usr.bin/calendar/pom.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1989, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software posted to USENET.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  19  *    without specific prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #if 0
  35 #ifndef lint
  36 static const char copyright[] =
  37 "@(#) Copyright (c) 1989, 1993\n\
  38         The Regents of the University of California.  All rights reserved.\n";
  39 #endif /* not lint */
  40
  41 #ifndef lint
  42 static const char sccsid[] = "@(#)pom.c       8.1 (Berkeley) 5/31/93";
  43 #endif /* not lint */
  44 #endif
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 /*
  49  * Phase of the Moon.  Calculates the current phase of the moon.
  50  * Based on routines from `Practical Astronomy with Your Calculator',
  51  * by Duffett-Smith.  Comments give the section from the book that
  52  * particular piece of code was adapted from.
  53  *
  54  * -- Keith E. Brandt  VIII 1984
  55  *
  56  */
  57
  58 #include <stdio.h>
  59 #include <stdlib.h>
  60 #include <math.h>
  61 #include <string.h>
  62 #include <sysexits.h>
  63 #include <time.h>
  64 #include <unistd.h>
  65
  66 #include "calendar.h"
  67
  68 #ifndef PI
  69 #define PI        3.14159265358979323846
  70 #endif
  71 #define EPOCH     85
  72 #define EPSILONg  279.611371    /* solar ecliptic long at EPOCH */
  73 #define RHOg      282.680403    /* solar ecliptic long of perigee at EPOCH */
  74 #define ECCEN     0.01671542    /* solar orbit eccentricity */
  75 #define lzero     18.251907     /* lunar mean long at EPOCH */
  76 #define Pzero     192.917585    /* lunar mean long of perigee at EPOCH */
  77 #define Nzero     55.204723     /* lunar mean long of node at EPOCH */
  78 #define isleap(y) ((((y) % 4) == 0 && ((y) % 100) != 0) || ((y) % 400) == 0)
  79
  80 static void     adj360(double *);
  81 static double   dtor(double);
  82 static double   potm(double onday);
  83 static double   potm_minute(double onday, int olddir);
  84
  85 void
  86 pom(int year, double utcoffset, int *fms, int *nms)
  87 {
  88         double ffms[MAXMOONS];
  89         double fnms[MAXMOONS];
  90         int i, j;
  91
  92         fpom(year, utcoffset, ffms, fnms);
  93
  94         j = 0;
  95         for (i = 0; ffms[i] != 0; i++)
  96                 fms[j++] = round(ffms[i]);
  97         fms[i] = -1;
  98         for (i = 0; fnms[i] != 0; i++)
  99                 nms[i] = round(fnms[i]);
 100         nms[i] = -1;
 101 }
 102
 103 void
 104 fpom(int year, double utcoffset, double *ffms, double *fnms)
 105 {
 106         time_t tt;
 107         struct tm GMT, tmd_today, tmd_tomorrow;
 108         double days_today, days_tomorrow, today, tomorrow;
 109         int cnt, d;
 110         int yeardays;
 111         int olddir, newdir;
 112         double *pfnms, *pffms, t;
 113
 114         pfnms = fnms;
 115         pffms = ffms;
 116
 117         /*
 118          * We take the phase of the moon one second before and one second
 119          * after midnight.
 120          */
 121         memset(&tmd_today, 0, sizeof(tmd_today));
 122         tmd_today.tm_year = year - 1900;
 123         tmd_today.tm_mon = 0;
 124         tmd_today.tm_mday = -1;         /* 31 December */
 125         tmd_today.tm_hour = 23;
 126         tmd_today.tm_min = 59;
 127         tmd_today.tm_sec = 59;
 128         memset(&tmd_tomorrow, 0, sizeof(tmd_tomorrow));
 129         tmd_tomorrow.tm_year = year - 1900;
 130         tmd_tomorrow.tm_mon = 0;
 131         tmd_tomorrow.tm_mday = 0;       /* 01 January */
 132         tmd_tomorrow.tm_hour = 0;
 133         tmd_tomorrow.tm_min = 0;
 134         tmd_tomorrow.tm_sec = 1;
 135
 136         tt = mktime(&tmd_today);
 137         gmtime_r(&tt, &GMT);
 138         yeardays = 0;
 139         for (cnt = EPOCH; cnt < GMT.tm_year; ++cnt)
 140                 yeardays += isleap(1900 + cnt) ? DAYSPERLEAPYEAR : DAYSPERYEAR;
 141         days_today = (GMT.tm_yday + 1) + ((GMT.tm_hour +
 142             (GMT.tm_min / FSECSPERMINUTE) + (GMT.tm_sec / FSECSPERHOUR)) /
 143             FHOURSPERDAY);
 144         days_today += yeardays;
 145
 146         tt = mktime(&tmd_tomorrow);
 147         gmtime_r(&tt, &GMT);
 148         yeardays = 0;
 149         for (cnt = EPOCH; cnt < GMT.tm_year; ++cnt)
 150                 yeardays += isleap(1900 + cnt) ? DAYSPERLEAPYEAR : DAYSPERYEAR;
 151         days_tomorrow = (GMT.tm_yday + 1) + ((GMT.tm_hour +
 152             (GMT.tm_min / FSECSPERMINUTE) + (GMT.tm_sec / FSECSPERHOUR)) /
 153             FHOURSPERDAY);
 154         days_tomorrow += yeardays;
 155
 156         today = potm(days_today);               /* 30 December 23:59:59 */
 157         tomorrow = potm(days_tomorrow);         /* 31 December 00:00:01 */
 158         olddir = today > tomorrow ? -1 : +1;
 159
 160         yeardays = 1 + (isleap(year) ? DAYSPERLEAPYEAR : DAYSPERYEAR); /* reuse */
 161         for (d = 0; d <= yeardays; d++) {
 162                 today = potm(days_today);
 163                 tomorrow = potm(days_tomorrow);
 164                 newdir = today > tomorrow ? -1 : +1;
 165                 if (olddir != newdir) {
 166                         t = potm_minute(days_today - 1, olddir) +
 167                              utcoffset / FHOURSPERDAY;
 168                         if (olddir == -1 && newdir == +1) {
 169                                 *pfnms = d - 1 + t;
 170                                 pfnms++;
 171                         } else if (olddir == +1 && newdir == -1) {
 172                                 *pffms = d - 1 + t;
 173                                 pffms++;
 174                         }
 175                 }
 176                 olddir = newdir;
 177                 days_today++;
 178                 days_tomorrow++;
 179         }
 180         *pffms = -1;
 181         *pfnms = -1;
 182 }
 183
 184 static double
 185 potm_minute(double onday, int olddir) {
 186         double period = FSECSPERDAY / 2.0;
 187         double p1, p2;
 188         double before, after;
 189         int newdir;
 190
 191 //      printf("---> days:%g olddir:%d\n", days, olddir);
 192
 193         p1 = onday + (period / SECSPERDAY);
 194         period /= 2;
 195
 196         while (period > 30) {   /* half a minute */
 197 //              printf("period:%g - p1:%g - ", period, p1);
 198                 p2 = p1 + (2.0 / SECSPERDAY);
 199                 before = potm(p1);
 200                 after = potm(p2);
 201 //              printf("before:%10.10g - after:%10.10g\n", before, after);
 202                 newdir = before < after ? -1 : +1;
 203                 if (olddir != newdir)
 204                         p1 += (period / SECSPERDAY);
 205                 else
 206                         p1 -= (period / SECSPERDAY);
 207                 period /= 2;
 208 //              printf("newdir:%d - p1:%10.10f - period:%g\n",
 209 //                  newdir, p1, period);
 210         }
 211         p1 -= floor(p1);
 212         //exit(0);
 213         return (p1);
 214 }
 215
 216 /*
 217  * potm --
 218  *      return phase of the moon, as a percentage [0 ... 100]
 219  */
 220 static double
 221 potm(double onday)
 222 {
 223         double N, Msol, Ec, LambdaSol, l, Mm, Ev, Ac, A3, Mmprime;
 224         double A4, lprime, V, ldprime, D, Nm;
 225
 226         N = 360 * onday / 365.2422;                             /* sec 42 #3 */
 227         adj360(&N);
 228         Msol = N + EPSILONg - RHOg;                             /* sec 42 #4 */
 229         adj360(&Msol);
 230         Ec = 360 / PI * ECCEN * sin(dtor(Msol));                /* sec 42 #5 */
 231         LambdaSol = N + Ec + EPSILONg;                          /* sec 42 #6 */
 232         adj360(&LambdaSol);
 233         l = 13.1763966 * onday + lzero;                         /* sec 61 #4 */
 234         adj360(&l);
 235         Mm = l - (0.1114041 * onday) - Pzero;                   /* sec 61 #5 */
 236         adj360(&Mm);
 237         Nm = Nzero - (0.0529539 * onday);                       /* sec 61 #6 */
 238         adj360(&Nm);
 239         Ev = 1.2739 * sin(dtor(2*(l - LambdaSol) - Mm));        /* sec 61 #7 */
 240         Ac = 0.1858 * sin(dtor(Msol));                          /* sec 61 #8 */
 241         A3 = 0.37 * sin(dtor(Msol));
 242         Mmprime = Mm + Ev - Ac - A3;                            /* sec 61 #9 */
 243         Ec = 6.2886 * sin(dtor(Mmprime));                       /* sec 61 #10 */
 244         A4 = 0.214 * sin(dtor(2 * Mmprime));                    /* sec 61 #11 */
 245         lprime = l + Ev + Ec - Ac + A4;                         /* sec 61 #12 */
 246         V = 0.6583 * sin(dtor(2 * (lprime - LambdaSol)));       /* sec 61 #13 */
 247         ldprime = lprime + V;                                   /* sec 61 #14 */
 248         D = ldprime - LambdaSol;                                /* sec 63 #2 */
 249         return(50 * (1 - cos(dtor(D))));                        /* sec 63 #3 */
 250 }
 251
 252 /*
 253  * dtor --
 254  *      convert degrees to radians
 255  */
 256 static double
 257 dtor(double deg)
 258 {
 259
 260         return(deg * PI / 180);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * adj360 --
 265  *      adjust value so 0 <= deg <= 360
 266  */
 267 static void
 268 adj360(double *deg)
 269 {
 270
 271         for (;;)
 272                 if (*deg < 0)
 273                         *deg += 360;
 274                 else if (*deg > 360)
 275                         *deg -= 360;
 276                 else
 277                         break;
 278 }