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// Célula 01: [Importação do D3] ==============================================================
d3 = require("d3@6")
// Célula 02: [Planetas] ======================================================================
// Array de objetos contendo os dados fundamentais dos planetas para a simulação
planets = [
{
name: "Mercúrio",
color: "#b1b1b1", // Cor representativa para a visualização
radius: 3, // Raio estilizado para a representação gráfica
realRadius: 2439, // Raio real em km (usado em cálculos de escala)
orbit: 58e6, // Semi-eixo maior em km
a_AU: 0.387, // Semi-eixo maior em Unidades Astronômicas (UA)
period: 88, // Período orbital em dias terrestres
mass: 0.330, // Massa (10^24 kg)
img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Mercury_in_true_color.jpg",
e: 0.2056, // Excentricidade da órbita (forma da elipse)
i: 7.00, // Inclinação orbital em graus em relação à eclíptica
p_arg: 252.25 // Longitude do periastro (ajusta a orientação da órbita)
},
// ... (os demais planetas seguem a mesma estrutura de parâmetros orbitais Keplerianos)
{ name: "Vênus", color: "#e0b55b", radius: 5, realRadius: 6051, orbit: 108e6, a_AU: 0.723, period: 225, mass: 4.87, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/Venus_from_Mariner_10.jpg", e: 0.0068, i: 3.39, p_arg: 181.98 },
{ name: "Terra", color: "#4fa3ff", radius: 5, realRadius: 6371, orbit: 150e6, a_AU: 1.000, period: 365, mass: 5.97, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg", e: 0.0167, i: 0.00, p_arg: 102.95 },
{ name: "Marte", color: "#d14f2b", radius: 4, realRadius: 3389, orbit: 228e6, a_AU: 1.524, period: 687, mass: 0.642, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/OSIRIS_Mars_true_color.jpg", e: 0.0934, i: 1.85, p_arg: 336.04 },
{ name: "Júpiter", color: "#c79c5e", radius: 10, realRadius: 69911, orbit: 778e6, a_AU: 5.203, period: 4333, mass: 1898, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Jupiter_and_its_shrunken_Great_Red_Spot.jpg", e: 0.0484, i: 1.31, p_arg: 14.75 },
{ name: "Saturno", color: "#e3d8a1", radius: 8, realRadius: 58232, orbit: 1427e6, a_AU: 9.537, period: 10759, mass: 568, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/Saturn_during_Equinox.jpg", e: 0.0542, i: 2.48, p_arg: 92.59 },
{ name: "Urano", color: "#9be8ff", radius: 7, realRadius: 25362, orbit: 2871e6, a_AU: 19.191, period: 30687, mass: 86.8, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Uranus2.jpg", e: 0.0472, i: 0.77, p_arg: 170.96 },
{ name: "Netuno", color: "#4978ff", radius: 7, realRadius: 24622, orbit: 4495e6, a_AU: 30.069, period: 60190, mass: 102, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Neptune_Full.jpg", e: 0.0086, i: 1.77, p_arg: 44.97 }
];
// Célula 03: [Luas] ==========================================================================
// Array de objetos definindo satélites naturais selecionados para a visualização hierárquica.
moons = [
// A propriedade 'planet' serve como chave estrangeira para vincular a lua ao seu corpo pai.
// 'orbit' aqui representa a distância média em relação ao centro do planeta (em km).
// 'period' é o tempo de translação ao redor do planeta em dias terrestres.
{
name: "Lua",
planet: "Terra",
radius: 2,
realRadius: 1737,
orbit: 384400,
period: 27.3,
img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/FullMoon2010.jpg"
},
// Luas Galileanas de Júpiter
{ name: "Io", planet: "Júpiter", radius: 2, realRadius: 1821, orbit: 421700, period: 1.77, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/Io_highest_resolution_true_color.jpg" },
{ name: "Europa", planet: "Júpiter", radius: 2, realRadius: 1560, orbit: 671100, period: 3.55, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/54/Europa-moon.jpg" },
{ name: "Ganimedes", planet: "Júpiter", radius: 3, realRadius: 2634, orbit: 1070400, period: 7.15, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/21/Ganymede_-_Perijove_34_Composite.png/330px-Ganymede_-_Perijove_34_Composite.png" },
{ name: "Calisto", planet: "Júpiter", radius: 3, realRadius: 2410, orbit: 1882700, period: 16.7, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Callisto.jpg" },
// Lua de Saturno
{ name: "Titã", planet: "Saturno", radius: 3, realRadius: 2575, orbit: 1221870, period: 15.9, img: "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/45/Titan_in_true_color.jpg/330px-Titan_in_true_color.jpg" }
]
// Célula 04: [Escala das orbitas dos planetas e das luas] ====================================
// Define as funções de mapeamento matemático para converter distâncias astronômicas reais em pixels.
scaleOrbits = {
const minOrbitKM = 5e7; // Limite inferior para escala (pericentro de Mercúrio aprox.)
const maxOrbitKM = 4.5e9; // Limite superior (órbita de Netuno)
// d3.scaleLog é essencial aqui: as distâncias no sistema solar crescem exponencialmente.
// O logaritmo permite que Mercúrio e Netuno sejam visíveis na mesma tela sem que
// os planetas internos fiquem "espremidos" no centro.
const planetScale = d3.scaleLog()
.domain([minOrbitKM, maxOrbitKM])
.range([30, 300]); // Mapeia km para um raio visual de 30px a 300px no SVG.
// Escala para as órbitas das luas em relação ao seu planeta pai.
const moonScale = d3.scaleLog()
.domain([1e5, 4e6])
.range([8, 25]);
return { planetScale, moonScale };
}
// Célula 5: [Variáveis de estado da animação] ================================================
// Controle de fluxo da simulação.
// No Observable, 'mutable' permite que células externas modifiquem esses valores
// e outras células reajam a essas mudanças (reatividade).
// Célula 05.1: [Controle de reprodução (play/pause)] =========================================
// Booleano que determina se o tempo da simulação está avançando.
mutable isRunning = true;
// Célula 05.2: [Timestamp do início da pausa] ================================================
// Registra o momento exato em que o usuário clicou em 'Pause'.
mutable pauseStart = 0;
// Célula 05.3: [Soma de pausas anteriores] ===================================================
// Acumula o tempo total que o sistema ficou pausado.
// Subtraímos este valor do timestamp global para que os planetas não "saltem"
// de posição ao despausar.
mutable accumulatedPauseTime = 0;
// Célula 06: [Container e dimensões] =========================================================
// Define as propriedades espaciais da cena principal.
containerAndDimensions = {
const width = 1160; // Largura otimizada para o layout do Observable
const height = 700; // Altura da área de visualização
const center = { x: width/2, y: height/2 }; // Ponto (0,0) astronômico (Sol) no centro da tela
return { width, height, center };
}
// Célula 07: [Criação do Container + SVG] ====================================================
// Função responsável por gerar os elementos de interface (DOM e SVG).
makeContainerCell = function(width, height) {
// Cria uma div pai para permitir sobreposição de elementos (como tooltips).
const container = document.createElement("div");
container.style.position = "relative";
// Inicializa o elemento SVG onde as órbitas e planetas 2D serão desenhados.
const svg = d3.create("svg")
.attr("width", width)
.attr("height", height)
.style("background", "#000033") // Azul marinho profundo para representar o espaço
.node()
container.appendChild(svg);
// Retorna o container DOM e a seleção D3 do SVG para encadeamento de métodos.
return { container, svg: d3.select(svg) };
}
// Célula 08: [Fundo Estrelado] ===============================================================
// Gera uma camada estética de estrelas procedurais para aumentar a imersão.
makeStarfield = function(svg, width, height, n = 300) {
// Cria um array de 300 pontos com coordenadas e tamanhos aleatórios.
const stars = d3.range(n).map(() => ({
x: Math.random() * width,
y: Math.random() * height,
r: Math.random() * 1.5 // Variação leve no tamanho para simular brilho/distância
}));
// Renderiza as estrelas como círculos estáticos no fundo do SVG.
svg.selectAll("circle.star")
.data(stars)
.join("circle")
.attr("class", "star")
.attr("cx", d => d.x)
.attr("cy", d => d.y)
.attr("r", d => d.r)
.attr("fill", "white")
.attr("opacity", 0.8);
return { stars, svg }
}
// Célula 09: [Botão Play/Pause] ==============================================================
// Cria a interface de controle de execução da simulação.
makePlayPauseButton = function(svg, onToggle) {
// Grupo (g) que agrupa os elementos visuais do botão para facilitar o posicionamento e eventos.
const group = svg.append("g")
.attr("transform", "translate(10, 660)") // Posiciona no canto inferior esquerdo
.style("cursor", "pointer")
.on("click", onToggle); // Callback que alterna o estado da variável 'isRunning'
// Desenha o corpo do botão com cantos arredondados.
group.append("rect")
.attr("width", 55)
.attr("height", 25)
.attr("fill", "#555")
.attr("rx", 5);
// Rótulo de texto centralizado no botão.
const text = group.append("text")
.attr("x", 27.5)
.attr("y", 17)
.attr("fill", "white")
.attr("text-anchor", "middle")
.attr("dominant-baseline", "middle")
.style("font-size", "12px")
.text("Pause"); // Estado inicial (simulação começando ativa)
return { group, text };
}
// Célula 10: [Menu de Velocidade] ============================================================
// Célula 10.1: [Variável de Velocidade] ======================================================
// Fator de escala para o tempo.
// 1 = Tempo real da simulação; >1 = Aceleração temporal; <1 = Câmera lenta.
mutable speed = 1;
// Célula 10.2: [Controles] ===================================================================
// Constrói o painel de configurações de velocidade usando elementos HTML sobrepostos ao SVG.
makeSpeedMenu = function(container, svg) {
// Cria um elemento <div> para o menu flutuante.
// Usamos 'absolute' para posicioná-lo sobre o canvas do sistema solar.
const speedMenu = document.createElement("div");
speedMenu.style.position = "absolute";
speedMenu.style.bottom = "60px";
speedMenu.style.left = "10px";
speedMenu.style.background = "#2a2a2a";
speedMenu.style.padding = "15px";
speedMenu.style.borderRadius = "8px";
speedMenu.style.boxShadow = "0 4px 8px rgba(0,0,0,0.5)";
speedMenu.style.display = "none"; // Inicia oculto (toggle via engrenagem)
speedMenu.style.color = "white";
speedMenu.style.width = "300px";
// Define a interface com sliders e inputs numéricos para controle fino.
speedMenu.innerHTML = `
<strong>Velocidade da reprodução</strong>
<hr style="border-color:#555;">
<label for="speedSlider">Velocidade:</label>
<!-- Controles principais -->
<input type="range" id="speedSlider" min="0.1" max="10" step="0.1" value="${mutable speed}" style="width: 100%;">
<input type="number" id="speedNumber" min="0.1" max="10" step="0.1" value="${mutable speed}" style="width: 60px;">
<!-- Atalhos rápidos -->
<div style="margin-top:10px;">
Opções fixas:
<button id="btn-05x">0.5x</button>
<button id="btn-1x">1x</button>
<button id="btn-2x">2x</button>
</div>
`;
container.appendChild(speedMenu);
// Listeners para eventos de input e botões de atalho.
const sliderInput = speedMenu.querySelector("#speedSlider");
const numberInput = speedMenu.querySelector("#speedNumber");
// Função interna para garantir que todos os inputs (slider e número) reflitam o mesmo valor.
const updateSpeed = (newSpeed) => {
// Verifica se o novo valor é um número válido, senão usa 1 como padrão
const validatedSpeed = isNaN(newSpeed) || newSpeed === 0 ? 1 : newSpeed;
mutable speed = validatedSpeed; // Atualiza a variável reativa do Observable
sliderInput.value = validatedSpeed;
numberInput.value = validatedSpeed;
};
// Inputs manuais
sliderInput.addEventListener("input", (e) => updateSpeed(parseFloat(e.target.value)));
numberInput.addEventListener("input", (e) => updateSpeed(parseFloat(e.target.value)));
// Botões de velocidade fixa
speedMenu.querySelector("#btn-05x").addEventListener("click", () => updateSpeed(0.5));
speedMenu.querySelector("#btn-1x").addEventListener("click", () => updateSpeed(1));
speedMenu.querySelector("#btn-2x").addEventListener("click", () => updateSpeed(2));
// Implementação da Engrenagem (SVG) que controla a visibilidade do menu (HTML).
const settingsIcon = svg.append("g")
.attr("transform", "translate(80, 660)")
.style("cursor", "pointer")
.on("click", (event) => {
event.stopPropagation(); // Impede que o clique feche o menu imediatamente
speedMenu.style.display = (speedMenu.style.display === "none") ? "block" : "none";
});
// Desenha o ícone de engrenagem unicode.
settingsIcon.append("rect").attr("width", 30).attr("height", 25).attr("fill", "#555").attr("rx", 5);
settingsIcon.append("text").attr("x", 15).attr("y", 17).attr("fill", "white").attr("text-anchor", "middle")
.attr("dominant-baseline", "middle")
.style("font-size", "18px")
.text("⚙︎");
// Lógica de UX: Fecha o menu automaticamente ao clicar em qualquer área vazia da simulação.
document.addEventListener("click", (event) => {
if (!speedMenu.contains(event.target) && !settingsIcon.node().contains(event.target)) {
speedMenu.style.display = "none";
}
});
// StopPropagation nos inputs para evitar interferências com outros eventos do container.
sliderInput.addEventListener("input", (e) => { e.stopPropagation(); updateSpeed(parseFloat(e.target.value)); });
numberInput.addEventListener("input", (e) => { e.stopPropagation(); updateSpeed(parseFloat(e.target.value)); });
}
// Célula 11: [Encapsulamento do Sistema Solar] ===============================================
// Função principal de montagem da cena, utilizando o padrão de "fábrica" para criar os elementos.
makeSolarSystem = (svg, planets, moons, scaleOrbits, center, onClickHandler) => {
// Criamos um grupo principal (<g>) e o transladamos para o centro do SVG.
// Isso define o Sol como a origem (0,0) do nosso sistema de coordenadas.
const systemGroup = svg.append("g")
.attr("transform", `translate(${center.x},${center.y})`);
// === Sol ===
// Posicionado no centro absoluto. O onClickHandler permite a integração
// com os gráficos coordenados (Vega-Lite) ao selecionar o Sol.
systemGroup.append("circle")
.attr("cx", 0)
.attr("cy", 0)
.attr("r", 20)
.attr("fill", "yellow")
.style("cursor", "pointer")
.on("click", (event, d) => onClickHandler(event, {name: "Sol", type: "Sol", radius: 696000, period: 0, orbit: 0}, 'Sol'))
.append("title")
.text("Sol");
// === Órbitas dos planetas (Traçados Reais) ===
// Diferente de círculos perfeitos, usamos caminhos (paths) baseados em
// modelos Keplerianos para representar a excentricidade real das órbitas.
systemGroup.selectAll("path.orbit-sun")
.data(planets)
.join("path")
.attr("class", "orbit-sun")
.attr("fill", "none")
.attr("stroke", "rgba(255,255,255,0.2)")
.attr("stroke-dasharray", "2,2") // Linha pontilhada para fins estéticos
.attr("d", d => {
// Gera os pontos da elipse orbital e aplica uma curva Cardinal fechada do D3
const points = generateOrbitPathPoints(d, auxiliaryOrbitalFunctions, scaleOrbits.planetScale);
return d3.line().curve(d3.curveCardinalClosed)(points);
});
// Agrupamento lógico das luas usando d3.group para otimizar a busca por planeta pai.
const moonsByPlanet = d3.group(moons, d => d.planet);
// === Renderização de Planetas e seus Sistemas (Anéis e Luas) ===
const planetGroups = systemGroup.selectAll("g.planet")
.data(planets)
.join("g")
.attr("class", "planet");
// Função interna para injetar a geometria dos anéis (exclusiva para gigantes gasosos).
function addPlanetRings(planetGroup, planetData) {
const hasRings = ["Júpiter", "Saturno", "Urano", "Netuno"].includes(planetData.name);
if (!hasRings) return;
// Lógica de design: Define raios e inclinações específicas para cada planeta.
// Nota: Urano recebe inclinação de 90° para refletir seu eixo de rotação único.
let innerRadius, outerRadius, inclination, numRings, baseColor;
// Lógica de switch para cada gigante
switch(planetData.name){
case "Júpiter":
// Anéis finos e próximos ao planeta
innerRadius = planetData.radius + 0.5;
outerRadius = planetData.radius + 3;
numRings = 2;
baseColor = d3.color(planetData.color).darker(1.5);
inclination = 0; // Júpter tem pouca inclinação visível
break;
case "Urano":
// Anéis distintos e o planeta é inclinado (98 graus!)
innerRadius = planetData.radius + 1;
outerRadius = planetData.radius + 6;
numRings = 3;
baseColor = d3.color(planetData.color).darker(0.5);
inclination = 90; // Visto de "lado"
break;
case "Netuno":
// Anéis tênues e fragmentados
innerRadius = planetData.radius + 0.5;
outerRadius = planetData.radius + 4;
numRings = 2;
baseColor = d3.color(planetData.color).darker(0.5);
inclination = 28;
break;
case "Saturno":
// Anéis proeminentes
innerRadius = planetData.radius + 2;
outerRadius = planetData.radius + 10;
numRings = 4;
baseColor = d3.color(planetData.color).darker(0.5);
inclination = 90; // Para visualização de "lado"
break;
}
// Cria faixas concêntricas (anéis) usando d3.arc() para simular densidade.
const ringsData = d3.range(numRings).map(i => {
const t = i / (numRings - 1 || 1); // Normaliza o índice entre 0 e 1 e garante divisão por 1 se numRings for 1 ou 2
return {
inner: innerRadius + t * (outerRadius - innerRadius),
outer: innerRadius + (t + 1/numRings) * (outerRadius - innerRadius),
// Varia a cor e opacidade levemente para dar textura
color: baseColor.brighter(t * 1.5),
opacity: 0.3 + t * 0.5 // Anéis externos mais opacos
};
});
// Cria um grupo para todos os anéis e aplica a inclinação correta
const ringsGroup = planetGroup.append("g")
.attr("class", "planet-rings-group")
.attr("transform", `rotate(${inclination}, 0, 0)`);
ringsGroup.selectAll("path.planet-ring-segment")
.data(ringsData)
.join("path")
.attr("class", "planet-ring-segment")
.attr("d", d => {
// Gerador de arco para cada segmento
return d3.arc()
.innerRadius(d.inner)
.outerRadius(d.outer)
.startAngle(0)
.endAngle(2 * Math.PI)();
})
.attr("fill", d => d.color)
.attr("fill-opacity", d => d.opacity);
}
// === Grupos Internos e Luas ===
planetGroups.each(function(planetData){
const planetGroup = d3.select(this);
const planetMoons = moonsByPlanet.get(planetData.name);
if (!planetMoons) return;
// Desenha órbita da lua (centrada no planeta, que é a origem do planetGroup)
planetGroup.selectAll("circle.orbit-moon") // Seleciona dentro do grupo do planeta
.data(planetMoons)
.join("circle")
.attr("class", "orbit-moon")
.attr("cx", 0)
.attr("cy", 0)
.attr("r", d => scaleOrbits.moonScale(d.orbit))
.attr("fill", "none")
.attr("stroke", "rgba(255,255,255,0.15)")
.attr("stroke-dasharray", "1,1");
});
// === Renderização dos planetas e luas ===
planetGroups.each(function(planetData) {
const planetGroup = d3.select(this);
// Este grupo interno rotacionará com a inclinação axial, mas a animação orbital
// na Célula 16 atuará no grupo PAI (`planetGroup`).
const planetInnerGroup = planetGroup.append("g").attr("class", "planet-inner-group");
// Chamamos a função para adicionar anéis a este grupo interno
addPlanetRings(planetInnerGroup, planetData);
// Criamos um 'planetInnerGroup' para separar a rotação axial do planeta
// da sua translação orbital (que será controlada pelo planetGroup pai).
planetInnerGroup.append("circle")
.attr("class", "planet-circle")
.style("cursor", "pointer")
.attr("r", d => d.radius)
.attr("fill", d => d.color)
.attr("stroke", "black")
.attr("stroke-width", 0.5)
.attr("cx", 0)
.attr("cy", 0)
// Adiciona o evento de clique para os Planetas
.on("click", (event, d) => onClickHandler(event, d, 'planet'))
.append("title")
.text(d => d.name);
// Renderiza as luas se o planeta possuir satélites no nosso dataset.
const planetMoons = moonsByPlanet.get(planetData.name);
if (!planetMoons) return;
// Cria grupo para as luas
const moonGroups = planetInnerGroup.selectAll("g.moon")
.data(planetMoons)
.join("g")
.attr("class", "moon");
// Desenha a lua
moonGroups.append("circle")
.attr("r", d => d.radius)
.attr("fill", "white")
.attr("cx", 0)
.attr("cy", 0)
.style("cursor", "pointer")
// Adiciona o evento de clique aqui para as Luas
.on("click", (event, d) => onClickHandler(event, d, 'moon'))
.append("title")
.text(d => d.name);
});
return { planetGroups, moonsByPlanet, systemGroup };
};
// Célula 12: [Geração dos dados para os asteroides] ==========================================
// Cria um dataset procedural para popular o cinturão de asteroides de forma realista.
asteroidBeltData = {
// Define os limites do cinturão (entre as órbitas de Marte e Júpiter) em KM.
const marsOrbitKM = planets.find(p => p.name === "Marte").orbit;
const jupiterOrbitKM = planets.find(p => p.name === "Júpiter").orbit;
const minOrbitKM = marsOrbitKM + 1e7; // Começa 10 milhões de km após Marte
const maxOrbitKM = jupiterOrbitKM - 1e7; // Termina 10 milhões de km antes de Júpiter
const numAsteroids = 1000;
// d3.range cria um array de 1000 elementos. Mapeamos para criar objetos de dados.
const asteroids = d3.range(numAsteroids).map(() => ({
orbit_km: d3.randomUniform(minOrbitKM, maxOrbitKM)(), // Distribuição uniforme das distâncias
angle: d3.randomUniform(0, 2 * Math.PI)(), // Posição angular inicial aleatória
speed: d3.randomUniform(0.5, 2.0)(), // Velocidade de animação procedural (não física)
radius: d3.randomUniform(0.2, 1.5)() // Tamanho visual aleatório
}));
return asteroids;
}
// Célula 13: [Renderização dos asteroides] ===================================================
// Renderiza visualmente os asteroides gerados na Célula 12 no grupo principal do sistema.
makeAsteroidBelt = (systemGroup, asteroids) => {
// Cria um grupo (<g>) para cada asteroide, que será usado posteriormente para aplicar a transformação (translação).
const asteroidGroups = systemGroup.selectAll("g.asteroid")
.data(asteroids)
.join("g")
.attr("class", "asteroid");
// Adiciona o elemento visual (círculo) dentro de cada grupo.
asteroidGroups.append("circle")
.attr("cx", 0)
.attr("cy", 0)
.attr("r", d => d.radius)
.attr("fill", "gray")
.attr("fill-opacity", d3.randomUniform(0.2, 0.7)()); // Opacidade variável para efeito de profundidade.
return asteroidGroups;
}
// Célula 14: [Carregar Elementos Orbitais do GitHub] =========================================
// Esta célula garante que os dados orbitais detalhados e atualizados da JPL (via GitHub Actions)
// estejam disponíveis no ambiente do Observable antes que as funções Keplerianas sejam executadas.
async function fetchStaticOrbits() {
const url = "https://raw.githubusercontent.com/daviteixeira-dev/Data-Visualization-SolarViz/main/data/planets_static.json";
return fetch(url).then(r => r.json());
}
// Célula 14.1: [Cache dos Elementos Orbitais] ================================================
// Guarda o resultado do Fetch
mutable staticOrbits = null;
// Célula 15: [Funções Orbitais Auxiliares] ===================================================
// Implementação das funções matemáticas (Modelo Kepleriano simplificado).
auxiliaryOrbitalFunctions = {
// Helper: Converte graus em radianos (necessário para funções trigonométricas em JS).
function deg2rad(d) {
return d * Math.PI / 180;
}
// Resolve a Equação de Kepler (M = E - e*sin(E)) iterativamente.
// Essencial para calcular a Posição Excêntrica (E) a partir da Anomalia Média (M).
function solveKepler(M, e, tol = 1e-6) {
let E = M; // E é a Anomalia Excêntrica. Começamos com uma estimativa inicial (M).
let delta = 1; // Diferença para o critério de convergência.
// Método de Newton-Raphson para encontrar a raiz da equação.
while (Math.abs(delta) > tol) {
delta = (E - e * Math.sin(E) - M) / (1 - e * Math.cos(E));
E -= delta; // Refina a estimativa de E.
}
return E;
}
// Converte elementos orbitais clássicos e tempo para coordenadas X, Y no plano da órbita.
function orbitalElementsToXY(el, timeDays = 0) {
const { a_AU, eccentricity: e, M_deg, period_days } = el;
// Calcula a velocidade angular média (movimento médio)
const n = 2 * Math.PI / period_days;
// Calcula a Anomalia Média (M) no tempo atual.
const M = deg2rad(M_deg) + n * timeDays;
// Resolve M para obter a Anomalia Excêntrica (E).
const E = solveKepler(M, e);
// Calcula as coordenadas cartesianas (X, Y) no plano da elipse, com o Sol em um dos focos.
const x = a_AU * (Math.cos(E) - e);
const y = a_AU * Math.sqrt(1 - e * e) * Math.sin(E);
return { x, y }; // Retorna em Unidades Astronômicas (AU)
}
return { orbitalElementsToXY };
}
// Célula 15.1: [Tempo atual da animação] =====================================================
// Variável de estado para rastrear o tempo decorrido da simulação.
mutable currentAnimationTime = 0;
// Célula 16: [Gerar Pontos da Órbita] ========================================================
// Usa as funções da Célula 15 para pré-calcular pontos que desenham o caminho da órbita (path SVG).
function generateOrbitPathPoints(planetData, orbitalFunctions, scaleFunction) {
// Encontra os elementos orbitais estáticos para o planeta específico
const el = mutable staticOrbits.planets[planetData.name];
if (!el) return [];
const points = [];
const totalDays = el.period_days;
const numPoints = 360; // 1 ponto para cada passo na órbita
for (let i = 0; i < numPoints; i++) {
const timeInDays = (i / numPoints) * totalDays;
// Obtém a posição em AU.
const posAU = orbitalFunctions.orbitalElementsToXY(el, timeInDays);
// Converte de AU para KM (constante de conversão).
const AU_TO_KM = 149597870;
const x_km = posAU.x * AU_TO_KM;
const y_km = posAU.y * AU_TO_KM;
// Transforma a posição real (KM) na posição visual (Pixels) usando a escala logarítmica.
const rKM = Math.sqrt(x_km**2 + y_km**2);
const angleRad = Math.atan2(y_km, x_km);
// Calcula a posição final em pixels para o SVG
const x_px = scaleFunction(rKM) * Math.cos(angleRad);
const y_px = scaleFunction(rKM) * Math.sin(angleRad);
points.push([x_px, y_px]);
}
return points;
}
// Célula 17: [Tela de Planejamento da Missão] ================================================
// Cria a interface do usuário (UI) para o "diferencial do projeto": o planejamento de rotas de trânsito espacial.
makeMissionUI = function(container) {
// Cria o painel HTML flutuante usando template literals (`html` do Observable).
const missionDiv = html`<div style="
position: absolute; top: 10px; left: 10px; background: rgba(17, 17, 17, 0.95);
padding: 15px; border-radius: 8px; color: white; font-family: sans-serif;
border: 1px solid #333; z-index: 1000; width: 240px; box-shadow: 0 4px 20px rgba(0,0,0,0.8);
">
<h3 style="margin: 0 0 10px 0; font-size: 11px; color: #00ffcc; letter-spacing: 1px; text-align:center;">🚀 PLANEJADOR DE MISSÃO</h3>
<div style="display: flex; flex-direction: column; gap: 10px;">
<select id="origin" style="background: #222; color: white; border: 1px solid #444; font-size: 11px;">
<option value="" disabled selected>Selecione a Origem</option>
${planets.map(p => `<option value="${p.name}">${p.name}</option>`)}
</select>
<select id="target" style="background: #222; color: white; border: 1px solid #444; font-size: 11px;">
<option value="" disabled selected>Selecione o Destino</option>
${planets.map(p => `<option value="${p.name}">${p.name}</option>`)}
</select>
<div style="display: flex; gap: 5px;">
<button id="btnConfirm" style="flex:2; background: #006644; color: white; border: none; padding: 5px; border-radius: 3px; cursor: pointer; font-size: 10px; font-weight: bold;">TRAÇAR ROTA</button>
<button id="btnReset" style="flex:1; background: #442222; color: white; border: none; padding: 5px; border-radius: 3px; cursor: pointer; font-size: 10px;">RESET</button>
</div>
</div>
<div id="missionStats" style="margin-top: 12px; padding-top: 10px; border-top: 1px solid #222; font-size: 11px; color: #aaa; display:none;">
</div>
</div>`;
container.appendChild(missionDiv);
// === Lógica dos Controladores ===
// Botão Confirmar: Define a variável 'mutable mission', que acionará a lógica
// de cálculo de transferência de Hohmann em células subsequentes.
missionDiv.querySelector("#btnConfirm").onclick = () => {
const origin = missionDiv.querySelector("#origin").value;
const target = missionDiv.querySelector("#target").value;
if (origin && target && origin !== target) {
// Esta atualização de mutable causa reatividade em outras partes do notebook.
mutable mission = { origin, target };
missionDiv.querySelector("#missionStats").style.display = "block";
} else {
alert("Selecione planetas de origem e destino diferentes.");
}
};
// Botão Reset: Limpa a missão atual.
missionDiv.querySelector("#btnReset").onclick = () => {
mutable mission = null;
missionDiv.querySelector("#origin").value = "";
missionDiv.querySelector("#target").value = "";
missionDiv.querySelector("#missionStats").style.display = "none";
};
return missionDiv;
}
// Célula 18: [Viewof Sistema Solar + Animação] ===============================================
// A célula 'viewof' combina a visualização com um valor reativo no Observable.
viewof solarSystem = {
transferData; // Dependência reativa: força a atualização se a rota de missão mudar.
mutable livePositions; // Armazena as coordenadas reais vindas da API para uso em outros gráficos.
mutable mission; // Estado da missão ativa (Origem/Destino).
// === Inicialização de Dados ===
// Garante que os elementos orbitais da JPL sejam carregados antes de iniciar a cena.
if (!mutable staticOrbits) {
mutable staticOrbits = await fetchStaticOrbits();
}
// === Controle de Tempo e Performance ===
let lastRawElapsed = 0; // Tempo total decorrido desde o início.
let lastFrameTime = performance.now(); // Delta time para manter 60 FPS estáveis.
let liveInterval = null;
// Gerenciamento de Transformação do D3.zoom para permitir foco em planetas específicos.
let currentTransform = d3.zoomIdentity;
// === Instanciação da Interface ===
// Cria o palco (SVG) e injeta os componentes de UI (Missão, Estrelas, Botões).
const { container, svg } = makeContainerCell(containerAndDimensions.width + 350, containerAndDimensions.height);
// === Injeção da UI de Missão ===
const missionUI = makeMissionUI(container);
// === Fundo Estrelado ===
makeStarfield(svg, containerAndDimensions.width, containerAndDimensions.height);
// === Lógica de Navegação e Câmera ===
// Função que reseta o zoom e centraliza o sistema solar quando o usuário fecha o painel lateral.
const closePanelAndResetView = () => {
mutable selectedObject = null; // Reseta o estado de seleção
// Transição suave para retornar a escala 1:1 no centro original.
systemGroup.transition()
.duration(800)
.attr("transform", `translate(${containerAndDimensions.center.x},${containerAndDimensions.center.y}) scale(1)`);
infoPanel.style.display = "none"; // Esconde o painel visualmente
// Resiliência de Animação: Se o sistema estava pausado para inspeção, retoma o fluxo do tempo.
if (!mutable isRunning) {
mutable isRunning = true;
buttonText.text("Pause");
// Ajusta o tempo acumulado para evitar "pulo" na animação quando retomar
mutable accumulatedPauseTime += lastRawElapsed - mutable pauseStart;
}
};
// === Gerenciamento de UI e Painéis ===
// === Botão Play/Pause ===
const {text: buttonText } = makePlayPauseButton(svg, () => {
mutable isRunning = !mutable isRunning; // Alterna o estado (Play/Pause)
if (!mutable isRunning) {
mutable pauseStart = lastRawElapsed; // Marca início da pausa
buttonText.text("Play");
} else {
// Calcule a duração dessa última pausa e adicione ao total acumulado
mutable accumulatedPauseTime += lastRawElapsed - mutable pauseStart;
buttonText.text("Pause");
}
});
// === Menu de Velocidade ===
makeSpeedMenu(container, svg);
// Cria o Painel Lateral de Informações que conterá os gráficos Vega-Lite.
const infoPanel = makeInfoPanel(container, containerAndDimensions.width, closePanelAndResetView);
// === Integração Multivariada (Dashboard) ===
// Função que atualiza o painel lateral com metadados e gráficos comparativos do planeta clicado.
const updateInfoPanel = (obj) => {
if(!obj){
infoPanel.style.display = "none";
return;
}
// 1. Busca dados técnicos de planetas.
//const pData = planets.find(p => p.name === obj.name);
let data;
if (obj.type === 'Sol') {
data = { realRadius: 696340, period: 0, orbit: 0, img: "https://static.escolakids.uol.com.br/2025/01/1-sol-visto-do-universo.jpg" };
} else if (obj.type === 'moon') {
data = moons.find(m => m.name === obj.name);
} else {
data = planets.find(p => p.name === obj.name);
}
// 2. Preenchimento de Cabeçalho
infoPanel.querySelector("#objectName").textContent = obj.name;
infoPanel.querySelector("#objectType").textContent = obj.type.toUpperCase();
if (data) {
infoPanel.querySelector("#planetImg").src = data.img;
infoPanel.querySelector("#objectRadius").innerHTML = `${data.realRadius.toLocaleString()} <small style="color:#555">km</small>`;
infoPanel.querySelector("#objectPeriod").innerHTML = `${data.period.toLocaleString()} <small style="color:#555">dias</small>`;
infoPanel.querySelector("#objectOrbit").innerHTML = obj.type === 'Sol' ? "Centro" : `${(data.orbit / 1e6).toFixed(1)} <small style="color:#555">mi km</small>`;
}
// 3. Orquestra a criação de 4 gráficos especializados (Bolhas, Barras, Log e Linhas)
// para fornecer contexto astronômico comparativo.
const area = infoPanel.querySelector("#chartArea");
area.innerHTML = ""; // Limpa os gráficos do planeta anterior
if (obj.type === 'planet') {
const sections = [
{ title: "Comparaçao de Raio (Escala Real)", fn: createComparisonBubbleChart },
{ title: "Distribuição de Massa (Log)", fn: createMassChart },
{ title: "Mapeamento de Distância", fn: createOrbitLineChart },
{ title: "Duração do Ano (Translação)", fn: createHorizontalBarChart }
];
// Renderização dos cards de gráficos
sections.forEach(s => {
const card = document.createElement("div");
card.style.cssText = "background: #111; padding: 15px; border-radius: 8px; border: 1px solid #222;";
card.innerHTML = `<h4 style="margin:0 0 15px 0; font-size:11px; color:#555; text-transform:uppercase; letter-spacing:1px;">${s.title}</h4>`;
// Passamos o nome do planeta e a largura do painel (ajustada para as margens)
const chartElement = s.fn(obj.name, 370);
card.appendChild(chartElement);
area.appendChild(card);
});
} else {
// Mensagem amigável para Sol e Luas (já que os gráficos comparativos são baseados na lista de planetas)
area.innerHTML = `<div style="text-align:center; color:#444; margin-top:50px;">
Informações detalhadas de gráficos disponíveis apenas no comparativo de planetas.
</div>`;
}
infoPanel.style.display = "block";
};
// === Projeção Matemática de Dados Reais ===
// Esta função é vital: ela converte coordenadas cartesianas (X, Y) reais do espaço
// para a posição visual logarítmica no SVG, mantendo a precisão angular.
const projectLivePosition = (pos) => {
const r = Math.sqrt(pos.x * pos.x + pos.y * pos.y); // Distância Euclidiana Real
const scaledR = scaleOrbits.planetScale(r); // Mapeamento Logarítmico
const angle = Math.atan2(pos.y, pos.x); // Ângulo real preservado
return {
x: scaledR * Math.cos(angle),
y: scaledR * Math.sin(angle)
};
};
// === Motor de Posicionamento Estático ===
// Calcula a posição teórica de planetas e luas caso os dados da API falhem ou o modo LIVE esteja off.
const getObjectPosition = (d, currentTime) => {
// (lógica de hierarquia: lua rotaciona ao redor do planeta, que rotaciona ao redor do sol)
let angle, orbitRadius;
if(d.type === 'planet' || d.type === 'Sol'){
angle = (currentTime / (d.period * 100)) * 2 * Math.PI;
orbitRadius = scaleOrbits.planetScale(d.orbit);
// Garante que o retorno seja (0, 0) se for o Sol
if(d.type === 'Sol') return {x: 0, y: 0};
return { x: orbitRadius * Math.cos(angle), y: orbitRadius * Math.sin(angle) };
} else if(d.type === 'moon'){
// Encontra os dados do planeta pai
const parentPlanet = planets.find(p => p.name === d.planet);
if(!parentPlanet) return {x: 0, y: 0};
// 1. Posição do planeta pai (relativo ao Sol)
const planetAngle = (currentTime / (parentPlanet.period * 100)) * 2 * Math.PI;
const planetOrbitRadius = scaleOrbits.planetScale(parentPlanet.orbit);
const planetX = planetOrbitRadius * Math.cos(planetAngle);
const planetY = planetOrbitRadius * Math.sin(planetAngle);
// 2. Posição da lua (relativa ao planeta pai)
const moonAngle = (currentTime / (d.period * 50)) * 2 * Math.PI;
const moonOrbitRadius = scaleOrbits.moonScale(d.orbit);
const moonX = moonOrbitRadius * Math.cos(moonAngle);
const moonY = moonOrbitRadius * Math.sin(moonAngle);
// Posição final da lua (relativa ao Sol)
return { x: planetX + moonX, y: planetY + moonY };
}
return { x: 0, y: 0 }; // Fallback
};
// === Gerenciador de Dados em Tempo Real (NASA JPL Mode) ===
const { statusIndicator } = makeLiveButton(svg, async () => {
mutable isLiveMode = !mutable isLiveMode;
// Adicione uma referência global para as órbitas (se ainda não tiver)
const orbitPaths = svg.selectAll("path.orbit-sun");
if (mutable isLiveMode) {
// UX: Esconde órbitas estáticas para focar na posição exata atual.
orbitPaths.style("display", "none");
statusIndicator.attr("fill", "yellow"); // Amarelo: Carregando
liveStatusText.text("Carregando...");
// Fetch assíncrono das efemérides reais via JPL Horizons.
mutable livePositions = await fetchAllLivePositions(status => {
liveStatusText.text(status);
if (status.includes("Erro")) {
liveStatusText.attr("fill", "red");
statusIndicator.attr("fill", "red"); // Vermelho: Erro
} else {
liveStatusText.attr("fill", "lightgreen");
statusIndicator.attr("fill", "green"); // Verde: Ativo
}
});
// Pooling: Atualiza a posição real a cada 15 segundos para manter a precisão.
liveInterval = setInterval(async () => {
liveStatusText.text("Atualizando...");
statusIndicator.attr("fill", "yellow"); // Amarelo: Atualizando
mutable livePositions = await fetchAllLivePositions(status => {
liveStatusText.text("LIVE Ativo: " + status.toLowerCase().replace("sucesso!", "dados atualizados."));
statusIndicator.attr("fill", "green"); // Verde: Ativo
});
}, 15000);
} else {
// Retorna ao modo de simulação matemática.
orbitPaths.style("display", "block");
// Modo Simulação (desliga o LIVE)
clearInterval(liveInterval);
liveInterval = null;
liveStatusText.text("Simulação Ativa"); // Limpa o status
liveStatusText.attr("fill", "gray");
statusIndicator.attr("fill", "red"); // Vermelho: Inativo
}
});
// === Indicador de Status LIVE ===
const liveStatusText = svg.append("text")
.attr("x", 220)
.attr("y", 673)
.attr("fill", "gray")
.attr("text-anchor", "start")
.style("font-size", "12px")
.text("");
const orbitPaths = svg.selectAll("path.orbit-sun");
// === Inicialização do Scenegraph (Sistema Solar) ===
const { planetGroups, moonsByPlanet, systemGroup } = makeSolarSystem(
svg,
planets,
moons,
scaleOrbits,
containerAndDimensions.center,
(event, d, type) => { // Callback de Clique (Interação)
event.stopPropagation();
// Ao selecionar um corpo, pausamos o tempo para permitir o estudo dos gráficos.
if (mutable isRunning) {
mutable isRunning = false;
buttonText.text("Play");
mutable pauseStart = lastRawElapsed;
}
mutable selectedObject = { ...d, type: type };
updateInfoPanel(mutable selectedObject); // Aciona o Dashboard Vega-Lite
// --- LÓGICA DE CÂMERA CINEMATOGRÁFICA ---
// Determina o alvo do zoom baseado no modo ativo (Real ou Simulação).
let targetX, targetY;
if (type === 'moon') {
// 1. Se estivermos em modo LIVE, pegamos a posição REAL da NASA para a Lua
if (mutable isLiveMode && mutable livePositions?.[d.name]) {
const livePos = mutable livePositions[d.name];
const projectedPos = projectLivePosition(livePos);
targetX = projectedPos.x;
targetY = projectedPos.y;
} else {
// 2. Se for Simulação, calculamos a posição da Lua somada à do Planeta Pai
const parentPlanet = planets.find(p => p.name === d.planet);
// Posição do Planeta Pai (Usando a mesma lógica do updatePositions)
let pX, pY;
if (mutable staticOrbits?.planets?.[parentPlanet.name]) {
const el = mutable staticOrbits.planets[parentPlanet.name];
const posAU = auxiliaryOrbitalFunctions.orbitalElementsToXY(el, mutable currentAnimationTime / 100);
const AU_TO_KM = 149597870;
const rKM = Math.sqrt((posAU.x * AU_TO_KM)**2 + (posAU.y * AU_TO_KM)**2);
const angleRad = Math.atan2(posAU.y, posAU.x);
const pos = calculateXY(rKM, angleRad, scaleOrbits.planetScale);
pX = pos.x; pY = pos.y;
} else {
const pAngle = (mutable currentAnimationTime / (parentPlanet.period * 100)) * 2 * Math.PI;
const pPos = calculateXY(parentPlanet.orbit, pAngle, scaleOrbits.planetScale);
pX = pPos.x; pY = pPos.y;
}
// Posição Relativa da Lua (Simulação)
const mAngle = (mutable currentAnimationTime / (d.period * 50)) * 2 * Math.PI;
const mR = scaleOrbits.moonScale(d.orbit);
const mX = mR * Math.cos(mAngle);
const mY = mR * Math.sin(mAngle);