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Text File  |  1990-02-16  |  21KB  |  450 lines

  1.                     Dance of the Planets(TM)
  2.                       Demonstration v1.30
  3.                        December 5, 1989
  4.  
  5.  
  6. WHAT IS DANCE OF THE PLANETS?
  7.  
  8.   DANCE is a computer model of the solar system. It is a realistic 
  9. model with correct scaling, image details and lighting effects. It is
  10. a working model, combining orbital simulation with accurate time-  
  11. location calculations. It is a three-dimensional model in which scenes 
  12. can be viewed from any angle, and bodies interact gravitationally in 
  13. three-dimensional space. It is a complete model with virtually all the 
  14. known bodies of the solar system which, in addition to the Sun and 
  15. nine major planets, includes 60 satellites, over 4100 asteroids, and 
  16. some 1400 recorded comet appearances. The model is also an observation 
  17. tool, providing views of all the orbiting bodies against the starry 
  18. sky as seen from Earth, complete with location coordinates for any 
  19. time. The intent is to represent the solar system in a deep and de-
  20. tailed manner that does some justice to the richness and complexity of 
  21. the real thing. To make it very accessible through the power of the 
  22. computer.
  23.  
  24.  
  25. WHY ORBITAL SIMULATION IS IMPORTANT
  26.  
  27.   Behind the images, the never-ending task of the program is to simu-
  28. late (mimic) gravity by constantly calculating the gravitational
  29. effects that each body has on the other, and allowing them to move 
  30. through space accordingly. This "working" model can therefore antici-
  31. pate and reproduce motions, positional relationships, precessions, and 
  32. many strong perturbation events that have or really will occur "out 
  33. there". It doesn't know where a chaotic comet will be 50 years from 
  34. now in the sense that it can calculate it. But by simulating gravity 
  35. with greatly accelerated time, you can just let it happen and see 
  36. where the comet will be. Equally well, you can run time backward and 
  37. see where an object was in the past, and what influences caused it to 
  38. be where it is today. Orbital simulation provides something of a time 
  39. machine, and can vividly illustrate orbital phenomena.
  40.  
  41.  
  42. WHAT DOES DANCE DEMO DO?
  43.  
  44.   The demo presents a selection of simulation scenes chosen to illus- 
  45. trate the range and nature of DANCE. Within limits, you can operate 
  46. the demo just as you would the complete program. Between the examples, 
  47. you will find some explanatory text to amplify what you are seeing.
  48.  
  49.  
  50. RUNNING THE DEMO
  51.  
  52. * Place the disk in your drive and select that drive (for example, 
  53. enter a: to the DOS prompt).
  54.  
  55. * Enter DANCE to load and run the program.
  56.  
  57. * After the title screen, press PAGE DOWN to begin the demo (a demo 
  58. script is ready to go).
  59.  
  60.   Now go through the demo at your own pace using the PAGE keys. HOME 
  61. shows the script contents. Change viewpoint and magnification if you 
  62. wish, or any other side excursion. Note:
  63.  
  64. * The apparent simulation SPEED is dependent upon the PC on which it
  65. is run. Change the SPEED settings to suit your system. Perhaps slow it 
  66. if you have the coprocessor, or speed it up if you don't. There will 
  67. be further notes in the demo in regard to speed.
  68.  
  69. * The scenes have captions which may be erased by view changes you 
  70. make. You can restore the caption by pressing ENTER when the simula-
  71. tion is running (PAUSED.. doesn't appear after the date), or just
  72. continue the demo by pressing PAGE DOWN.
  73.  
  74.  
  75.       READ THE FOLLOWING FOR BASIC DEMO CONTROL & OPERATIONS
  76.  
  77.  
  78. ESSENTIALS THAT YOU NEED TO KNOW.
  79.  
  80.   You don't need to do much to run and enjoy the demo, but you will 
  81. get more out of it if you interact with it. DANCE also assumes, but 
  82. does not require, some practical knowledge about the subject matter 
  83. (coordinate systems, orbital phenomena, etc.). The complete manual 
  84. explains the basic terms and concepts.
  85.  
  86.   Here are some basic demo operating considerations that you need to 
  87. keep in mind.
  88.  
  89.  
  90. SPEED
  91.   The speed you perceive is dependent upon how fast your PC can 
  92. "crunch" numbers. If you have a fast PC with a coprocessor, some of 
  93. the demo simulations may need to be slowed down. If they are too slow,
  94. increase the speed. But keep in mind that simulation accuracy suffers 
  95. at high speed settings because fewer calculations are being performed 
  96. to approximate the continuous effects of gravity. What is too fast 
  97. depends upon the particular objects being simulated.
  98.  
  99.   A coprocessor is always recommended for calculation intensive soft- 
  100. ware like DANCE. Fast (20mhz or better) 286 and 386 PC's perform okay 
  101. without, but better with. Coprocessors can speed performance by 5X-
  102. 10X. ARC can supply coprocessors made by IIT which are significantly 
  103. faster than Intel's, and similarly priced. A coprocessor is a good 
  104. hardware investment.
  105.  
  106. GOING BACK IN TIME
  107.   Although the demo doesn't allow you to change the date, you do have 
  108. some control over time:
  109. * To start a simulation over again, press DATE (press the 'D' key) to 
  110. get the initial date, and press ENTER. You may want to refresh the 
  111. screen by also pressing ERASE.
  112. * You can always run the simulation (time) backwards by setting the 
  113. SPEED to a negative value.
  114.  
  115.  
  116. CHANGING THE VIEW
  117.   In addition to speed, you are encouraged to vary your perspective by 
  118. changing magnification (ZOOM), latitude, and longitude (ROTATE). If 
  119. you do this from the control bar (the hot key selections along the 
  120. screen bottom), the screen will be updated every time you make a 
  121. change with the cursor keys. This may be what you want, but it will be 
  122. slow on some PC's. The view can be changed directly to what you want 
  123. without intermediate screens by using the popup MENU.
  124.  
  125.  
  126. FAST CHANGES FROM THE MENU
  127.   Press MENU to pop it up, and then hold the HOT KEY to select the
  128. parameter. It's value will be highlighted at the bottom of the screen. 
  129. Change this with the cursor keys. Press ENTER to accept the change, 
  130. and then select another menu parameter, or press ENTER a second time 
  131. to erase the menu and resume simulation.
  132.  
  133. Note: any time a parameter value is high-lighted at the bottom of the 
  134. screen, simulation is suspended and PAUSED.. appears to the right of 
  135. the calendar.
  136.  
  137.  
  138. RESTORE THE DEMO CAPTION
  139.   Making screen changes will erase the demo script remarks in the 
  140. light-blue box. You can restore this by pressing ENTER when the 
  141. simulator is running (not paused for other changes). Alternately, just 
  142. pressing PgUp or PgDn will go on to the last or next demo simulation.
  143.  
  144.  
  145. MODES
  146.   Program viewing and operation will be in respect to one of the 
  147. following three modes:
  148.  
  149.    SPACE MODE, in which the solar system is viewed from afar, from any  
  150.    angle (the default mode).
  151.  
  152.    PLANET MODE, which is still viewing from afar but as if with a      
  153.    powerful telescope locked onto the planet of interest (TRACK pro-
  154.    vides a cursor that is moved over the planet. Lock on with ENTER).  
  155.    The name of the tracked planet will appear at the bottom of the  
  156.    screen in the control bar.
  157.  
  158.    Note: When in PLANET MODE only the planet and its satellites are  
  159.    active. Even if, at low power, other solar system objects are
  160.    visible, they will not orbit, nor will they be IDENTIFIED.
  161.  
  162.    EARTH MODE, in which objects orbiting in the simulator are seen  
  163.    from an Earth-centered perspective. (EARTH VIEW is an on/off toggle
  164.    on the popup MENU).
  165.  
  166.  
  167. USING IDENTIFY
  168.   IDENTIFY on the popup MENU is used to label objects on the screen. 
  169. This pauses the simulator, and then any key press will erase the
  170. labels and resume simulation. When in PLANET MODE, only satellites are 
  171. labeled, even though at low power (ZOOM) other objects may be seen.
  172.  
  173.  
  174. USING ACCESS
  175.   ACCESS in SPACE or EARTH MODE will display planet coordinates/para-
  176. meters and a second (ACCESS) menu. OBJECT STATUS can be chosen from 
  177. this menu to show orbital parameters and coordinates for any asteroid/
  178. comet active in the simulator. Both planets and asteroids/comets can 
  179. be made temporarily inactive in the simulator to improve speed. This 
  180. is done for planets with the ACTIVE PLANET selection on the ACCESS 
  181. MENU, and other objects can be toggled on/off on the OBJECT STATUS 
  182. screen. In either case, when the object is inactive, the first charac-
  183. ter in its line will be 0.
  184.  
  185.   ACCESS in PLANET MODE shows a table of satellite information. The 
  186. different planet systems can be compared by pressing the PLANET NUMBER 
  187. as indicated at the bottom of the screen. Although the demo is limited 
  188. to Saturn for close views, in the full program you can go directly to 
  189. the planet by then pressing 0 (GOTO).
  190.  
  191.  
  192. VIEWING ORBITS IN 3D
  193.   Orbits are drawn in stereo pairs when 3 D Orbits is toggled on on 
  194. the popup MENU (toggle 3 once again to restore normal viewing). 3-D is 
  195. useful for understanding relative orbit orientations which can be a 
  196. very important factor in perturbations and orbital stability. Simula-
  197. tion is paused when in 3-D. (Note: plastic framed color filter glasses 
  198. are included with the full program.)
  199.  
  200.   Not everyone can see the 3-D effect because of vision asymmetries. 
  201. But most can with a little practice. Try to see the same background 
  202. color with each eye. You can control the degree of stereo separation 
  203. with the VIEW (apparent distance in cm) selection on the control bar.
  204.  
  205.  
  206. USE HELP
  207.   Selecting HELP will provide a quick reference guide to DANCE control 
  208. bar and menu selections.
  209.  
  210. The remaining documentation is excerpted from the DANCE manual. The 
  211. contents provide an overview of the scope of v1.30.
  212.  
  213.  
  214.  
  215. TABLE OF CONTENTS FROM THE COMPLETE DANCE v1.30 MANUAL
  216.  
  217.  
  218.                       PART 1: USING THE PROGRAM
  219.  
  220. INTRODUCTION
  221.  About DANCE OF THE PLANETS........................................1-1  
  222.  About This Book...................................................1-2
  223.  About Disks and Installation......................................1-2
  224.  Dance in Your PC..................................................1-3
  225.  
  226. FIRST LIGHT
  227.  The Dance Screen and Control Bar..................................1-4
  228.  The Control Bar Selections........................................1-4
  229.  Getting to Know the Dance Environment.............................1-5
  230.  The Main Menu.....................................................1-7
  231.  
  232.  
  233. A DANCE TOUR OF THE SOLAR SYSTEM
  234.  
  235. STAR NAVIGATION
  236.  The Starry Sphere.................................................1-8
  237.  About Coordinates.................................................1-9
  238.  Orientation to the Vernal Equinox................................1-10
  239.  The Celestial Sphere Overlay.....................................1-10
  240.  Viewing From Earth...............................................1-10
  241.  Observing the Polar Sky..........................................1-11
  242.  
  243. VISITING PLANETS
  244.  Basics for Planet Viewing........................................1-12
  245.  A Voyager View of Saturn.........................................1-12
  246.  Light, Color, and Your Monitor...................................1-13
  247.  Viewing from Earth...............................................1-13
  248.  
  249. OBSERVING ASTEROIDS AND COMETS
  250.  Plotting Asteroids...............................................1-14
  251.  Resume Files.....................................................1-15
  252.  Asteroids from a Resume File.....................................1-15
  253.  Orbit Initialization and Epoch Currency.....................1-16,1-17
  254.  Asteroids from the Earth.........................................1-17
  255.  Inactivating Objects in the Simulator............................1-18
  256.  Deleting Objects from the Simulator..............................1-18
  257.  Getting Asteroids from the Main Files............................1-18
  258.  Four Instructive Comets..........................................1-19
  259.  Viewing Orbits in 3-D............................................1-20
  260.  Getting a Better View of Comet Halley............................1-21
  261.  Comet Kojima In Commotion: a strong perturbation.................1-22
  262.  Reality and Accuracy of Orbital Simulations.................1-23,1-24
  263.  A Sense of Scale and Time........................................1-24
  264.  
  265.  
  266. ACCESS: THE OTHER SIDE OF DANCE
  267.  
  268. ACCESS FOR INFORMATION AND CONTROL
  269.  Access from the Solar System.....................................1-25
  270.  The Access Menu..................................................1-26
  271.  Access to Orbit Information......................................1-27
  272.  Orbital Elements and Simulator Orbits............................1-27
  273.  Object Coordinates...............................................1-28
  274.  Access to Planet Systems.........................................1-28
  275.  Fast Access to the Other Planets.................................1-29
  276.  Saving a Planet Resume File......................................1-29
  277.  
  278. HARDWARE ISSUES
  279.  CPU Performance..................................................1-29
  280.  Help for Slow Simulations........................................1-30
  281.  Printing the Access Information Screens..........................1-30
  282.  Dumping the Graphic Screen.......................................1-30
  283.  
  284.  
  285.                        PART 2: THE SOLAR SYSTEM
  286.  
  287. FORMATION, CELESTIAL MECHANICS, AND THE INNER PLANETS
  288.  
  289. FORMATION AND THE CHARACTER OF THE SOLAR SYSTEM
  290.  Introduction.....................................................2-1
  291.  The Formation of the Solar System................................2-2
  292.  The Solar System Today...........................................2-3
  293.  Some Apparent Difficulties.......................................2-4
  294.  
  295. UNDERSTANDING THE MOTION OF THE PLANETS
  296.  Pioneers and Kepler's Laws.......................................2-5
  297.  Newtonian Mechanics..............................................2-6
  298.  Newtonian Gravity................................................2-6
  299.  
  300. AN ORBITAL PRIMER
  301.  Introduction.....................................................2-7
  302.  Geometry and Dynamics of Elliptical Orbits...................2-7,2-8
  303.  Orbital Energy and Velocity......................................2-8
  304.  Illustrating Principals with Examples............................2-9
  305.  The Orbital Elements............................................2-10
  306.  Simulating Gravity in a computer......................2-11,2-12,2-13
  307.  
  308. ORBITAL STABILITY
  309.  Precessing Nodes................................................2-13
  310.  The Stability of the Solar System...............................2-14
  311.  Orbital Chaos...................................................2-14
  312.  
  313.  
  314. THE INNER SOLAR SYSTEM
  315.  
  316. INTRODUCTION
  317.  Image Simulation in DANCE.......................................2-17
  318.  Thinking Metric.................................................2-17
  319.  The Inner Planets...............................................2-18
  320.  The Sun.........................................................2-18
  321.  
  322. MERCURY AND VENUS
  323.  Introduction....................................................2-19
  324.  Good Apparitions and a Great Morning Rendezvous............2-19,2-20
  325.  Christmas Stars.................................................2-20
  326.  Viewing the Inner Planets at High Power.........................2-21
  327.  
  328. THE EARTH-MOON SYSTEM
  329.  Introduction....................................................2-23
  330.  Mars Epicycles..................................................2-24
  331.  Martian Satellites..............................................2-24
  332.  Fear of Phobos Falling..........................................2-24
  333.  Are They Asteroids?.............................................2-25
  334.  
  335.  
  336.                       PART 3: THE JOVIAN PLANETS
  337.  
  338.  Introduction.....................................................3-1
  339.  
  340. SATELLITES OF JOVIAN PLANETS
  341.  Introduction.....................................................3-1
  342.  Instability and Roche Limits.....................................3-2
  343.  Formation and Proto-Satellite Swarms.............................3-2
  344.  Tidal Forces.....................................................3-3
  345.  
  346. THE JUPITER SYSTEM
  347.  Introduction.....................................................3-4
  348.  Jupiter at Full Power............................................3-5
  349.  Jupiter's Rings..................................................3-5
  350.  The Satellites of Jupiter........................................3-6
  351.  The Galilean Moons...............................................3-6
  352.  Comparing Satellite Systems......................................3-7
  353.  The Wild Outer Satellites........................................3-7
  354.  Computer Escape Velocity?........................................3-8
  355.  Are They Captured Asteroids?.....................................3-8
  356.  
  357. THE SATURN SYSTEM
  358.  Introduction.....................................................3-9
  359.  The Planet Saturn...............................................3-10
  360.  The Rings of Saturn.............................................3-10
  361.  The Satellite of Saturn.........................................3-11
  362.  Resonances and Co-Orbital Satellites............................3-11
  363.  Saturn's Irregular Satellites...................................3-12
  364.  
  365. THE URANUS SYSTEM
  366.  Introduction....................................................3-13
  367.  Comparing Jovian Systems........................................3-13
  368.  The Planet Uranus...............................................3-14
  369.  The Rings of Uranus.............................................3-14
  370.  The Satellites of Uranus........................................3-14
  371.  Conjecturing on the Tilt........................................3-14
  372.  The Satellite System Edge-On....................................3-15
  373.  
  374. THE NEPTUNE SYSTEM
  375.  Introduction....................................................3-15
  376.  The Planet Neptune..............................................3-16
  377.  Exotic Orientations in 3-D......................................3-16
  378.  Comparing Satellites............................................3-16
  379.  Triton..........................................................3-16
  380.  Nereid..........................................................3-17
  381.  Six `New' Satellites............................................3-17
  382.  Arcs and Rings..................................................3-18
  383.  Speculation about the Neptune Satellite System..................3-18
  384.  
  385. PLUTO AND CHARON
  386.  Introduction....................................................3-18
  387.  Viewing Pluto-Charon............................................3-19
  388.  A Fortuitous Time...............................................3-19
  389.  The Character of Pluto..........................................3-20
  390.  Positional Accuracy of Pluto-Charon.............................3-20
  391.  
  392.  
  393.                      PART 4: ASTEROIDS AND COMETS
  394.  
  395. ASTEROIDS
  396.  
  397.  Introduction.....................................................4-1
  398.  Early History, Briefly...........................................4-2
  399.  Origin and Nature of Asteroids...................................4-2
  400.  Nature and Classification........................................4-3
  401.  A Perspective on Asteroids.......................................4-4
  402.  
  403. ORBITAL CHARACTERISTICS OF ASTEROIDS
  404.  Introduction.....................................................4-5
  405.  Identifying Asteroids in a Plot..................................4-6
  406.  Kirkwood Gaps................................................4-6,4-7
  407.  
  408. ORBITAL CLASSIFICATIONS
  409.  Inner Asteroids..............................................4-7,4-8
  410.  Distant Asteroids................................................4-9
  411.  Asteroid Families...........................................4-9,4-10
  412.  
  413. OBSERVING ASTEROIDS
  414.  Introduction....................................................4-10
  415.  Magnitudes......................................................4-11
  416.  Using DANCE to Find Favorable Oppositions.......................4-11
  417.  Identifying an Asteroid in the Sky..............................4-11
  418.  Identifying and/or Avoiding an Unexpected Asteroid..............4-12
  419.  Further Exploring in the Data Files........................4-12,4-13
  420.  
  421.  
  422. COMETS
  423.  
  424.  Introduction....................................................4-14
  425.  Short-Period and Long-Period Comets.............................4-14
  426.  The Origin and Nature of Comets.................................4-14
  427.  Formation of the Oort Cloud.....................................4-15
  428.  Star Drops......................................................4-16
  429.  Telling Asteroids and Comets Apart..............................4-16
  430.  
  431. COMETS IN DANCE
  432.  Introduction....................................................4-17
  433.  Comet Simulations...............................................4-17
  434.  Parabolic Comets and an Historical What-If.................4-18,4-19
  435.  Oterma: The Case of a Lost Comet................................4-20
  436.  Checking Simulator Accuracy.....................................4-21
  437.  Oterma and the Hilda Asteroids..................................4-22
  438.  A Comet Capture by Jupiter......................................4-22
  439.  Observing Close Encounters from Earth...........................4-23
  440.  Periodic Comets of Only One Appearance..........................4-24
  441.  More Strong Perturbations.......................................4-24
  442.  
  443. WRITING YOUR OWN SUBJECT FILES...................................4-25
  444.  A 10,000 year Simulation........................................4-26
  445.  
  446.  
  447. BIBLIOGRAPHY
  448. GLOSSARY
  449. INDEX
  450.