悪い天文学

太陽系のスケーリング

2024

時々、インタビューやソーシャルメディアで、興味深い質問があります。天文学について人々にもっとよく理解してもらいたいことが1つあるとしたら、それは何でしょうか。

私の答えは簡単です：スケール。

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宇宙の物事はとても、 非常に 、 非常に 遠く。私たちに最も近い自然の物体である月は、地球から40万キロ近く離れています。サターンVロケットは、これまでで最も強力なロケットとして使用され、引き継がれました。 3日宇宙飛行士を月に投げつけるために。空の湾を渡る3日間。

そしてそれはただの月です。最も近い2つの惑星である火星と金星に行くには、数か月の移動が必要です。木星は最も近いところで6億キロ離れています。土星は木星の2倍、天王星は土星の2倍の距離にあることをご存知ですか？

NS 太陽系固定されています。

これらの鱗に頭を包むのは非常に困難です。さらに悪いことに、類推は横ばいになる傾向があります。例：太陽への道があった場合（そして窓が閉まった場合）、太陽まで車で行くには2世紀近くかかります。本当しっかりと）。それはそれが実際にどれだけ離れているかを視覚化しますか？

惑星のサイズを比較に使用しようとすると、さらに悪化します。惑星はそれらを隔てる距離に比べて小さいです。地球の直径は13,000キロメートル弱ですが、150キロメートルです。 100万 太陽からキロ。 11,000を超える地球が地球と太陽の間に収まる可能性があります。ウーフ。

しかし、役立つモデルがあります。それはスケールモデルです。世界中に太陽系のかなりの数のモデルがあり、それらはかなり大きい傾向があります。私が見たときに私はこれを思い出しましたこの動画、映画製作者のワイリーオーバーストリートが、ネバダ砂漠の太陽系の縮尺モデルを作成しました。

印象的！そしてそれは私に何かを思い出させました…

私はかつての一部でしたソノマ州立大学の教育およびアウトリーチグループ。 NASAの助成金を受けて、基本的な数学と科学に関する教材をまとめました。私の仕事のパートナーサラ・シルバ教室に行って子供たちと話をしていましたが、ある日、この問題に取り組むことにしました。私たちは太陽系ロープと呼ばれる古い運動をしました（あなたは見つけることができますそれの多くのバリエーションオンライン）、そして私たちのニーズに合うようにそれを変更しました。基本的に、太陽から海王星（または冥王星）までの距離を表す20メートルまたは30メートルのロープを使用します。惑星がどこにあるかを示すためにそれをマークしました。 1人の子供が太陽で、一方の端を持ち、もう1人の子供が水星（惑星と太陽の写真も印刷して保持できるようにしました）で、ロープを適切な場所に保持します。

それらが行われたとき、それはかなり驚くべきものでした。水星、金星、地球、火星はすべて、太陽から1メートルほどの範囲内で窮屈で群がっていますが、外側の惑星は waaaaaay 遠く。それは彼らに太陽系がどれほど大きいか、そしてなぜニューホライズンズ探査機が冥王星に到達するのに10年近くかかったのかを印象づける素晴らしい仕事をしました。

しかし、最初にセットアップしたとき、モデルのスケールを正しくするために何度も何度も計算を行っていることに気づきました。太陽が1センチメートルだったとしたら、太陽系はどれくらいの大きさでしたか？もし地球がそんなに大きかったら？

その数分後、私はそれに飽きてしまったので、前例のないことをしました^*：必要なすべての数値を含むスプレッドシートを作成し、惑星と太陽のサイズ、それらの距離などでコーディングしました。あなたがしなければならないのはあなたが望む太陽のサイズを入れることだけであり、それはモデルのサイズを計算します。

これを使用して、太陽系の縮尺モデルを任意の仕様に作成できます。そして今、純粋な威厳の行為から、これを無料で利用できるようにします！私はあなたが突くためにそれをグーグルドキュメントに置いた。そこには読み取り専用ですが、ダウンロードして心の欲求に合わせることができます。

ズームイン

太陽のデフォルトサイズである100cm（1メートル）を使用した太陽系スケールモデルスプレッドシートのスナップショット。クレジット：Phil Plait

スプレッドシートを機能させるために、スプレッドシートについて多くを知る必要はありません。最初の列はオブジェクトの名前です。 2番目と3番目は、キロメートル単位の半径と直径です。 3番目の列では、直径を太陽の直径で割ったので、これですべてが太陽のサイズでわかりました。太陽は直径1つの太陽で、地球は0.00918です。次の列は、太陽からの距離（km）で、同じ距離を太陽の直径で割ったものです。

7番目の列は、縮尺モデルの太陽のサイズです。デフォルトは100センチメートル（1メートル）です。次の列は惑星のサイズをそれに合わせてスケーリングし、最後の列は惑星が太陽から離れている距離です。簡単なピーシー^†。

より小さな太陽が必要な場合は、G列の100cmをより小さなものと交換してください。スケールモデルがどれだけ小さくなるかに注意してください。必要な惑星サイズになるように調整することもできます。たとえば、地球の直径を30 cmにしたい場合は、太陽のサイズをそのように機能するまで試してみてください（回答：太陽の直径は約3300 cm、33メートルです。これは巨大です）。

ここで戻って、太陽系の縮尺模型のビデオをもう一度確認してください。 5分の時点で、太陽が昇り、モデルの地球から見た太陽とモデルの太陽のサイズを比較します…そしてそれは機能します！彼らの太陽は1メートル以上の幅で、地球は1センチメートルよりやや大きく、太陽から176メートル離れていました。私のスプレッドシートをチェックすると、それは一致します。

もう1つ：好奇心から、私はクーパーベルトスプレッドシートまで、さらには距離までアルファケンタウリ、最も近い星系。モデルを妥当なものにスケーリングする場合、Alpha Cenはどのくらい離れていますか？やばい方法。これまでのところ、縮尺モデルを使用しても、地球自体でその距離を維持することは困難です。太陽が1メートルの幅である場合、AlphaCenは約30,000km離れています。これは、地球上の実際の静止衛星とほぼ同じ高さです。^****。

すばらしい。あなたが教育者なら、私は本当ロープ活動をお勧めします。それは面白いです、それは子供たちを外に（または非常に長い廊下に）連れて行きます、それは運動感覚です、そして何よりもそれは楽しいです！子供たちは本当にその一部であることを楽しむでしょう。

それがポイントですね。私たちは皆太陽系の一部であり、それを理解するのに少し時間がかかるはずです。私たちは小さいかもしれません—スケールモデルで見るには小さすぎます！ —しかし、私たちがこれらすべてを理解できるという事実は私たちを大きくします。

^* 私にとって前例のない、つまり。スプレッドシートが嫌いです。それらを憎みます。嫌い。縮尺が合わないことを除いて、太陽系のロープの端までそれらすべてを追放できたらいいのにと思います。

^†レモンスクイーズ。