MATLAB模拟地球自转运动模式变化编程实现

根据刘慈欣同名科幻小说改编的《流浪地球》，2019年春节期间上映啦！本文首先声明绝无推销该电影之嫌，因为他没给钱，也绝无褒贬该电影之意，只是探讨其中的科学问题。

《流浪地球》讲述了“太阳将要成为红巨星膨胀而亡，地球将要被太阳大气膨胀淹没”的生死关头，人类联合政府决定将地球作为一个飞船驶离现有轨道，驶向距离4.2光年的“半人马座比邻星”。如此宏伟的决定，需要经历五个阶段：1.刹车阶段：利用赤道上行星发动机的巨大推力，使地球停止自转。2.逃逸阶段：全功率开启行星发动机，使地球加速驶出太阳系。3.先流浪阶段：利用太阳和木星完成最后的加速，使地球驶向比邻星。4.后流浪阶段：全功率开启行星发动机，利用500年将地球加速到0.5%光速，然后滑行1300年；然后掉转发动机，利用700年进行减速。5.新太阳时代：地球泊入比邻星轨道，成为“半人马座比邻星”的卫星。

现在站在娱乐和研究的角度，利用MATLAB模拟地球的减速旋转（刹车阶段），加速旋转，顺时针旋转和逆时针旋转等过程。整个模拟特别简单，M文件没有写太多代码，只是追求视觉上的感受而已。

第一，创建名为DrawEarth的函数文件绘制3D地球，具体代码和相应注释见下图（该函数在“航天派”微信公众号2019年2月5日“模拟卫星发射”的文章中也有介绍）。

第二，创建脚本，编写主程序，具体代码和相应注释如下图。其中，E=DrawEarth(R)为调用DrawEarth( )函数绘制半径为6730km的3D地球，rotate(E, direction, j)函数为围绕z轴旋转图像对象（3D地球），j控制旋转步进（度），j的绝对值增大旋转加快，j为正时自西向东（逆时针）旋转，j为负时自东向西（顺时针）旋转。

第二，保存和运行上述代码，得到视频中的旋转地球。

第三，将j的数值增大为j=50，pause（暂停时间）减小为pause(0.01)，即暂停0.01秒，再次保存和运行上述代码，得到加速旋转的地球。相反，将j的数值减小，pause暂停时间增大，就可以得到减速旋转的地球。

第四，我们都知道地球是自西向东自转的（从北极上空观察为逆时针自转）。但是将j的数值改为负值，如j=-10，再次保存和运行上述代码，便得到自东向西（顺时针）自转的地球。

以上就完成了MATLAB模拟地球加速旋转、减速旋转、自西向东（逆时针）旋转、自东向西（顺时针）旋转的工作。