usr.bin/calendar/pom.c

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