在计算运动轨道的循环过程中,需要建立一些矩阵来存放每一步计算得到的位置、速度、动能和势能等物理量。由于在这里我们只重视行星机械能的变化情况,所以为了计算方便把其质量设置为1。具体的程序如下:
图 1是6个周期内行星的运动轨迹,其初始位置r0=1AU,初始速度v0=2pir0,时间步长取0.001year。图 2给出了相应的动能、势能和总机械能的变化情况。从中我们可以看到,行星能在一个稳定的轨道上运动,而且其机械能始终保持不变。由于行星的动能和势能也保持稳定,我们能判断行星在这种初始条件下的运行轨道是一严格的圆形(见3.2.4节内容)。
通过改变初始速度的大小,我们可以得到其他形状的轨道。例如,当我们取r0=1AU, v0=0.8*2pir0时,我们得到了椭圆运行轨道。图 3和图 4计算得到了6year内的行星运动轨道和相应能量随时间的变化,时间步长取0.001year。从图中可以看到,在这种情况下,行星的运行轨道仍是稳定的,它的动能和势能随时间呈周期性变化,但总的机械能保持不变,仔细观察还能发现,这时行星绕太阳运动的周期已经不再是1year了。