Halb Astronoomia

Päikesesüsteemi skaleerimine

2024

Intervjuudes ja sotsiaalmeedias esitatakse mulle aeg -ajalt huvitav küsimus: kui oleks midagi, mida soovite, et inimesed astronoomiast paremini mõistaksid, mis see oleks?

Minu vastus on lihtne: skaala.

Asjad kosmoses on väga väga , väga kaugel. Meile lähim loodusobjekt Kuu asub Maast ligi 400 000 kilomeetri kaugusel. Rakett Saturn V, mis on endiselt kõige võimsam rakett, mida kunagi edukalt kasutatud, võttis võimust kolm päeva astronautide Kuule lennutamiseks. Kolm päeva ületades vaid tühja lahe.

terve mõistus meedia la la maa

Ja see on lihtsalt Kuu. Kahe lähima planeedi Marsi ja Veenuse juurde jõudmine võtab kuude pikkuse reisi. Jupiter asub lähimast 600 miljoni km kaugusel. Kas teadsite, et Saturn on kaks korda kaugemal kui Jupiter ja Uraan kaks korda kauem kui Saturn?

Päikesesüsteem on fikseeritud.

On uskumatult raske oma pead nende kaalude ümber mässida. Mis veelgi hullem, analoogiad kipuvad langema. Näide: Päikeseni sõitmiseks kuluks ligi kaks sajandit, kui sinna oleks tee (ja teie aknad oleksid suletud) tõesti tihedalt). Kas see kujutab endast, kui kaugel see tegelikult on?

See läheb hullemaks, kui proovite võrdlemiseks kasutada planeedi suurusi. Planeedid on neid eraldavate vahemaadega võrreldes väikesed. Maa läbimõõt on veidi alla 13 000 kilomeetri, kuid see on 150 miljonit km kaugusel Päikesest. Maa ja Päikese vahele mahub üle 11 000 Maa. Oeh.

Kuid on olemas kasulik mudel: mastaabimudel. Kogu maailmas on päikesesüsteemi mudeleid üsna vähe ja need kipuvad olema päris suured. Mulle tuli see meelde, kui nägin seda videot , kus filmitegija Wylie Overstreet lõi Nevada kõrbes Päikesesüsteemi mõõtkava.

Muljetavaldav! Ja see meenutas mulle midagi…

Varem olin osa haridus- ja teavitusrühm Sonoma osariigi ülikoolis . Meil oli NASA stipendiumid matemaatika ja loodusteaduste õppematerjalide koostamiseks. Minu töökaaslane Sarah Silva ja ma läheksin klassiruumidesse ja räägiksin lastega ning ühel päeval otsustasime selle teemaga tegeleda. Tegime vanema harjutuse nimega Päikesesüsteemi köis (leiate sellest palju variatsioone võrgus) ja muutis seda vastavalt meie vajadustele. Põhimõtteliselt kasutab see 20- või 30-meetrist köit, mis tähistab kaugust Päikesest Neptuunini (või Pluutoni). Märkisime selle, et näidata, kus planeedid asuvad. Meil peaks olema üks laps, kes hoiab Päikest ja hoiab ühte otsa, siis teine on Merkuur (me printisime välja planeetide ja Päikese pilte, et ka nemad saaksid neid hoida) ja hoiaksime köit õiges kohas jne.

Kui need valmis said, oli see üsna hämmastav: Merkuur, Veenus, Maa ja Marss on kõik kitsad ja umbes ühe meetri kaugusel Päikesest, kuid välisplaneedid olid waaaaaay kaugel. See tegi neile imelise töö, avaldades neile muljet, kui suur oli päikesesüsteem ja miks kulus sondil New Horizons Pluutosse jõudmiseks ligi kümme aastat.

Kuid kui me seda esimest korda seadistasime, avastasin end pidevalt matemaatikat tegemas, et mudeli skaala õigesti saada. Kui Päikese läbimõõt oli üks sentimeeter, siis kui suur oli Päikesesüsteem? Mis siis, kui Maa oleks nii suur?

Mõne minuti pärast tüdinesin sellest ja tegin midagi enneolematut^*: Lõin arvutustabeli, milles olid kõik vajalikud numbrid, kodeerides selle planeetide ja Päikese suurusega, nende kaugustega jne. Peate lihtsalt sisestama soovitud Päikese suuruse ja see arvutab välja mudeli suuruse.

Selle abil saate luua päikesesüsteemi mastaabimudeli vastavalt teie soovidele. Ja nüüd puhtast suuremeelsusest, Teen selle teile tasuta kättesaadavaks ! Panin selle Google'i dokumentidesse, et saaksite torkida; see on seal kirjutuskaitstud, kuid saate selle alla laadida ja oma südamesoovile kohandada.

6666 ingel number kaksikleek

Suurenda

Päikesesüsteemi skaala mudeli arvutustabeli hetktõmmis, kasutades päikese vaikesuurust 100 cm (1 meeter). Krediit: Phil Plait

Arvutustabelite töötamiseks ei pea te palju teadma. Esimene veerg on objekti nimi. Teine ja kolmas on raadius ja läbimõõt kilomeetrites. Kolmandas veerus jagasin läbimõõdud Päikese läbimõõduga, nii et nüüd on need kõik Päikese suuruse järgi. Päike on ühe Päikese läbimõõduga, Maa on 0,00918. Järgmine veerg on kaugus Päikesest km -des, seejärel sama kaugus jagatuna Päikese läbimõõduga.

Seitsmes veerg on teie skaalamudeli Päikese suurus. Vaikimisi on 100 sentimeetrit (1 meeter). Järgmine veerg skaleerib seejärel planeetide suurused ja viimane veerg on teie planeedi kaugus Päikesest. Lihtne peas^†.

Kui soovite väiksemat päikest, asendage 100 cm veerus G millegi väiksemaga. Pange tähele, kui palju väiksemaks muutub mudel. Saate seda reguleerida, et saada ka soovitud planeedi suurus; kui soovite, et Maa oleks 30 cm läbimõõduga, siis mängige Päikese suurusega, kuni see nii välja tuleb (vastus: Päikese läbimõõt oleks umbes 3300 cm; 33 meetrit. See on SUUR).

Nüüd minge tagasi ja vaadake uuesti päikesesüsteemi skaala mudeli videot. Viie minuti pärast tõuseb Päike ja nad võrdlevad Päikese ja selle mudeli Päikese suurust Maa mudelilt vaadatuna ... ja see töötab! Nende päike oli üle meetri lai ja Maa oli mõnevõrra suurem kui sentimeeter ja 176 meetri kaugusel Päikesest. Kui kontrollite minu arvutustabelit, siis see sobib.

Veel üks asi: lisasin uudishimust Cooperi vöö arvutustabelisse ja isegi kauguseni Alfa Centauri , lähim tähesüsteem. Kui skaleerida mudel millekski mõistlikuks, siis kui kaugel on Alpha Cen? Uhke tee. Nii kaugele, et isegi mastaabimudeli puhul on seda kaugust Maal endal raske hoida: kui Päike on meetri laiune, on Alpha Cen ligi 30 000 km kaugusel! See on peaaegu sama kõrge kui tegelikud geosünkroonsed satelliidid Maa kohal^**.

Hämmastav. Kui olete koolitaja, siis mina tõesti soovita nööritegevust. See on huvitav, see ajab lapsed püsti ja õue (või väga pikasse koridori), on kinesteetiline ja ennekõike lõbus! Lapsed naudivad sellest osa saamist tõesti.

Ja see on asja mõte, kas pole? Me kõik oleme päikesesüsteemi osa ja selle hindamiseks peaksime võtma minuti. Me võime olla väikesed - liiga väikesed, et seda mudeli järgi näha! - aga tõsiasi, et suudame selle kõik välja mõelda, teeb meid suureks.

^* Minu jaoks enneolematu, st. Ma vihkan arvutustabeleid. Vihkan neid. Vihkan. Ma soovin, et saaksin nad kõik päikesesüsteemi köie lõpuni pagendada, välja arvatud mastaabis.