Menimbang Sistem Suria
Sesekali, dalam wawancara dan di media sosial, saya diajukan soalan menarik: Sekiranya ada satu perkara yang anda mahukan orang lebih memahami tentang astronomi, apakah itu?
Jawapan saya mudah: skala.
Perkara di ruang angkasa sangat, sangat , sangat jauh. Objek semula jadi yang paling dekat dengan kita, Bulan, terletak hampir 400,000 kilometer dari Bumi. Roket Saturn V, masih merupakan roket paling kuat yang pernah berjaya digunakan, mengambil alih tiga hari untuk terbang angkasawan ke Bulan. Tiga hari melintasi jurang kosong.
Dan itu hanya Bulan. Untuk ke Mars dan Venus, dua planet terdekat, memerlukan perjalanan berbulan-bulan. Musytari terletak sejauh 600 juta km. Adakah anda tahu bahawa Saturnus dua kali lebih jauh dari Musytari, dan Uranus dua kali lebih jauh dari Saturnus?
The sistem suria diperbaiki.
Sangat sukar untuk membungkus kepala anda dengan skala ini. Lebih buruk lagi, analogi cenderung tidak rata. Contoh: Perjalanan ke Matahari akan memakan masa hampir dua abad jika ada jalan ke sana (dan tingkap anda ditutup sungguh dengan ketat). Adakah itu menggambarkan sejauh mana sebenarnya?
Ia menjadi lebih teruk jika anda cuba menggunakan ukuran planet untuk perbandingan. Planet kecil berbanding jarak yang memisahkannya. Bumi berada di bawah 13,000 kilometer, tetapi 150 juta km dari Matahari. Lebih dari 11,000 Bumi boleh berada di antara Bumi dan Matahari. Oof.
Tetapi ada model yang berguna: model skala. Di seluruh dunia ada beberapa model sistem suria, dan mereka cenderung cukup besar. Saya teringatkan perkara ini ketika saya melihat video ini , di mana seorang pembuat filem, Wylie Overstreet, membuat model skala sistem suria di padang pasir Nevada.
Mengagumkan! Dan itu mengingatkan saya akan sesuatu ...
Saya pernah menjadi sebahagian daripada kumpulan pendidikan dan jangkauan di Sonoma State University . Kami mempunyai geran NASA untuk mengumpulkan bahan pendidikan mengenai asas matematik dan sains. Rakan kerja saya Sarah Silva dan saya akan pergi ke bilik darjah dan bercakap dengan anak-anak, dan suatu hari kami memutuskan untuk mengatasi masalah ini. Kami melakukan senaman yang lebih lama, yang disebut Tali Sistem Suria (anda boleh temui banyak variasinya dalam talian), dan mengubahnya untuk memenuhi keperluan kami. Pada dasarnya, ia menggunakan tali 20- atau 30 meter yang mewakili jarak dari Matahari ke Neptunus (atau Pluto). Kami menandakannya untuk menunjukkan di mana planet berada. Kami mempunyai satu anak yang menjadi Matahari dan memegang satu hujungnya, dan yang lain adalah Merkuri (kami mencetak gambar-gambar planet dan Matahari untuk mereka pegang juga) dan memegang tali di tempat yang betul, dan seterusnya.
Ketika mereka selesai, sangat mengagumkan: Merkurius, Venus, Bumi, dan Marikh semuanya sempit dan berkerumun dalam jarak satu meter atau lebih dari Matahari, tetapi planet luarnya waaaaaay jauh. Ia melakukan pekerjaan yang luar biasa yang mengesankan kepada mereka betapa besarnya sistem suria, dan mengapa diperlukan penyelidikan New Horizons hampir satu dekad untuk sampai ke Pluto.
Tetapi ketika kami menyiapkannya pada kali pertama, saya terus-menerus mendapati diri saya melakukan matematik berulang-ulang untuk mendapatkan skala model dengan tepat. Sekiranya Matahari berada satu sentimeter, seberapa besar sistem suria? Bagaimana jika Bumi sebesar itu?
Setelah beberapa minit saya merasa bosan, jadi saya melakukan sesuatu yang belum pernah terjadi sebelumnya*: Saya membuat spreadsheet dengan semua nombor yang diperlukan di dalamnya, mengkodkannya dengan ukuran planet dan Matahari, jaraknya, dan sebagainya. Yang harus anda buat adalah mengikut ukuran Matahari yang anda mahukan dan ia mengira ukuran model.
Dengan menggunakan ini, anda dapat membuat model skala sistem surya dengan spesifikasi yang anda mahukan. Dan sekarang, kerana tindakan yang tulus, Saya menyediakan ini untuk anda secara percuma ! Saya meletakkannya di Google Docs untuk anda mencuba; hanya boleh dibaca di sana, tetapi anda boleh memuat turunnya dan menyesuaikannya dengan keinginan hati anda.
Cuplikan hamparan model skala sistem suria menggunakan ukuran lalai Matahari 100 cm (1 meter). Kredit: Phil Plait
Anda tidak perlu tahu banyak mengenai hamparan untuk mengusahakannya. Lajur pertama adalah nama objek. Yang kedua dan ketiga adalah jari-jari dan diameter dalam kilometer. Pada lajur ketiga, saya membahagikan diameter dengan diameter Matahari, jadi sekarang anda mempunyai semuanya dari segi ukuran Matahari. Matahari adalah satu diameter Matahari, Bumi 0,00918. Lajur seterusnya adalah jarak dari Matahari dalam km, maka jarak yang sama dibahagi dengan diameter Matahari.
Lajur ketujuh adalah ukuran Matahari dalam model skala anda. Lalai adalah 100 sentimeter (1 meter). Lajur seterusnya kemudian menimbang ukuran planet itu, dan lajur terakhir ialah jarak planet anda dari Matahari. Mudah senang†.
Sekiranya anda mahukan Matahari yang lebih kecil, ganti 100 cm pada lajur G dengan sesuatu yang lebih kecil. Perhatikan berapa skala model yang semakin kecil. Anda boleh menyesuaikannya untuk mendapatkan ukuran planet yang anda mahukan juga; jika anda mahu Bumi berukuran 30 cm, katakan, bermain dengan ukuran Matahari sehingga ia berfungsi dengan betul (jawapan: Matahari akan berada sekitar 3300 cm; 33 meter. Itu BESAR).
Sekarang kembali dan periksa lagi video model skala sistem suria. Pada tanda lima minit, Matahari terbit dan mereka membandingkan ukuran Matahari dan model Matahari seperti yang dilihat dari model Bumi… dan ia berfungsi! Matahari mereka selebar lebih dari satu meter, dan Bumi agak lebih besar dari satu sentimeter dan 176 meter dari Matahari. Sekiranya anda menyemak hamparan saya, itu sesuai.
Satu perkara lagi: Kerana ingin tahu, saya menambah Tali pinggang Cooper ke hamparan dan bahkan jarak ke Alpha Centauri , sistem bintang terdekat. Sekiranya anda memperagakan model ke sesuatu yang munasabah, sejauh mana Alpha Cen? Cara loooooong. Sejauh ini walaupun dengan model skala, sukar untuk menjaga jarak di Bumi itu sendiri: Sekiranya Matahari berada sejauh satu meter, Alpha Cen hampir 30.000 km! Itu hampir setinggi satelit geosinkron sebenarnya di atas Bumi**.
Hebat. Sekiranya anda seorang pendidik, saya sungguh mengesyorkan aktiviti tali. Ia menarik, menjadikan anak-anak naik dan keluar (atau di lorong yang sangat panjang), kinestetik, dan yang paling menyeronokkan! Anak-anak akan sangat senang menjadi sebahagian daripadanya.
Dan itu intinya, bukan? Kita semua adalah bahagian dari sistem suria, dan kita harus mengambil masa sebentar untuk menghargai itu. Kita mungkin kecil - terlalu kecil untuk dilihat pada model skala! - tetapi hakikat bahawa kita dapat mengetahui semua ini menjadikan kita besar.
* Tidak pernah berlaku sebelumnya bagi saya, iaitu. Saya benci hamparan. Benci mereka. Benci. Saya harap saya dapat mengusir mereka semua hingga ke ujung tali sistem suria, kecuali untuk membuat skala.
†Lemon memerah.
** D'oh! Saya melakukan penukaran dengan tidak betul dalam teks asal, dengan mengatakan 300,000 km. Lihat? Inilah sebabnya mengapa saya benci hamparan. :)
