Skala wielkości Układu Słonecznego

Pomoce:

• kreda
• taśma miernicza (30 m)
• garść mąki
• ewentualnie sznurem o długości 1,5 metra
• obrazki obiektów niebieskich

Wiele czasu poświęciłem na ustalanie jak rzeczywiście wygląda układ słoneczny. Zacząłem od zbudowania modelu tego układu obiektów. W miarę zgłębiania tego tematu – sprawdzania i porównywania wielkości okazało się, że nie zdawałem sobie sprawy z rzeczywistych odległości i masy tych obiektów.

Większość schematów prezentujących układ Słoneczny nie oddaje rzeczywistości. Proszę spojrzeć na te znalezione w internecie.

Tymczasem samo odkrycie wielkości jest powalające. Odkrycia można dokonać samemu odwzorowując układ słoneczny samemu. Zwróćcie uwagę, że taki rysunek – bez podania odległości jest zakłamany (do wydrukowania tutaj.pdf)

Poniżej prezentuję zdjęcia, na których próbowałem pokazać mojemu synowi jaka jest różnica wielkości między Plutonem i Ziemskim Księżycem dla wyjaśnienia mu dlaczego Pluton nie został skreślony z listy planet i został okrzyknięty (podobnie zresztą jak Ceres) planetą karłowatą. Zacząłem więc od poszukiwania kul styropianowych. Z ich pomocą zbudowałem wstępną proporcję planet, która niestety okazała się mocno zakłamana, ale na początek pozwoliła zobaczyć jak mały jest Pluton (i jak duże są możliwości ludzkiej cywilizacji w obserwacji tak niewielkim obiektów niebieskich).

Przedstawię teraz cztery skale Układu Słonecznego w zależności od potrzeb zastosowania

• skala spacerowa (30 metrowa) – Układ Słoneczny można pokazać na pobliskiej drodze (podczas spaceru) – uwzględnia jedynie odległości między planetami
• skala wycieczkowa (najbardziej sensowna) – skalę tę można zastosować podczas spaceru z dziećmi (500 m)
• skala rowerowa (1km)
• skala samochodowa (33 km)

W celu samodzielnego zweryfikowania zapraszam też na świetną stronę internetową – kalkulator wielkości astronomicznych.

Skala spacerowa (30 m)

Skala 30 metrowa – Układ Słoneczny można pokazać na pobliskiej drodze (podczas spaceru) – uwzględnia jedynie odległości między planetami

• w odległości 39 cm umieszczamy ilustrację Merkurego
• w odległości 72 cm od Słońca ustawiamy Wenus
• w odległości 1 m od Słońca umieszczamy Ziemię
• w odległości 1,52 cm od Słońca umieszczamy Marsa
• w odległości 5,2 m od Słońca umieszczamy Jowisza
• w odległości 9,6 m od Słońca umieszczamy Saturna
• w odległości 19 m od Słońca umieszczamy Uran
• w odległości 30 m od Słońca umieszczamy Neptuna

Źródło: Dzieci w świecie nauki, Warszawa: Feredacja Inicjatyw Oświatowych 2013, s. 141.

Zerknijmy jak to wygląda podczas zajęć z dziećmi.

Wśród przedmiotów wykorzystałem: kijki, gotowe obrazki planet, taśmę 30 m, oraz pinezki. Pinezkami przytwierdziłem obrazki do kijków, które następnie wbiłem do ziemi zgodnie w/w odległościami. Odległości tych poszukiwał na miarce mój syn (na zdjęciach).

Podczas takich zajęć można pokazać dzieciom odległość, a także ustalić jaka planeta jak szybko krąży wokół Słońca. Wystarczy jeśli dziecko – stanie w miejscu Słońca i trzymając jeden koniec sznurka (jego długość wcześniej ustaliliśmy) będziemy krążyć wokół Słońca napinając sznurek. Teraz wystarczy wyjaśnić, że jeden taki obrót Ziemi wokół Słońca trwa 1 rok, czyli 365 dni. Teraz porównajmy taki obrót z innymi planetami. Dzieci szybko ustalą, że szybciej wokół Słońca krąży Merkury a wolniej Mars czy Jowisz. Ustalą, że najwolniej (z wymienionych) krąży Uran.

Teraz możemy wprowadzić jednostkę – nasze dziecko ma 4 lata (Marcin – na zdjęciu). To znaczy, że w trakcie jego życia Ziemia 4 razy okrążyła Słońce. Na Jowiszu, który jest wiele dalej i którego obieg wokół Słońca trwa dłużej okaże się, że jego rok jest dłuży niż ziemski, dlatego można (uogólniając) powiedzieć, że żyjąc na Jowiszu Marcin będzie miał teraz 2 latka lub nawet 1 rok.

Skala wycieczkowa (500 m)

W przedstawionym wyżej modelu zachowana została jedynie odległość między obiektami niebieskimi. Pokazując dzieciom odległości między planetami zaznaczaliśmy same planety w sposób symboliczny wykorzystując plakietki. Dzieciom mogło się wydawać, że planety choć są daleko od siebie są jednak duże (zdjęcia prezentujące planety były dużej). To może rodzić błędne wyobrażenia. Tymczasem aby przedstawiać względnie realne proporcje między planetami i jednocześnie zachować odległość między nimi pokusiłem się o zademonstrowane innych propozycji. Wszystko zaczyna się od tego, że planety są położone daleko od siebie i są niezwykle małe. Dla przykładu poniżej zamieszczam kule styropianowe, na podstawie których chciałem ustalić wielkość i odległości między nimi. Wyznacznikiem był Jowisz, który ma 80 cm obwodu (to największa planeta). Jego odległość od Słońca wyniosła ponad 4 km – aż trudno uwierzyć, że dopatrzyli się Jowisza już starożytni!

Udając się na wycieczkę możemy pokazać dzieciom jaka jest skala Układu Słonecznego. Do jego zademonstrowania potrzebna jest kreda i taśma metrowa (np. 30 metrowa). Tak wyposażeni możemy rozpocząć wycieczkę po Układzie Słonecznym zmniejszonym 10 miliardów razy (10 000 000 000).

Zaczynamy od narysowania Słońca. Ma ono (w tej skali) 140 mm średnicy.

Po wykonaniu 5,8 metrów schylamy się i rysujemy koło w wielkości pół milimetra (dokładnie 0,48 mm), będzie to Merkury.

Po przejściu kolejnych 50 metrów (a więc będzie to już 10,8 m od Słońca) rysujemy Wenus, w przyjętej skali ma ona średnicę 1,21 mm.

Trzecią planetę Układu Słonecznego – Ziemię (o średnicy 1,27 mm) należy narysować po zrobieniu kolejnych 4 metrów (od Słońca jest to już 14,7 metrów).

• Naturalny satelita Ziemi – Księżyc znajduje się w odległości od Ziemi o 3,8 cm i ma średnicę prawie 0,4 mm.

Oddalając się dalej od Słońca zrobieniu kolejnych 79 metrów (a więc 22,8 metrów od Słońca) zbliżamy się do Marsa. Ma on średnicę 0,68 mm.

Wykonując następne 22,1 metrów przecinamy pas asteroidów (jest to 44,9 metr od Słońca). Trudno narysować tak niewielkie elementy dlatego pas asteroidów może upodobnić rozsypana mąka. Każda z jej cząsteczek może obrazować poszczególne asteroidy. Największym spośród ustalonych asteroidów jest Ceres.

Jowisz spotkamy dopiero po kolejnych 33 metrach (jesteśmy teraz już 77,8 metry od Słońca). Jowisz jest największą planetą naszego Układu – w naszej skali będzie miał 14,2 mm średnicy. Wokół niego krąży wiele księżyców. W naszej skali znajdują się one w odległości od 1,8 cm do 2,37 m od Jowisza.

Saturn czeka na nas gdy jeszcze raz przejdziemy taką samą odległość jak do tej pory, a więc 142 m (jesteśmy już 142 metrów od Słońca). Saturn ma średnicę 12 mm (drugi co do wielkości. Wokół tej planety również krąży wiele księżyców i znajdują się one w odległości od 1,4 cm do 1,2 m.

Uran znajduje się po przebyciu 287 m od Słońca (a więc 145 m od Saturna). Uran ma średnicę 5 mm.

Po pokonaniu kolejnych 162 od Urana docieramy do Neptuna. Znajduje się one 449 m od Słońca (w naszej skali). Jego średnica wynosi 4,8 mm. Na tym kończy się nasz pięciuset metrowy spacer.

Dodam, że gdybyśmy przeszli kolejnych 145 m napotkalibyśmy Plutona (to już 594 m od Słońca), która ze względu na wielkość (średnica wynosi 0,3 mm) nazywana jest planetą karłowatą. Największy z jej księżyców Charon znajduje się 2 mm od niej.

Zewnętrzne krawędzie Układu Słonecznego kończą się w odległości 1000 m (a więc 1 km) od Słońca – w naszej skali !! Tworzy je tzw. Pas Kuipera.

Najbliższa gwiazda – Proxima Centauri, względem naszego Układu Słonecznego (w naszej skali) znajduje się 4000 km od naszego Słońca !!

Skala rowerowa (1 km)

Tutaj.pdf

Skala samochodowa (33 km)

Poniżej zamieszczam kule styropianowe, na podstawie których chciałem ustalić wielkość i odległości między nimi, aby nieco zwiększyć skalę i pokazać proporcję używając „sensowych” wielkości, które można wziąć do dłoni. Wyznacznikiem był Jowisz, którego kulka ma 80 cm obwodu (to największa planeta). Jego odległość od Słońca wyniosła ponad 4 km – aż trudno uwierzyć, że dopatrzyli się Jowisza już starożytni!

Oto przykładowa relacja obiektów Saturna i Ziemi. Dodam, że skala wynosi: 1:178 788.

Skala do wydruku znajduje się tutaj.pdf.

• Słońce – odległość od Słońca: 0.0 m, – wielkość (podaję obwód kuli): 778 cm (a więc 7 m i 78 cm)
• Merkury – odległość od Słońca: 324 m, – wielkość: 2,71 cm
• Wenus – odległość od Słońca: 604 m, – wielkość: 6,79 cm
• Ziemia – odległość od Słońca: 836 m, – wielkość: 7,14 cm
• Mars – odległość od Słońca: 1 274 m (a więc 1 km i 274 m), – wielkość: 3,8 cm
• Ceres (największa planeta karłowata w pasie asteroidów) – odległość od Słońca: 2 315 m, – wielkość: 0,53 cm
• Jowisz – odległość od Słońca: 4 352 m, – wielkość: 80 cm
• Saturn – odległość od Słońca: 7 981 m, – wielkość: 67,5 cm
• Uran – odległość od Słońca: 16 054 m, – wielkość: 28,57 cm
• Neptun – odległość od Słońca: 25 168 m, – wielkość: 27,71 cm
• Pluton – odległość od Słońca: 33 035 m, – wielkość: 1,32 cm

Wśród interesujących zdjęć znalezionych w internecie prezentujących skalę układu słonecznego znalazłem:

Jak widać wykorzystanie papieru toaletowego nie zna granic – roli mają średnio 30 metrów, więc z powodzeniem można na nich przedstawić pierwszy model (wielkość planet nie jest właściwa).

Powyżej przedstawiony model nie zachowuje co prawda rzeczywistych wielkości, ale jest „smacznym” pokazem obiektów.

Powyżej przedstawiony został model z zachowaniem wielkości obiektów i ich odległości!! Co ciekawe mieści się na dość niewielkim terenie. Dodam, że pokazując długopisy Autor ma na myśli kuleczki, które znajdują się w miejscu w którym długopis styka się z kartką papieru, ta kulka jest rzeczywiście niewielka!!

Oto przykład wycieczki, którą proponujemy dla nauczycieli i dzieci z Miejskiego Przedszkola nr 5 w Żyrardowie. Najpierw zaczniemy od zdjęć ustalonych na stronie Google w celu ustalenia położenia położenia (długości i szerokości geograficznych). Dane te pojawiają się po kliknięciu na miejsce gdzie będziecie chcieli narysować Słońce.

Teraz te dane GPS należy podać na stronie internetowej kalkulatora wielkości astronomicznych. Tak wygląda strona i tu trzeba je wpisać:

Gotową mapę możecie ściągnąć w formie pliku z rozszerzeniem php na swój telefon lub tablek. Trzeba zmienić rozszerzenie pliku na „.kml” a następnie otworzyć go w programie Google Earth. Zobaczycie tym samym tą samą mapę u siebie na urządzeniu mobilnym. Dysponując takim zdjęciem możecie je powiększać i oglądać tak jak to poniżej.

Przypominam, że na stronie internetowej (kalkulatorze) będziecie mieli odpowiednie informacje na temat wielkości i odległości. Ze starszymi dziećmi można udać się na wycieczkę z miarką 30m, która pozwoli wam względnie dokładnie obliczyć wielkości i odległości.

A tak wyglądała nasza prywatna wycieczka – rodzinna 🙂 w tej samej skali, choć nieco innej lokalizacji. W objętej skali ok. 1 : 3 000 000 000 słońce było takie duże:

Teraz przejdziemy do zaznaczenia Merkurego i innych planet. Niestety nawet w tej skali ich zaznaczenie jest – niedokładne – powinny być mniejsze, ale trudno jest tak małe kropki narysować za pomocą kredy 🙂

Z pozdrowieniami dla nauczycieli „Małej Trójki” Szkoły Podstawowej nr 3 w Żyrardowie przesyłam gotową skalę Układu Słonecznego, w którym Ziemia oddalona jest od Słońca (AU) o 120 m (jest to skala 1 : 1 246 670 000). Tak wyglądają obliczenia na stronie ThinkZone

Tak wyglądają poszczególne odległości położenia obiektów kilku planet w Układzie Słonecznym.