien) |
| Umlaufzeit | 5,88 Tage (retrograd) |
| Inklination | 23° (zum Äquator) |
| Albedo | 0,76 (sehr hell) |
Retrograder Orbit: Tritons negativer Speed-Faktor (-950) bewirkt, dass er Neptun in Gegenrichtung umkreist. Dies funktioniert automatisch über die Orbit-Berechnung (elapsed * p.speed * 0.3 * moon.speed), da ein negativer Wert die Umlaufrichtung umkehrt.
Inklination: Mit 23° (0,4015 rad) zum Neptun-Äquator hat Triton eine deutlich sichtbare Bahnneigung – die größte aller in der Simulation dargestellten Monde.
| Mond | Szenen-Radius | Szenen-Orbit | Speed-Faktor | Reale Umlaufzeit | Faktor | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Proteus | 0.07 | 5.0 | 5000 | 1,12 Tage | ~10,7× | – |
| Triton | 0.25 | 9.0 | -950 | 5,88 Tage | ~10,7× | Negativ = retrograd |
Triton ist überproportional groß dargestellt (real: 2.710 km, größer als Pluto). Proteus ist aufgrund seiner geringen Größe (420 km) ebenfalls überproportional. Beide Monde sind ~10,7× langsamer als in der Realität, aber intern konsistent.
Die Achsneigung der Planeten ist als tilt-Parameter implementiert (in Radiant):
| Planet | Achsneigung (real) | tilt (rad) | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Merkur | 0,03° | 0.03 | Fast senkrecht |
| Venus | 177,4° | 3.09 | Retrograde Rotation |
| Erde | 23,4° | 0.41 | Ursache der Jahreszeiten |
| Mars | 25,2° | 0.44 | Erdähnlich |
| Jupiter | 3,1° | 0.05 | Fast senkrecht |
| Saturn | 26,7° | 0.47 | Deutliche Neigung |
| Uranus | 97,8° | 1.71 | Extreme Seitenlage |
| Neptun | 28,3° | 0.49 | Moderate Neigung |
| Pluto | 122,5° | 2.14 | Extreme Kippung, retrograde Rotation |
Venus hat eine retrograde Rotation (dreht sich entgegengesetzt). Dies wird über die Achsneigung von 177,4° abgebildet: Da der Tilt >90° ist, steht der Planet quasi auf dem Kopf – eine prograde Drehung (positiver rotSpeed = 0.002) erscheint dadurch von außen betrachtet als retrograd.
Uranus hat eine extreme Achsneigung von ~98°, rotiert also nahezu auf der Seite.
Pluto hat mit 122,5° eine noch extremere Kippung als Uranus und rotiert retrograd. Wie bei Venus ergibt sich die Retrogradität aus dem Tilt >90° bei positivem rotSpeed = 0.008.
Die Rotationsgeschwindigkeiten der Planeten sind illustrativ, nicht mathematisch exakt. Die qualitative Reihenfolge ist korrekt, aber die Verhältnisse sind zugunsten der Sichtbarkeit vereinfacht.
| Körper | Reale Rotation | rotSpeed | Relativ zu Erde (real) | Relativ zu Erde (Sim.) | Faktor gg. Realität |
|---|---|---|---|---|---|
| Sonne | 25,05 Tage (Äquator) | 0.005 | 0,040× | 0,25× | ~15× langsamer |
| Merkur | 58,6 Tage | 0.005 | 0,017× | 0,25× | ~6× langsamer |
| Venus | 243 Tage (retrograd) | 0.002 | 0,004× | 0,1× | ~4× langsamer |
| Erde | 1 Tag | 0.02 | 1× | 1× | ~92× langsamer |
| Mars | 1,03 Tage | 0.019 | 0,97× | 0,95× | ~93× langsamer |
| Jupiter | 0,41 Tage (9,9 h) | 0.04 | 2,44× | 2× | ~110× langsamer |
| Saturn | 0,44 Tage (10,7 h) | 0.038 | 2,27× | 1,9× | ~108× langsamer |
| Uranus | 0,72 Tage (17,2 h) | 0.03 | 1,39× | 1,5× | ~86× langsamer |
| Neptun | 0,67 Tage (16,1 h) | 0.028 | 1,49× | 1,4× | ~96× langsamer |
| Pluto | 6,39 Tage (retrograd) | 0.008 | 0,16× | 0,4× | ~35× langsamer |
Was korrekt dargestellt wird:
Was vereinfacht ist:
rotSpeed wird pro Frame addiert (nicht delta-time-basiert), während Mond-Orbits delta-time-basiert sind. Das Verhältnis Rotation:Mond-Orbit ist daher frame-rate-abhängig. Die Faktor-Berechnung in der Tabelle geht von 60 fps aus.Die Radien sind relativ zum Erdradius skaliert und entsprechen den realen Verhältnissen:
| Planet | Realer Radius (km) | Verhältnis zu Erde | Simulation |
|---|---|---|---|
| Merkur | 2.440 | 0.38 | 0.38 |
| Venus | 6.052 | 0.95 | 0.95 |
| Erde | 6.371 | 1.00 | 1.00 |
| Mars | 3.390 | 0.53 | 0.53 |
| Jupiter | 69.911 | 10.97 | 3.50 * |
| Saturn | 58.232 | 9.14 | 2.90 * |
| Uranus | 25.362 | 3.98 | 2.00 * |
| Neptun | 24.622 | 3.86 | 1.90 * |
| Pluto | 1.189 | 0.19 | 0.22 ** |
* Die Gasriesen sind aus Gründen der Darstellbarkeit verkleinert.
** Pluto ist leicht vergrößert (0.22 statt 0.19) für bessere Sichtbarkeit. Bei exakten Verhältnissen würde Jupiter ~11x so groß wie die Erde dargestellt, was die inneren Planeten unsichtbar machen würde.
Die Sonne hat einen realen Radius von ~696.350 km, was dem 109-fachen des Erdradius entspricht. In der Simulation wird sie jedoch mit Radius 5 dargestellt (nur 5× Erde statt 109×).
Warum eine maßstabsgetreue Darstellung unmöglich ist:
Eine Sonne mit korrektem Radius 109 (relativ zur Erde = 1) würde weit über die Bahnen von Merkur (Abstand 10), Venus (14) und sogar der Erde (19) hinausragen und diese Planeten visuell verschlucken.
Umgekehrt: Bei maßstabsgetreuen Abständen wäre die Sonne ein winziger Punkt. Real nimmt der Sonnenradius nur 1,2% von Merkurs Orbitalradius ein – bei einem Merkur-Abstand von 10 Einheiten ergäbe das einen Sonnenradius von lediglich ~0,12.
Das fundamentale Problem ist die enorme Spannweite: Zwischen dem kleinsten Objekt (Merkur, ~2.440 km Radius) und der größten Entfernung (Neptun, ~4,5 Mrd. km) liegen sechs Größenordnungen. Kein Bildschirm kann diese Skalen gleichzeitig korrekt abbilden. Deshalb werden in jeder Sonnensystem-Visualisierung – auch bei NASA und ESA – drei separate Kompromisse gemacht:
Die Abstände sind nicht linear skaliert, sondern komprimiert, um alle Planeten sichtbar darzustellen:
| Planet | Reale Entfernung (AU) | Simulation | Verhältnis |
|---|---|---|---|
| Merkur | 0.387 | 10 | 25.8 |
| Venus | 0.723 | 14 | 19.4 |
| Erde | 1.000 | 19 | 19.0 |
| Mars | 1.524 | 25 | 16.4 |
| Jupiter | 5.203 | 42 | 8.1 |
| Saturn | 9.537 | 66 | 6.9 |
| Uranus | 19.191 | 86 | 4.5 |
| Neptun | 30.069 | 102 | 3.4 |
| Pluto | 39.482 | 116 | 2.9 |
Die Abstände folgen einer logarithmischen Kompression: Innere Planeten sind proportional weiter auseinander, äußere Planeten näher zusammen. Dies ist notwendig, da Neptun real 78x weiter von der Sonne entfernt ist als Merkur – eine lineare Darstellung würde die inneren Planeten auf wenige Pixel zusammendrängen.
Die Ringe sind als RingGeometry mit innerem Radius 1.4× und äußerem Radius 2.5× des Saturnradius implementiert. Real erstrecken sich die Hauptringe von ca. 1.1× bis 2.3× des Saturnradius.
Die Textur enthält eine Cassini-Teilung (dunkle Lücke bei ca. 45–52% des Ringradius), die der realen Teilung zwischen B-Ring und A-Ring entspricht. Die Ringe rotieren mit dem Planeten, was physikalisch korrekt ist, da sie gravitativ gebunden sind (obwohl einzelne Ringpartikel unterschiedliche Orbitalgeschwindigkeiten haben).
Die Ringneigung entspricht der axialen Neigung Saturns (26,7°).
Jupiters Ringsystem wurde 1979 von der Raumsonde Voyager 1 entdeckt. Es ist im Vergleich zu Saturns Ringen extrem dünn und lichtschwach. Das System besteht aus drei Hauptkomponenten:
Zusammensetzung: Im Gegensatz zu Saturns eisreichen Ringen bestehen Jupiters Ringe hauptsächlich aus Staubpartikeln, die durch Mikrometeoriten-Einschläge auf den kleinen inneren Monden freigesetzt werden.
Umsetzung in der Simulation:
| Eigenschaft | Saturn | Jupiter |
|---|---|---|
| Innerer Radius | 1.4× Planetenradius | 1.3× Planetenradius |
| Äußerer Radius | 2.5× Planetenradius | 1.9× Planetenradius |
| Opazität | 0.8 (gut sichtbar) | 0.15 (sehr subtil) |
| Textur | Helle Eis-/Gesteinsbänder mit Cassini-Teilung | Bräunlich-staubig, nach außen abnehmend |
Die geringe Opazität der Jupiter-Ringe spiegelt ihre reale Lichtschwäche wider – sie sind nur bei bestimmten Beleuchtungswinkeln (Vorwärtsstreuung) überhaupt sichtbar.
Für Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mond, Mars, Jupiter, Saturn (inkl. Ring), Uranus und Neptun werden externe 2K-Texturen (2048×1024 Pixel, JPEG) von Solar System Scope geladen (Lizenz: CC BY 4.0, NASA-basiert). Die Texturen werden beim Start asynchron geladen und ersetzen die prozeduralen Texturen nach kurzer Ladezeit. Bei Ladefehlern bleiben die prozeduralen Texturen als Fallback bestehen.
Nicht extern verfügbar (bleiben prozedural): Pluto, Phobos, Deimos, Io, Europa, Ganymed, Kallisto, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan, Iapetus, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberon, Proteus, Triton.
Alle Planetentexturen werden zusätzlich prozedural über Canvas2D erzeugt. Jede Textur nutzt fraktales Rauschen (FBM) mit mehreren Oktaven als Grundlage, ergänzt um planetenspezifische Features. Diese dienen als sofort sichtbare Startansicht und als Fallback bei Ladefehlern.
Alle Planeten werden mit 512×256 Pixeln gerendert, Pluto und Erdmond mit 256×128 Pixeln, Galileische Monde (Io, Europa, Ganymed, Kallisto) mit 256×128 Pixeln, Saturn-Monde (Tethys, Dione, Rhea, Titan, Iapetus) mit 256×128 Pixeln, Saturn-Monde (Mimas, Enceladus) mit 128×64 Pixeln, Uranus-Monde (Ariel, Umbriel, Titania, Oberon) mit 256×128 Pixeln, Miranda mit 128×64 Pixeln, Neptun-Mond Triton mit 256×128 Pixeln, Proteus mit 128×64 Pixeln, Phobos und Deimos mit 128×64 Pixeln.
| Planet | Texturmerkmale |
|---|---|
| Merkur | Mehrstufige Krater (3 Größen), Caloris-Becken, Hochland-/Tiefland-Kontrast |
| Venus | Verwirbeltes Wolkenmuster mit Strömungsverzerrung, gebänderte Atmosphäre, Ishtar Terra und Aphrodite Terra |
| Erde | Kontinente mit differenziertem Terrain (Tropenwald, Wüste, Gebirge, gemäßigte Zone), Ozeane mit Tiefenvariation, Polkappen, Wolkenschicht |
| Mars | Syrtis Major, Hellas-Becken, Valles Marineris, Olympus Mons, Polkappen |
| Jupiter | Dreifach überlagerte Bandfrequenzen, turbulente Strömungsverzerrung, Großer Roter Fleck mit Wirbelstruktur, Weiße Ovale |
| Saturn | Dreifache Bandstruktur, Strömungsverzerrung, Nordpol-Hexagon (angedeutet), Sturmfeature |
| Uranus | Subtile Bänderung, Polaraufhellung, einzelnes helles Wolkenfeature |
| Neptun | Ausgeprägte Bänderung mit Verzerrung, Großer Dunkler Fleck, Scooter-Wolke, Südpol-Aufhellung |
| Pluto | Rötlich-braune Tholin-Grundfarbe, Tombaugh Regio (herzförmige Stickstoffeis-Region), Cthulhu Macula (dunkle Region), polare Aufhellung |
| Mond | Mehrstufige Krater (3 Größen), Maria (dunkle Lava-Ebenen), helle Strahlenkrater |
| Phobos | Sehr dunkles Grau, dichte Kraterverteilung, leicht rötlicher Einschlag |
| Deimos | Einheitlich dunkles Grau, glattere Oberfläche, leicht bläulicher Ton |
| Io | Gelb-orange Schwefelvariationen, vulkanische Hotspots, dunkle Lavaströme, keine Krater |
| Europa | Helles Eisweiß mit bräunlichen Lineae (Risse), sehr glatte Oberfläche |
| Ganymed | Zwei-Terrain-Mischung: dunkles kraterreiches und helles rillenförmiges Terrain |
| Kallisto | Sehr dunkel, extrem dichte Kraterverteilung, helle Valhalla-Einschlagstruktur |
| Mimas | Helles Eisgrau, riesiger Herschel-Krater mit Zentralberg, moderate Krater |
| Enceladus | Blendend weiß, Tiger Stripes am Südpol, glatter Süden/kraterreicher Norden |
| Tethys | Helles Grau, Odysseus-Krater, Ithaca-Chasma-Graben |
| Dione | Grau-beige, Wispy Terrain (helle Eisklippen) auf Trailing-Hemisphäre, kraterreiche Leading-Hemisphäre |
| Rhea | Mittelgrau, dichte Kraterverteilung (3 Stufen), helle Strahlenkrater |
| Titan | Orange-braune Atmosphäre, gebänderte Wolken, dunklerer Nordpol, keine Oberflächendetails |
| Iapetus | Extreme Zweifarbigkeit: dunkle Cassini Regio / helle Trailing-Hemisphäre, Äquatorialkamm |
| Miranda | Grau, chaotisches Terrain mit Coronae (Chevron-Strukturen), alte/junge Flächen gemischt |
| Ariel | Hellstes Uranus-Mond-Grau, kreuzende Grabentäler, wenige Krater (junge Oberfläche) |
| Umbriel | Sehr dunkel (Albedo 0,16), dicht verkratert, heller Wunda-Krater-Ring |
| Titania | Mittelgrau, leicht rötlich, Krater + lange Canyon-Systeme |
| Oberon | Rötlich-grau, stark verkratert, dunkles Material auf Kraterböden |
| Proteus | Sehr dunkel (Albedo 0,10), dicht verkratert, neutrales Dunkelgrau |
| Triton | Hell (pink-weiß), Cantaloupe-Terrain, kryovulkanische dunkle Streifen, glatte Südpol-Eisflächen |
In der Detailansicht werden benannte geografische Merkmale als Labels auf der rotierenden Planetenoberfläche angezeigt. Die Labels drehen sich mit dem Planeten mit und werden auf der Rückseite ausgeblendet.
| Planet | Features | Koordinatenquelle |
|---|---|---|
| Merkur | Caloris-Becken, Kuiper-Krater | IAU-Koordinaten (bestätigt per Pixelanalyse) |
| Venus | Maxwell Montes, Ishtar Terra, Aphrodite Terra, Maat Mons | IAU-Koordinaten (Oberfläche unter Wolken nicht sichtbar) |
| Erde | Mount Everest, Marianengraben, Sahara, Amazonas, Antarktis | Geographische Koordinaten (visuell verifiziert) |
| Mars | Olympus Mons, Valles Marineris, Hellas Planitia, Syrtis Major | IAU-Koordinaten (bestätigt per Pixelanalyse) |
| Jupiter | Großer Roter Fleck | Pixelanalyse gegen Solar System Scope-Textur |
| Saturn | Nordpol-Hexagon | Polposition (lat=89°, lon irrelevant) |
| Neptun | Großer Dunkler Fleck | Pixelanalyse gegen Solar System Scope-Textur |
| Pluto | Tombaugh Regio, Cthulhu Macula | IAU-Koordinaten (prozedurale Textur, informativ) |
Projektion: Lat/Lon → 3D-Kugelkoordinate → applyMatrix4(mesh.matrixWorld) → Kamera-Projektion. Okklusion: Oberflächennormale · Blickrichtung < 0,05 = Rückseite (ausgeblendet). Limb-Fading: opacity = clamp((dot − 0,05) / 0,25) für weichen Übergang am Rand.
Hinweis: Für Gasriesen (Jupiter, Neptun) stimmen die IAU-Koordinatensysteme nicht mit den Solar System Scope-Texturen überein, daher wurden die Positionen direkt per Pixelanalyse auf den 2K-Texturen kalibriert. Für Gesteinskörper (Erde, Mars, Merkur) stimmen die IAU-Koordinaten mit den Texturen überein.
Die Texturen basieren auf einer Kombination aus:
noise(x, y, seed) – Pseudozufällige, aber deterministische Wertefbm(x, y, seed, octaves) – Überlagerte Rauschfrequenzen mit abnehmender Amplitudeexp(-(x²+y²)·k) für lokalisierte Features (Krater, Becken, Stürme)Pluto ist der einzige Körper in der Simulation mit implementierter Bahninklination. Seine Bahn ist um 17,09° (0,2983 rad) gegen die Ekliptik geneigt. Die Transformation von der Ekliptikebene (y=0) in die geneigte Bahn erfolgt nach der Kepler-Positionsberechnung:
y' = z · sin(i)
z' = z · cos(i)wobei i die Inklination und z die Komponente in der Ekliptikebene ist. Dieselbe Transformation wird sowohl auf die Orbitlinie als auch auf die Echtzeit-Position im Animationsloop angewandt.
Pluto verwendet einen Phasenversatz (phase: 4.0 rad ≈ 229°) in der mittleren Anomalie, um eine Startposition entfernt von Neptun zu gewährleisten:
M = n·t + φAndere Planeten haben phase = 0 (Standardwert).
rotSpeed = 0.008) als retrogradtilt = 2.14 rad)Der Kuipergürtel ist als Partikelwolke (THREE.Points) mit 3000 Partikeln implementiert. Die Verteilung bildet die reale Struktur des Gürtels nach.
| Population | Anteil | Szenen-Bereich | Realer Bereich | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|
| Plutinos | 15% | 106–112 units | ~39,4 AU | 3:2-Resonanz mit Neptun |
| Klassischer Gürtel | 70% | 114–124 units | ~42–48 AU | Hauptkonzentration |
| Gestreute Scheibe | 15% | 100–130 units | ~30–55 AU | Mit Kuiper-Cliff-Abfall jenseits 128 |
| Population | Anteil | Max. Inklination | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| Kalte Klassische | 80% | ~7° | Niedrige Bahnneigung |
| Heiße Population | 20% | ~20° | Höhere Bahnneigung |
| Typ | Anteil | Beschreibung |
|---|---|---|
| Eisig grau-weiß | 40% | Frische Oberflächen |
| Rötlich | 35% | Tholin-bedeckte Oberflächen (organische Verbindungen durch UV-Strahlung) |
| Bläulich-grau | 25% | Wassereis-dominierte Oberflächen |
Die Partikelwolke rotiert als Ganzes langsam (Geschwindigkeitsfaktor 0.0005), was einen subtilen Lebendigkeitseffekt erzeugt. In der Realität hat jedes KBO (Kuiper Belt Object) eine individuelle Umlaufbahn.
Der Asteroidengürtel ist als Partikelwolke (THREE.Points) mit 2000 Partikeln implementiert. Er liegt zwischen Mars (1,52 AU) und Jupiter (5,20 AU) bei 2,06–3,27 AU.
Interpolation Mars→Jupiter: Rate = (42−25)/(5,203−1,524) ≈ 4,62 units/AU
| Real (AU) | Szene (units) | Bedeutung |
|---|---|---|
| 2,06 | 27,0 | Innenkante (4:1-Resonanz mit Jupiter) |
| 2,50 | 28,5 | 3:1-Kirkwood-Lücke |
| 2,82 | 29,6 | 5:2-Kirkwood-Lücke |
| 3,27 | 31,0 | Außenkante (2:1-Resonanz mit Jupiter) |
| Zone | Anteil | Szenen-Bereich | Realer Bereich | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|
| Innerer Gürtel | 40% | 27,0–28,3 units | 2,06–2,50 AU | Höchste Dichte, S-Typ dominant |
| Mittlerer Gürtel | 25% | 28,7–29,4 units | 2,50–2,82 AU | Zwischen den Kirkwood-Lücken |
| Äußerer Gürtel | 35% | 29,8–31,0 units | 2,82–3,27 AU | C-Typ dominant |
Lücken bei 28,3–28,7 und 29,4–29,8 scene units repräsentieren die Kirkwood-Lücken – Bereiche, die durch Bahnresonanzen mit Jupiter (3:1 und 5:2) an Asteroiden verarmt sind.
Die Farbverteilung ist radial abhängig – ein realer Kompositionsgradient im Asteroidengürtel:
| Typ | Innerer Gürtel | Äußerer Gürtel | Farbe | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|
| S-Typ (silikatisch) | ~60% | ~15% | Rötlich-beige | Gesteinsreich, Silikate und Metalle |
| C-Typ (kohlenstoffhaltig) | ~10% | ~75% | Dunkelgrau | Kohlenstoffreich, primitiv |
| M-Typ (metallisch) | ~30% | ~10% | Silbrig-grau | Eisen-Nickel, Reste differenzierter Körper |
Mittlere Inklination ~8° (0,14 rad), Gauß-ähnlich verteilt. Die y-Höhe wird mit dem Faktor 0,25 skaliert.
Geschwindigkeitsfaktor 0.001 (doppelt so schnell wie Kuipergürtel mit 0.0005), da reale Orbitalperioden im Asteroidengürtel 3–6 Jahre betragen, im Kuipergürtel 200+ Jahre.
| Aspekt | Vereinfachung | Reale Situation |
|---|---|---|
| Partikelanzahl | 2000 | > 1 Million Objekte > 1 km |
| Größenverteilung | Gleichförmig | Potenzgesetz (viele kleine, wenige große) |
| Kirkwood-Lücken | Zwei scharfe Gaps | Mehrere Lücken (4:1, 3:1, 5:2, 7:3, 2:1) |
| Ceres | Nicht als Einzelobjekt | Zwergplanet, 939 km Durchmesser |
| Rotation | Gemeinsam als Wolke | Individuelle elliptische Orbits |
Die Kamera nutzt Kugelkoordinaten (Spherical Coordinates) um die Szene:
Die Anzeige zeigt den Elevationswinkel (= 90° − θ) und die interpolierte AU-Entfernung.
9 Presets (3 Winkel × 3 Entfernungen) sind per ←/→ durchschaltbar. Die Übergänge werden mit einer kubischen Ease-In-Out-Animation (800 ms) interpoliert.
Alle wesentlichen Einstellungen werden im localStorage unter dem Key sol-settings als JSON gespeichert und beim Seitenaufruf wiederhergestellt:
| Einstellung | Beschreibung |
|---|---|
| Kameraposition | x, y, z-Koordinaten |
| Labels | Sichtbarkeit ein/aus |
| Bahnen | Sichtbarkeit ein/aus |
| Geschwindigkeit | Simulationsgeschwindigkeit (Slider-Wert) |
Die Speicherung erfolgt bei jeder Änderung (Tastatureingabe, Maus-Interaktion, Slider, Button-Klick).
Per Doppelklick auf einen Planeten wird eine Detailansicht aktiviert. Die Kamera fliegt per kubischem Ease-In-Out-Tween (800 ms) zum Planeten. Alle anderen Objekte (Sonne, Planeten, Sterne, Gürtel, Orbit-Linien, Labels) werden ausgeblendet.
Die Sonnen-Punktlichtquelle wird deaktiviert. Stattdessen wird ein PointLight (Intensität 2.0) als Kind der Kamera hinzugefügt (Position −2, 1, 0 relativ zur Kamera — leicht links und oben). Das Ambient-Light wird auf 1,2 erhöht, damit auch die von der Kamera abgewandte Seite des Planeten und alle Monde sichtbar bleiben.
Im Detailmodus werden nur die Eigenrotation des Planeten und die Umlaufbahnen seiner Monde berechnet (updateDetailPlanet()). Der Kepler-Solver wird nicht aufgerufen, da der Planet stationär bleibt. Die Simulationsgeschwindigkeit (Space-Taste, Slider) bleibt wirksam.
Für jeden Mond werden reale astronomische Daten angezeigt: Durchmesser, Entfernung zum Mutterplaneten, Umlaufzeit und wissenschaftliche Besonderheiten. Zusätzlich enthalten die Planeten detailNotes mit Hinweisen auf Vereinfachungen im Modell (z.B. überproportionale Mondgrößen, komprimierte Orbitalabstände).
Mond-Labels werden ausgeblendet, wenn sich der Mond hinter dem Planeten befindet. Die Berechnung projiziert den Planetenradius auf den Bildschirm mittels (radius / camDist) × windowHeight × 1,1. Der Faktor 1,1 überschreitet die geometrische Kante leicht, damit Labels nicht am Rand aufblitzen. Derselbe Algorithmus wird für die Sonnen-Okklusion der Planeten-Labels verwendet.
Die Mond-Umlaufgeschwindigkeiten sind im Modell zugunsten visueller Ästhetik verlangsamt. Die folgende Übersicht zeigt den Verlangsamungsfaktor pro Planetsystem und ob die Monde eines Systems intern konsistent sind (korrekte Periodenverhältnisse untereinander).
| System | Mond | Speed | Modell-Periode (Tage) | Reale Periode (Tage) | Faktor | Intern konsistent? |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Erde | Mond | 13.4 | 27,3 | 27,3 | 1,0× | ✓ exakt |
| Mars | Phobos | 40 | 17,3 | 0,32 | ~54× | ✓ ja |
| Deimos | 10 | 68,0 | 1,26 | ~54× | ||
| Jupiter | Io | 200 | 21,3 | 1,77 | ~12× | ✓ ja (Laplace 1:2:4) |
| Europa | 100 | 42,6 | 3,55 | ~12× | ||
| Ganymed | 50 | 85,1 | 7,16 | ~12× | ||
| Kallisto | 21 | 202,9 | 16,69 | ~12× | ||
| Saturn | Mimas | 875 | 12,5 | 0,942 | ~13× | ✓ ja |
| Enceladus | 602 | 18,2 | 1,37 | ~13× | ||
| Tethys | 437 | 25,1 | 1,89 | ~13× | ||
| Dione | 301 | 36,4 | 2,74 | ~13× | ||
| Rhea | 182 | 60,3 | 4,52 | ~13× | ||
| Titan | 52 | 210,9 | 15,95 | ~13× | ||
| Iapetus | 10.4 | 1054,1 | 79,32 | ~13× | ||
| Uranus | Miranda | 2500 | 12,3 | 1,41 | ~8,7× | ✓ ja |
| Ariel | 1400 | 21,9 | 2,52 | ~8,7× | ||
| Umbriel | 850 | 36,1 | 4,14 | ~8,7× | ||
| Titania | 410 | 74,8 | 8,71 | ~8,7× | ||
| Oberon | 260 | 118,0 | 13,46 | ~8,7× | ||
| Neptun | Proteus | 5000 | 12,0 | 1,12 | ~10,7× | ✓ ja |
| Triton | -950 | 63,2 | 5,88 | ~10,7× |
Fazit: Die Verhältnisse zwischen den Monden eines Planeten sind korrekt – die absolute Geschwindigkeit ist pro Planetsystem um einen konsistenten Faktor verlangsamt. Nur der Erdmond hat eine exakte Umlaufzeit (Faktor 1,0×). Die Laplace-Resonanz der Galileischen Monde (Io:Europa:Ganymed = 1:2:4) bleibt im Modell erhalten. Die unterschiedlichen Faktoren pro System (8,7× bis 54×) ergeben sich aus der Anpassung an ähnliche visuelle Mond-Geschwindigkeiten trotz sehr unterschiedlicher Planeten-Orbitalgeschwindigkeiten.
Über die Taste S in der Hauptansicht kann ein realistischer Nachthimmel aktiviert werden, der den Sternenhimmel für einen frei wählbaren Beobachtungsort und -zeitpunkt darstellt.
Die Sterndaten stammen aus dem HYG-Katalog v4.1 (Amalgam aus Hipparcos, Yale Bright Star und Gliese-Katalog). Alle Sterne mit scheinbarer Helligkeit ≤ 6,5 mag sind enthalten – dies entspricht ungefähr der Grenze der Sichtbarkeit mit bloßem Auge.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Katalog | HYG Database v4.1 (astronexus.com) |
| Sterne | ~8.900 (mag ≤ 6,5) |
| Koordinaten | J2000.0 Rektaszension (h) & Deklination (°) |
| Helligkeiten | Scheinbare Helligkeit (mag) |
| Benannte Sterne | ~50 mit deutschen Beschreibungen |
Die Daten werden als kompakte Float32Array-Puffer in stardata.js gespeichert, generiert durch starcatalog-gen.mjs aus dem HYG-CSV.
Alle 88 IAU-Sternbilder werden als Linienverbindungen dargestellt. Die Sternbild-Definitionen (Stick Figures) stammen aus der Stellarium modern_st skyculture und verwenden die kanonischen Verbindungslinien der westlichen Astronomie.
Sternbildlinien werden nur gezeichnet, wenn beide Endpunkte über dem Horizont stehen. Sternbild-Labels werden am geometrischen Schwerpunkt der sichtbaren Sterne positioniert.
Die Umrechnung von Katalogkoordinaten (RA/Dec) in Horizontkoordinaten (Alt/Az) erfolgt in drei Schritten:
sin(alt) = sin(lat) · sin(dec) + cos(lat) · cos(dec) · cos(H)
az = atan2(-cos(dec) · sin(H), sin(dec) - sin(lat) · sin(alt))Sterne mit Altitude < −1° werden unter dem Horizont ausgeblendet.
| Element | Technik | Details |
|---|---|---|
| Sterne | THREE.Points + ShaderMaterial | Punktgröße 3–22 px (nach Magnitude), additives Blending, Gaußscher Glow-Halo |
| Sternbildlinien | THREE.LineSegments | Blau (#4477aa), Opazität 0,4 |
| Sternnamen | DOM-Labels | ~50 benannte Sterne, klickbar für Detail-Infos |
| Sternbild-Labels | DOM-Labels | 88 Labels, blaugrün, Großbuchstaben |
| Himmelsrichtungen | DOM-Labels | N, O, S, W am Horizont |
Der Sterndome hat einen Radius von 500 Szeneneinheiten und ist auf der Erdposition in der Detailansicht zentriert.
Klick auf einen Sternnamen öffnet ein Info-Panel mit astronomischen Daten in deutscher Sprache:
Beispiele: Sirius (hellster Stern, Doppelsystem mit Weißem Zwerg), Beteigeuze (Roter Überriese vor Supernova), Polarstern (aktueller Himmelsnordpol), Albireo (schönster Farbkontrastdoppelstern).
| Aspekt | Vereinfachung | Reale Situation |
|---|---|---|
| Eigenbewegung | Nicht berücksichtigt | Sterne verschieben sich über Jahrtausende (Barnards Stern: 10″/Jahr) |
| Präzession | Nicht berücksichtigt | Die Erdachse präzediert mit 26.000-Jahre-Periode |
| Atmosphärische Refraktion | Nicht berücksichtigt | Sterne nahe dem Horizont erscheinen real ca. 0,5° höher |
| Nutation | Nicht berücksichtigt | Kleine periodische Schwankung der Erdachse (18,6-Jahre-Zyklus) |
| Szintillation | Nicht dargestellt | Sterne funkeln durch atmosphärische Turbulenz |
| Planeten | Nicht am Sternenhimmel | Planeten sind als „Wandelsterne“ am Nachthimmel sichtbar |
| Milchstraße | Nicht dargestellt | Band aus Milliarden unaufgelöster Sterne |
Im Sternenhimmel-Modus können über den Toggle „Starlink-Satelliten“ oder die Taste X die aktuellen Positionen der ~9.500 Starlink-Satelliten von SpaceX als pulsierende rote Punkte auf dem Nachthimmel eingeblendet werden. Die Funktion ist nur im Echtzeit-Modus verfügbar, da die Bahndaten epochen-spezifisch sind.
Die Satellitenbähnen werden aus Two-Line Elements (TLE) berechnet – einem standardisierten Format, das NORAD für die Bahnbeschreibung erdnaher Objekte verwendet. Ein TLE-Datensatz besteht aus zwei 69 Zeichen langen Zeilen (plus optionaler Namenszeile) und enthält die Kepler-Elemente (Inklination, Exzentrizität, Argument des Perigäums, Rektaszension des aufsteigenden Knotens, mittlere Anomalie, mittlere Bewegung) sowie Zusatzterme für atmosphärischen Widerstand (B*-Koeffizient) und gravitative Störungen.
Aus der mittleren Bewegung (Mean Motion, in Umläufen pro Tag) lässt sich über Keplers drittes Gesetz die Umlaufhöhe ableiten: n → a = ³√(μ/n²) → h = a − RErde. Die in der Satellitenstatistik und Kollisionsanalyse angezeigten Höhenbereiche werden auf diese Weise berechnet.
| Parameter | Beschreibung |
|---|---|
| Datenquelle | CelesTrak (NORAD GP Element Sets) |
| Datenmenge | ~9.500 Satelliten, ~2 MB TLE-Text |
| Propagationsmodell | SGP4/SDP4 (Simplified General Perturbations) |
| Bibliothek | satellite.js v5.0.0 (via esm.sh CDN) |
| Gültigkeit | Einige Tage um die TLE-Epoche; bei älteren TLEs steigt der Positionsfehler |
Das SGP4-Modell (Simplified General Perturbations, Version 4) ist das Standard-Propagationsmodell für LEO-Satelliten. Es berücksichtigt:
Für jeden Satelliten wird folgende Transformationskette durchlaufen:
TLE → satrec (satellite.twoline2satrec)
→ propagate(satrec, date) → ECI {x,y,z} km
→ eciToEcf(eci, gmst) → ECF (erdfestes System)
→ ecfToLookAngles(observer, ecf) → {azimuth, elevation, range}
→ altAzToXYZ(elevation, azimuth) → Dome-Position| Koordinatensystem | Beschreibung |
|---|---|
| ECI | Earth-Centered Inertial – trägheitsfestes geozentrisches System |
| ECF | Earth-Centered Fixed – mitrotierendes geozentrisches System (GMST-Rotation) |
| Alt/Az | Horizontkoordinaten des Beobachters (Elevation + Azimut) |
| Dome-XYZ | Three.js-Koordinaten auf dem Sternenhimmel-Dome (Radius 500) |
Satelliten unter dem Horizont (Elevation < 0°) werden ausgeblendet. Typischerweise sind etwa 300–500 Satelliten gleichzeitig über dem Horizont sichtbar.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Rendering | THREE.Points + ShaderMaterial (GLSL) |
| Farbe | Rot (#ff2619), additives Blending |
| Pulsierung | Sinusförmig, pro Satellit individuelle Phase (0–2π), ~0,5 Hz |
| Punktgröße | 2–5 px (pulsierend) |
| Update-Intervall | Alle 2 Sekunden (im Realtime-Loop) |
| Performance | ~9.500 SGP4-Propagationen in ~50–100 ms (reine Mathematik) |
Die TLE-Daten werden nach dem ersten Laden in IndexedDB (sol-starlink) mit Zeitstempel gespeichert. Beim erneuten Aktivieren innerhalb von 24 Stunden werden die gecachten Daten verwendet – kein Netzwerk-Request nötig. Nach Ablauf der 24 Stunden wird automatisch frisch von CelesTrak geladen.
Die Ladeanzeige unterscheidet zwischen „Lade Bahndaten aus Cache“ und „Lade Bahndaten von CelesTrak“.
SpaceX betreibt die größte Satellitenkonstellation der Welt mit dem Ziel, weltweit Breitband-Internet bereitzustellen:
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Betreiber | SpaceX |
| Aktive Satelliten | ~6.700 (Stand 2025) |
| TLE-Einträge | ~9.500 (inkl. Deorbiting, Manövrieren) |
| Orbithöhe | ~550 km (Shell 1), 340–614 km (weitere Shells) |
| Inklination | 53°, 70°, 97,6° (je nach Shell) |
| Umlaufzeit | ~95 Minuten |
| Geschwindigkeit | ~7,5 km/s |
| Sichtbarkeit | Bis ca. mag 5–7 (v.a. in der Dämmerung, wenn von der Sonne beleuchtet) |
| Aspekt | Vereinfachung | Reale Situation |
|---|---|---|
| Sichtbarkeit | Alle Satelliten über dem Horizont angezeigt | Real nur sichtbar, wenn von der Sonne beleuchtet (Dämmerung); nachts im Erdschatten unsichtbar |
| Helligkeit | Einheitliche Punktgröße | Reale Helligkeit variiert stark nach Entfernung, Sonnenwinkel und Satellitengeneration |
| TLE-Aktualität | 24h-Cache | Satelliten manövrieren regelmäßig; TLEs älter als einige Tage werden ungenau |
| Konstellationen | 5 Konstellationen (Starlink, ISS, OneWeb, Kuiper, Hulianwang) | Weitere kleinere Konstellationen und Einzelsatelliten existieren ebenfalls |