Układ Słoneczny w skali

Dlaczego planety są takie małe i tak daleko

Słońce ma średnicę 109 razy większą niż Ziemia, a Ziemię dzieli od niego około 11 700 jej własnych średnic. Jeśli Słońce ma wielkość 13-metrowej kopuły planetarium w Zielonej Górze, reszta wygląda tak:

Księżyc byłby kulką o średnicy 3,2 cm, 3,6 m od Ziemi. Między planetami przez całe kilometry nie ma nic do oglądania, a najbliższa gwiazda, Proxima Centauri, znalazłaby się jakieś 375 000 km od kopuły, prawie tak daleko jak prawdziwy Księżyc od Ziemi.

Jak czytać mapę

Cienka linia

Cienka linia każdej planety to jej prawdziwa orbita, a planeta jest na niej tam, gdzie znajduje się w wybranym dniu. Linia jest nieco przesunięta względem Słońca, bo orbita jest elipsą, a Słońce nie leży w jej środku.

Pas orbity

Gdy układasz planety ręcznie, każda orbita zamienia się w pas. Jego wewnętrzny brzeg to najmniejsza odległość planety od Słońca (peryhelium), a zewnętrzny to największa (aphelium). Przy 13-metrowym Słońcu pas Ziemi ma 47 m szerokości, a pas Marsa prawie 400 m. Każde miejsce w pasie leży w odległości, w jakiej planeta naprawdę bywa w ciągu swojego roku.

Linia przerywana

Pojawia się razem z pasem i oznacza średnią odległość, czyli wielką półoś orbity: tę właśnie liczbę tabele podają jako odległość planety od Słońca.

Północ i kierunek obiegu

Północ na mapie to jeden stały kierunek w przestrzeni: w stronę punktu na niebie, w którym widać Słońce w dniu równonocy wiosennej. Planety krążą przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, jeśli patrzeć na nie z daleka znad północnego bieguna Ziemi. To umowa, a nie niebo nad Twoim miastem. Jest wspólna dla wszystkich modeli, więc można je ze sobą porównywać: w marcu Ziemia jest zawsze na południe od Słońca, a we wrześniu na północ.

Według daty albo ręcznie

Dopóki niczego nie zmienisz, każda planeta jest tam, gdzie naprawdę znajduje się dzisiaj: jej położenie wyliczamy z elementów orbit opublikowanych przez JPL. Przyciski odtwarzania przesuwają datę w przód albo w tył, żeby było widać, jak planety krążą. Możesz też ułożyć je samodzielnie: w sekcji „Ułóż planety ręcznie” na dole panelu przy mapie przeniesiesz każdą planetę w dowolne miejsce jej pasa, na przykład do parku albo na szkolne boisko, a link to zapamięta.

Księżyce

Księżyce krążą wokół swoich planet w prawdziwych odległościach, po orbitach położonych płasko na mapie. Położenie naszego Księżyca wyliczamy z uproszczonej teorii jego ruchu, więc jest bliskie prawdziwego. Pozostałe księżyce poruszają się po okręgu ze swoją średnią prędkością: ich odległość od planety się zgadza, a miejsce na tym okręgu jest przybliżone. Przy 13-metrowym Słońcu większość z nich krąży najwyżej dziesięć metrów od swojej planety; najdalszy, Japet, jest 33 m od Saturna.

Planety karłowate i pasy

Ceres, Pluton, Haumea, Makemake i Eris, a także pas planetoid i pas Kuipera, mają osobny przełącznik, bo sięgają bardzo daleko. Przy 13-metrowym Słońcu odległość Plutona od kopuły waha się od około 41 do 68 km, a Eris oddala się nawet na około 136 km.

Sondy kosmiczne

Dwanaście sond, od Pioneera 10 po Europa Clipper, ma osobny przełącznik. Każdą widać tam, gdzie jest w wybranym dniu, a gdy ją wybierzesz, zobaczysz też trasę, jaką przebyła od startu. Sondę na orbicie planety rysujemy w miejscu tej planety. Sondy znikają, gdy układasz planety ręcznie, a także w dniach, dla których nie ma ich opublikowanej trasy.

Światło w tej skali

Światło ze Słońca leci do Ziemi 8 minut i 19 sekund. Jeśli spowolnimy je tyle samo razy, ile razy pomniejszyliśmy wszystko inne, w każdym modelu, dużym czy małym, będzie leciało tak samo długo jak naprawdę: 8 minut i 19 sekund do Ziemi, około 4 godzin i 11 minut do Neptuna.

Zmienia się tylko jego prędkość w modelu. Przy 13-metrowym Słońcu światło porusza się z prędkością około 10 km/h, czyli w tempie spokojnego truchtu: kto wyruszy razem z nim spod kopuły, dotrzyma mu kroku aż do Ziemi. Przy metrowym Słońcu wlecze się z prędkością poniżej 1 km/h, a przy stumetrowym pędzi 77 km/h, jak samochód na drodze za miastem. Na mapie możesz wysłać ze Słońca promień światła i patrzeć, jak mija kolejne orbity.

Zbuduj model w swoim mieście

Do modelu w skali wystarczy Słońce i tabliczka przy każdej planecie, a spacer od jednej do drugiej wyjaśnia odległości lepiej niż jakikolwiek rysunek.

1. 1

   Wybierz Słońce, które da się pokazać.

   Coś okrągłego, co każdy zobaczy i wskaże palcem: kopułę planetarium, fontannę, rondo, koło namalowane na placu, kulę przy wejściu do szkoły. Zmierz je i wpisz jego średnicę. Możesz też zacząć od planety: zwykła piłka do nogi w roli Jowisza da Słońce o średnicy nieco ponad 2 m.

2. 2

   Znajdź miejsce w każdym pasie.

   Naciśnij „Zacznij układać” na dole panelu, a na mapie pojawią się pasy orbit. W każdym poszukaj miejsca publicznego, do którego łatwo dojść: parku, szkoły, biblioteki, placu. Przenieś tam planetę, a link zapamięta każdy wybór.

3. 3

   Przygotuj tabliczkę dla każdej planety.

   Niech podaje wielkość planety w modelu obok prawdziwej średnicy, odległość od Słońca i czas, w jakim dociera tam światło. Kula właściwej wielkości obok tabliczki wyjaśni resztę.

4. 4

   Przejdź całą trasę.

   Zanim cokolwiek zamontujesz, przejdź ją od Słońca aż do ostatniej planety. Ścieżki są dłuższe niż proste linie na mapie, a spacer jest tu najważniejszy: przy Marsie każdy już rozumie, jak pusty jest kosmos.

Tak to wygląda w praktyce: w Zielonej Górze projekt zakłada, że Słońcem będzie 13-metrowa kopuła planetarium, a planety od Merkurego do Jowisza w tej samej skali znajdą się w różnych miejscach miasta. Zobacz trasę i rzeźby.

Dokładność i źródła

Wielkości, odległości i okresy obiegu planet pochodzą z kart danych NASA. Przyjmujemy średnią średnicę każdej planety, dlatego Jowisz, spłaszczony na biegunach, ma przy kopule 1,31 m, a nie 1,33 m. Dane księżyców pochodzą z JPL Solar System Dynamics, a planet karłowatych z bazy małych ciał JPL (Small-Body Database) i z NASA; średnice Haumei i Eris wyznaczono z opublikowanych pomiarów zakryć gwiazd. Położenia i trasy sond pochodzą z systemu Horizons JPL, który udostępnia trasy wyznaczone przez nawigatorów poszczególnych misji. Tam, gdzie jego tabele się kończą, trasy pięciu sond opuszczających Układ Słoneczny przedłużamy w linii prostej.

Położenia w danym dniu liczymy z elementów orbit JPL do przybliżonego wyznaczania położeń planet (E. M. Standish). Obejmują okres od 3000 r. p.n.e. do 3000 r. n.e., a najdokładniejsze są w latach 1800–2050: wtedy żadna planeta nie odbiega od prawdziwego kierunku o więcej niż około dziesięciu minut kątowych, czyli przy 13-metrowym Słońcu o mniej niż 40 m. Im dalej od naszych czasów, tym większy błąd: dla planet zewnętrznych sięga kilkuset metrów w tej samej skali. Dat sprzed 3000 r. p.n.e. i późniejszych niż 3000 r. n.e. strona nie pokazuje. Planety karłowate poza Plutonem krążą po prostszych orbitach dopasowanych do danych JPL dla współczesnej epoki, tym mniej dokładnych, im dalej od naszych czasów.

Odległości na mapie mierzymy w linii prostej. Sama mapa pochodzi z OpenStreetMap, zdjęcia satelitarne, jeśli je włączysz, z Map Google, a wyszukiwarka miejscowości korzysta z GeoNames.

Przykłady

Otwórz przykład, a mapa pokaże cały model w prawdziwym miejscu.

Pytania