Manuale · Sistema Solare 3D

Il Sistema Solare 3D di Fosforonero Lab è un osservatorio interattivo nel browser costruito con WebGL (Three.js). Permette di esplorare i corpi del sistema solare in tempo simulato, con dati astronomici reali dove disponibili.

A — Fisica rispettata: — Elementi orbitali (a, e, i, Ω, ω, M₀) da NASA/JPL Horizons, valori reali. — Propagazione kepleriana corretta: equazione di Keplero risolta numericamente, rotazione perifocale completa. — Rapporti di distanza in scala "Compressa": 1 AU = 1 unità, fisicamente corretti. — Rapporti di raggi in scala "Relativo": proporzionali al Sole, fisicamente corretti. — Illuminazione 1/r² in modalità fisica: nessun boost, Nettuno scuro come nella realtà. — Obliquità assiale: valori IAU 2015 reali (Terra 23,44°, Venere 177,36°, Urano 97,77°). — Fase di rotazione siderale: calcolata dal periodo siderale reale a partire da J2000.0. — Proporzioni degli anelli: i rapporti anello/pianeta sono fisicamente corretti. — Catalogo stellare Hipparcos (44 stelle nominate, posizioni RA/Dec J2000 reali).

B — Fisica approssimata/educativa (dichiarata nell'UI): — Scala raggi "Visibile" (default): logaritmica categoriale, non proporzionale. Dichiarata. — Distanze lune: boost ×200 per leggibilità. Dichiarato. — Illuminazione educativa (default): 1/r² + boost ambientale dichiarato. — Lato notte/giorno: shading Three.js su sfere senza texture; nessuna eclissi. — Direzione del polo: approssimazione eclittica, non RA/Dec IAU WGCCRE per-corpo. Prevista Sprint 04. — Anelli: colore fisso (non ricevono la luce solare della PointLight).

C — Non ancora implementato: — Gravità newtoniana / N-body: le orbite sono elementi kepleriani statici. — Temperatura: nessun dato, nessun calcolo. — Eclissi, ombre, transiti. — Correzioni relativistiche (inclusa precessione del perielio di Mercurio). — massKg mostrato nell'ispettore ma non usato nella simulazione. — Texture superficiali reali (roadmap).

La scena 3D si controlla con mouse o trackpad:

Ruota la vista: tieni premuto il pulsante sinistro del mouse e trascina in qualsiasi direzione. La camera orbita attorno al punto di interesse corrente.

Zoom: usa la rotella del mouse o il gesto di pinch-to-zoom sul trackpad. Lo zoom avvicina o allontana la camera dal punto di interesse.

Pan (trasla lateralmente): tieni premuto il pulsante destro del mouse (o il tasto centrale) e trascina. La camera si sposta lateralmente senza cambiare orientamento.

Seleziona un corpo: fai clic su qualsiasi corpo celeste visibile nella scena 3D per selezionarlo. Il corpo selezionato appare evidenziato e i suoi dati vengono caricati nell'ispettore laterale. Puoi anche selezionare un corpo dal pannello del browser dei corpi celesti.

Recentra sulla selezione: dopo aver selezionato un corpo, la camera può essere riorientata verso di esso usando il pulsante "Centra" nell'ispettore (funzione in attivazione nella Sprint 01).

La barra degli strumenti nella parte inferiore (o superiore, a seconda del layout) contiene i controlli temporali:

Pulsante Adesso: reimposta immediatamente la simulazione alla data e ora correnti del browser.

Selettore di data: un input di tipo data/ora che permette di impostare qualsiasi data tra il 1800 e il 2200 circa. Le posizioni orbitali vengono ricalcolate in tempo reale.

Play / Pausa: avvia o mette in pausa l'animazione del tempo simulato. Quando è in play, le posizioni dei corpi si aggiornano ogni 100 ms.

Selettore di velocità: — Tempo reale → 1 secondo simulato = 1 secondo reale — 1 giorno/sec → 1 giorno simulato per secondo reale — 1 mese/sec → 30 giorni simulati per secondo reale — 1 anno/sec → 365 giorni simulati per secondo reale

Nota: a velocità elevate (1 anno/sec), le traiettorie orbitali di corpi veloci come Mercurio possono apparire discontinue tra un aggiornamento e l'altro. Questo è normale: la posizione è comunque calcolata correttamente per ogni frame.

Il sistema solare reale è quasi interamente vuoto. Per visualizzarlo in modo utile, offriamo diverse modalità di scala:

Scala distanza: — Compressa (default): 1 AU = 1 unità di rendering. I pianeti interni sono vicini e distinguibili. Nettuno è visibile ma lontano. Questa è la modalità più intuitiva per un'esplorazione generale. — Logaritmica: la distanza viene trasformata con log10. Utile per visualizzare contemporaneamente pianeti interni ed esterni, TNO e oggetti distanti. Le distanze non sono lineari, ma la struttura globale del sistema diventa immediatamente leggibile. — Sistema interno: espande la zona entro 2 AU per mostrare Mercurio, Venere, Terra e Marte con più dettaglio e spazio tra di loro.

Scala raggi: — Visibile (default): impone una dimensione minima visibile a tutti i corpi. I pianeti piccoli e le lune sono più grandi di quanto sarebbero realisticamente a queste distanze. Garantisce che ogni corpo sia cliccabile. — Relativo: i raggi sono proporzionali al Sole. La Terra appare come un punto minuscolo. Fisicamente più corretto, ma molti corpi diventano invisibili a occhio nudo.

Nota sui rapporti fisici: in modalità "Compressa" i rapporti tra distanze orbitali sono fisicamente corretti. In modalità "Relativo" i rapporti tra raggi sono fisicamente corretti. Non esiste però una modalità dove raggi e distanze sono contemporaneamente in scala reale: a proporzioni fisiche reali i pianeti sarebbero invisibili rispetto alle distanze.

Sistema di riferimento: tutte le posizioni sono calcolate nel frame Eclittica Eliocentrica J2000.0 (HEC-J2000).

Origine: baricentro del Sistema Solare (approssimato al Sole in questo laboratorio). Piano xy: piano dell'eclittica medio a J2000.0. Asse x: equinozio di primavera medio a J2000.0. Unità: chilometri.

Questo sistema NON coincide con le coordinate equatoriali ICRF/J2000 (usate da SIMBAD, Gaia, ecc.). La conversione richiede una rotazione di ~23.44° attorno all'asse x (obliquità dell'eclittica, IAU 2006).

Cosa è approssimato: l'origine è al Sole, non al vero baricentro; le posizioni vengono da elementi kepleriani, non da integrazione numerica; l'azimut del polo planetario è approssimato (RA/Dec IAU WGCCRE previsto per Sprint 04).

Inclinazione assiale: i pianeti principali mostrano la reale obliquità rispetto all'eclittica (dati IAU 2015). L'asse di rotazione è visibile opzionalmente tramite il toggle "Assi" nella barra degli strumenti.

Rotazione retrograda: Venere (177°), Urano (98°) e Plutone (122°) ruotano in senso retrogrado. Urano ha il polo quasi nel piano orbitale.

Anelli: Saturno mostra gli anelli nel piano equatoriale (74 500–140 220 km). Urano mostra anelli più tenui (38 000–51 149 km), quasi perpendicolari al piano orbitale per via dell'inclinazione di 98°.

Nota tecnica: l'azimut del polo è approssimato — la precisa direzione RA/Dec IAU WGCCRE non è ancora implementata. La fase di rotazione segue il periodo siderale reale da J2000.0, senza precessione o nutazione.

Illuminazione educativa (predefinita): luce solare con legge inversa del quadrato (1/r²) più un piccolo boost ambientale dichiarato che mantiene visibili i pianeti esterni. Non è fisicamente precisa per i pianeti lontani.

Illuminazione fisica (1/r²): nessun boost. Nettuno a ~30 UA riceve circa 1/900 dell'irradianza terrestre — scuro come nella realtà. Selezionabile dal menu "Illuminazione" nella barra degli strumenti.

La modalità attiva è sempre indicata nell'ispettore sotto "Scale attive".

I corpi nel browser laterale sono organizzati per categoria:

Stella: il Sole. Unica stella del sistema solare. Raggio: 696.340 km. Massa: 1,989 × 10³⁰ kg.

Pianeti (8): Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno. Classificazione IAU 2006.

Pianeti nani: Plutone, Cerere, Eris, Makemake, Haumea. Classificazione IAU 2006.

Lune: la Luna (Terra), Titano, Europa, Ganimede, Callisto, Io, Tritone, e altre lune principali dei pianeti giganti. Sprint 01 include un sottoinsieme curato.

Asteroidi: corpi minori della fascia principale. Sprint 01 include un sottoinsieme rappresentativo (Vesta, Pallade, ecc.).

Comete: corpi con orbite molto eccentriche. Sprint 01 include alcune comete notevoli (es. 1P/Halley).

Oggetti Transnettuniani (TNO): corpi oltre l'orbita di Nettuno, inclusa la fascia di Kuiper. Sprint 01 include i TNO più noti.

Tutti i corpi presenti nell'MVP sono dati statici curati manualmente. Un catalogo completo di corpi minori (JPL Small Body Database) è pianificato per sprint successivi.

Quando selezioni un corpo celeste, l'ispettore laterale mostra:

Nome: nome ufficiale IAU, mostrato in italiano e inglese (bilingue).

Categoria: la categoria del corpo (stella, pianeta, pianeta nano, luna, asteroide, cometa, TNO).

Corpo genitore: il corpo attorno a cui orbita (es. "Terra" per la Luna, "Sole" per i pianeti).

Raggio: raggio medio in km. Per corpi non sferici (come asteroidi) è il raggio equivalente.

Massa: massa in kg, in notazione scientifica (es. 5,972 × 10²⁴ kg per la Terra). Dato di riferimento: la massa non è usata nei calcoli di simulazione (le orbite sono kepleriane, non N-body).

Epoca: data ISO 8601 a cui si riferisce la posizione calcolata. Corrisponde alla data attualmente impostata nei controlli del tempo.

Fonte: il dataset utilizzato per gli elementi orbitali (es. "NASA/JPL public orbital elements", "Hipparcos catalog").

Confidenza asset: indica il livello di fedeltà della rappresentazione visiva del corpo (vedi sezione successiva).

Ogni corpo ha un'etichetta di confidenza che descrive quanto è fedele la sua rappresentazione visiva:

Procedurale: il corpo è renderizzato con un colore approssimativo e una forma sferica generica. Non c'è una mappa superficiale reale. Questo è il livello attuale per la maggior parte dei corpi nell'MVP Sprint 01. Il colore è scelto in base alla categoria e ai dati disponibili, ma non è fotograficamente accurato.

Simbolico: il corpo è rappresentato solo da un indicatore puntiforme o da un marker, senza geometria 3D. Usato per corpi molto piccoli o distanti dove la geometria non ha senso alla scala corrente.

Mesh reale (roadmap): una mesh 3D modellata su dati topografici reali (USGS, NASA DEM). Pianificata per Sprint 02+ per Terre, Luna, Marte e altri corpi ben documentati.

Mappa reale (roadmap): texture fotografica da dati NASA/USGS/JAXA applicata alla mesh. Pianificata per Sprint 02+ insieme alle mesh reali.

Il firmamento è lo sfondo stellare della scena 3D. È costruito da dati astronomici reali:

Stelle: 44 stelle nominate dal catalogo Hipparcos dell'ESA (High Precision Parallax Collecting Satellite). Ogni stella ha posizione reale (ascensione retta e declinazione J2000), magnitudine reale, e colore calcolato dalla temperatura spettrale. Le stelle vengono proiettate sulla sfera celeste a distanza fissa dalla camera.

Costellazioni: linee di costellazione tratte dai metadati di Stellarium Sky Cultures. Subset curato di stelle luminose e costellazioni riconoscibili (non la copertura completa delle 88 IAU). Possono essere attivate o disattivate con il toggle "Costellazioni" nel pannello di controllo.

Oggetti del cielo profondo: un sottoinsieme di oggetti Messier e NGC tratti da OpenNGC: — M31 (Galassia di Andromeda), M33 (Triangolo), M42 (Nebulosa di Orione), M45 (Pleiadi), M44 (Presepe), M13 (Ammasso globulare di Ercole), M81 (Galassia di Bode), M57 (Nebulosa Anello). Visualizzati come icone o marker con nome. Possono essere attivati o disattivati separatamente dalle costellazioni.

In arrivo: il catalogo completo Gaia (oltre 1 miliardo di stelle) è pianificato per un sprint futuro, con rendering ottimizzato tramite instanced geometry e LOD.

La modalità sandbox è una funzionalità pianificata per un sprint futuro. Non è disponibile nell'MVP Sprint 01.

In modalità sandbox, l'utente potrà: — Aggiungere corpi celesti personalizzati (nome, massa, raggio, posizione, velocità iniziale). — Scegliere se usare fisica N-body semplificata (integrazione Verlet) o elementi orbitali kepleriani. — Osservare come i nuovi corpi interagiscono gravitazionalmente con il sistema esistente. — Esportare la configurazione come JSON per condividerla o riaprirla in seguito.

La modalità attuale mostra esclusivamente i dati reali del sistema solare. Non è possibile aggiungere o modificare corpi.

Ottimizzazione attuale:

Desktop: l'esperienza principale. Il canvas WebGL e tutti i pannelli sono progettati per schermi da 1280px in su. Testato su Chrome, Firefox e Safari.

Mobile: il canvas si renderizza correttamente anche su dispositivi mobili. I controlli (pannelli laterali, toolbar) potrebbero risultare sovrapposti o ridotti su schermi piccoli. I gesti touch per la navigazione (ruota, zoom, pan) sono parzialmente supportati in Sprint 01. Sprint futuri aggiungeranno pannelli collassabili e gesture ottimizzate per touch.

Performance: il caricamento del modulo WebGL avviene tramite dynamic import (lazy loading), quindi non impatta il caricamento iniziale della pagina. Sprint 01 non carica texture pesanti. Il numero di corpi attivi è gestibile (~28 corpi). Il rendering è ottimizzato con requestAnimationFrame e aggiornamenti posizionali ogni 100ms.

Per problemi di performance su hardware vecchio: prova a disattivare il firmamento stellare dal pannello impostazioni (riduce il numero di vertex da renderizzare).