最近在学习threejs，觉得非常有趣。于是决定用这个来模拟太阳系各行星的运行轨迹。

关于threejs的基础知识就不再赘述了，大家可以查看官网：threejs官方网站

本文的demo可以从下面下载：threejs模拟太阳系八大行星公转及自转三维模型

大家也可以通过以下地址观看效果：threejs模拟太阳系八大行星公转及自转三维模型效果

（可以通过鼠标和滚轴，切换视角和视野缩放）

下面介绍我的实现思路：

（1）设置太阳及八大行星参数

先查询太阳及八大行星的半径、自转周期、公转周期，各行星绕太阳公转椭圆轨道的近日点和远日点。并设置如下数组：

//行星参数const stars = [{ name: '太阳', radius: 69.550, textureImg: 'Sun.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 0 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 25.5/*自转速度*/, },{ name: '水星', radius: 2.440, textureImg: 'Mercury.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 57909 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 58/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 69816.9 / 500, revolutionRadiusY: 46001.2 / 500, revolutionDiviseLength: 87.9/365*revolutionSpeedRatio/*公转速度有关,越大，转速越慢*/, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '金星', radius: 6.051, textureImg: 'Venus.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 108200 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 243/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 108942 / 500, revolutionRadiusY: 107476 / 500, revolutionDiviseLength: 224.701/365*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '地球', radius: 6.371, textureImg: 'Earth.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 147000 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 1/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 149600 / 500, revolutionRadiusY: 149580 / 500, revolutionDiviseLength: revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '火星', radius: 3.396, textureImg: 'Mars.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 227940 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 1.05/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 249200 / 500, revolutionRadiusY: 206600 / 500, revolutionDiviseLength: 686.971/365*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '木星', radius: 69.911, textureImg: 'Jupiter.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 778330 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 0.375/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 817000 / 500, revolutionRadiusY: 741000 / 500, revolutionDiviseLength: 11.862*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '土星', radius: 60.268, textureImg: 'Saturn.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 1429400 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 0.4/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 1514500 / 500, revolutionRadiusY: 1355250 / 500, revolutionDiviseLength: 29.4571*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '海王星', radius: 24.622, textureImg: 'Neptune.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 4496000 / 500 }, rotationSpeed: Math.PI / 100 / 0.667/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 4553946 / 500, revolutionRadiusY: 4452940 / 500, revolutionDiviseLength: 164.8*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 },{ name: '天王星', radius: 25.362, textureImg: 'Uranus.png', centerPosition: { x: 0, y: 0, z: 28709900 / 500 }, rotationSpeed: Math.P / 100 / 0.65/*自转速度*/, revolutionRadiusX: 30044197.04 / 500, revolutionRadiusY: 2748938.461 / 500, revolutionDiviseLength: 84.0205*revolutionSpeedRatio, revolutionDiviseInd: 0 }]

为了视觉效果展示方便，所有的长度单位、距离单位、转速等，都进行了比例处理。

• name：为星球中文名称；
• radius：半径（单位1000千米）；
• textureImg：纹理贴图；
• centerPosition：星中心点坐标（其中太阳中心坐标为坐标系原点），，考虑坐标轴视觉范围，进行了一定等比缩放；
• rotationSpeed：自转速度，其他星球按照地球日等比例计算和地球自传速度的比率；
• revolutionRadiusX：公转椭圆轨道长轴半径，这个数据依据行星远日点数值计算，不是实际运行轨道，但是可以模拟出等比效果，考虑坐标轴视觉范围，进行了一定等比缩放
• revolutionRadiusY：公转椭圆轨道短轴半径，这个数据依据行星近日点数值计算，不是实际运行轨道，但是可以模拟出等比效果，考虑坐标轴视觉范围，进行了一定等比缩放。

• revolutionDiviseLength：公转椭圆轨道曲线切分长度（用于threejs生成curve的切分参数，数值越大，曲线越光滑。此处和公转的转速有关，切分点越多，公转速度越慢）

• revolutionDiviseInd：公转运行坐标索引（仅八大行星需要此参数）

（2）开始创建场景，架好相机

//设置渲染器
renderer.setSize(width, height);
document.body.appendChild(renderer.domElement);
//设置控制器
cameraControls = new THREE.OrbitControls(camera, renderer.domElement);
//设置相机位置
camera.position.set(100, 200, 10000);//增加辅助坐标轴
var axeshelper = new THREE.AxesHelper(6000);//轴辅助，参数为轴大小
scene.add(axeshelper);//控制器设置
cameraControls.target = new THREE.Vector3(0, 1, 0); //绕目标坐标运动//GridHelper，坐标格辅助对象. 坐标格实际上是2维线数组.
const gridHelper = new THREE.GridHelper( 12000/*size*/, 100/*divisions*/ );
scene.add( gridHelper );

(3)给场景加入星球

stars.forEach((star, index) => {addStar(star, index)
})

function addStar(star, index) {const geometry = new THREE.SphereGeometry(star.radius, 100, 100);const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ /*wireframe: true,*/ map: new       THREE.TextureLoader().load(star.textureImg) });const starObj = new THREE.Mesh(geometry, material);starObj.position.x = star.centerPosition.x;starObj.position.y = star.centerPosition.y;starObj.position.z = star.centerPosition.z;//将天体加入场景scene.add(starObj)//设置公转椭圆曲线const curve = new THREE.EllipseCurve(0, 0, // ax, aYstar.revolutionRadiusX, star.revolutionRadiusY,           // xRadius, yRadius0, 2 * Math.PI,  // aStartAngle, aEndAnglefalse,            // aClockwise0                 // aRotation);const points = curve.getPoints(star.revolutionDiviseLength)//设置对象stars[index].starObj = starObj;stars[index].revolutionPoints = points;
}

这里，首先通过THREE.EllipseCurve获得行星公转周期，然后通过getPoints获得曲线各点坐标。

最后将starObj（加入场景中的星球物体）和revolutionPoints（公转曲线坐标点数组）赋值给stars数组中对应的star对象。

（4）渲染

//渲染
function animate() {requestAnimationFrame(animate);cameraControls.update();//更新控制器renderer.render(scene, camera);stars.forEach((star, index) => {//自转stars[index].starObj.rotation.y += 0.1;//公转if(index==0) //太阳不参与公转return;if (star.revolutionDiviseInd >= star.revolutionDiviseLength) {stars[index].revolutionDiviseInd = 0;} else {stars[index].starObj.position.x =    stars[index].revolutionPoints[star.revolutionDiviseInd].x;stars[index].starObj.position.z = stars[index].revolutionPoints[star.revolutionDiviseInd].y;star.revolutionDiviseInd++;}})
}

（5）结尾

整个实现过程并不复杂，需要的一些细心和耐心。但是这个模型并不完美，因为考虑视觉效果，很多数据并没有进行真实比例还原，只能是示意。

半径、自转转速、公转速度、公转路径等之间的单位，也没有完全一致。有兴趣的话，大家可以更改参数让模型更贴近实际。

这里也没有画太阳系在银河系的运行动画，网上看过真实太阳系的运行，还是很震撼的。