 |
Астронет: Г.С. Яхно Содержание и методика проведения практических работ и моделирование астрономических явлений в курсе астрономии средней школы http://variable-stars.ru/db/msg/1173351/chapter32.html |
| << Предыдущая |
3.2. Моделирование солнечной системы
Известно, что человеку нелегко дается восприятие огромных космических расстояний, отделяющих Землю от других небесных тел или одни космические тела от других.
Это и понятно. В силу своего земного положения человек воспитывается на ограниченных пространственно-временных понятиях и все выходящее за привычные земные масштабы он воспринимает с таким трудом. Более того, не находя для таких расстояний привычной меры, он часто и не может их себе реально представить. Как уже указывалось выше, случались же такие курьезы (и неоднократно), когда не только учащиеся, но даже учителя, представляли себе Солнце, находящимся в верхних слоях земной атмосферы. Учитывая эту трудность при рассмотрении астрономических масштабов, известный советский ученый и прекрасный популяризатор астрономии И.С. Шкловский неоднократно обращается к моделям космических систем, хорошо помогая этим читателю представить всю грандиозность космических просторов [145].
"Привычные нам с детства пространственно-временные масштабы, - говорит он, - настолько ничтожны по сравнению с космическими, что когда это доходит до сознания, то буквально захватывает дух". И далее он указывает на то, что при изучении какой-либо проблемы космоса, астроном обязательно строит в своем воображении некоторую модель космической системы, стараясь правильно представить относительные ее размеры.
То же и в учебной практике. Уже при изучении солнечной системы учащимся крайне необходимо такое моделирование, оно значительно облегчает им восприятие истинной картины окружающего нас мира, помогает представить в дальнейшем галактические и внегалактические расстояния. Разумеется, что полезность такой модели проявляется и при изучении небесной сферы, где мы как бы отвлекаемся от гелиоцентрической идеи и формально стоим на точке зрения геоцентризма. Обращение к модели будет лишний раз напоминать об условности этого допущения и будет показывать истинное положение Земли в нашей планетной системе.
Выполненная нами модель солнечной системы позволяет показать не только сравнительные расстояния и размеры, но и взаимное расположение планет в различные моменты, которое устанавливается по их гелиоцентрическим долготам, взятым из Астрономического календаря.
Ниже приводится расчет такой модели, выполненной в двух масштабах: расстояния в масштабе 1: 2000.000.000.000, диаметры планет - 1: 5000.000.000.
|
|
Планеты |
Среднее расстояние от Солнца |
Диаметры планет 1 |
||
|
в действительности в млн. км |
на модели в см |
в действительности в км |
на модели в см |
||
|
1. |
Меркурий |
58 |
3 |
4840 |
0,1 |
|
2. |
Венера |
108 |
5,5 |
12400 |
0,24 |
|
3. |
Земля |
150 |
7,5 |
12756 |
0,25 |
|
4. |
Марс |
228 |
11,5 |
6800 |
0,15 |
|
5. |
Юпитер |
778 |
39 |
142800 |
2,8 |
|
6. |
Сатурн |
1426 |
71 |
120800 |
2,4 |
|
7. |
Уран |
2869 |
143 |
47600 |
1,0 |
|
8. |
Нептун |
4496 |
225 |
44600 |
0,9 |
|
9. |
Плутон |
5900 |
295 |
14400 |
0,3 |
Для большей наглядности сравнительные расстояния планет от Солнца и их диаметры были представлены, кроме того, на отдельной схеме, выполненной в более крупном масштабе. Такая схема была размещена над окнами вдоль стены физического кабинета и составила в длину около 12 метров.
Она также имела 2 масштаба. Для расстояний был выбран масштаб в 1 см - 5 млн. км, а для диаметров планет - в 1 см – 10.000 км.
|
N п/п |
Наименование |
Расстояния от Солнца |
Диаметры |
||
|
в действительности в млн. км |
на схеме в м |
в действительности в км |
на схеме в см |
||
|
1. |
Меркурий |
58 |
0,12 |
4840 |
0,5 |
|
2. |
Венера |
108 |
0,22 |
12400 |
1,2 |
|
3. |
Земля |
150 |
0,3 |
12756 |
1,3 |
|
4. |
Марс |
228 |
0,46 |
6800 |
0,7 |
|
5. |
Юпитер |
778 |
1,56 |
142000 |
14,2 |
|
6. |
Сатурн |
1426 |
2,85 |
120000 |
12,0 |
|
7. |
Уран |
2869 |
5,74 |
47600 |
4,8 |
|
8. |
Нептун |
4496 |
8,99 |
44600 |
4,5 |
|
9. |
Плутон |
5900 |
11,80 |
14400 |
1,4 |
|
Солнце |
- |
- |
1400000 |
140,0 |
|
Использование таких моделей на уроках астрономии, кроме демонстрации относительных расстояний планет, способствует и лучшему проведению вечерних наблюдений и выполнению учащимися некоторых практических работ, изложенных в IV главе.
Возможность показать на модели взаимное расположение планет и Солнца позволяет учащимся более глубоко понять причины меняющихся условий видимости планет, изменения их расстояний от Земли, а следовательно и изменения их видимых угловых размеров и блеска.
Проводя впоследствии наблюдения за какой-либо планетой, они яснее могут себе представить её положение относительно Земли и Солнца, дальнейший путь по небесной сфере.
Для демонстрации взаимного расположения планет на данный момент и установления связи между истинными их движениями по орбитам и видимыми передвижениями по зодиакальным созвездиям может быть использована и разработанная А.Д. Могилко карта движения планет [91, 92]. Кроме модели солнечной системы, полезны и другие модели космических систем. Например, ближайшего к Солнцу звездного окружения, нашей Галактики, Метагалактики2. Но такие модели нельзя осуществить практически в удобном масштабе. Так, если изобразить Солнце биллиардным шаром диаметром 7 см, то Меркурий будет от него на расстоянии 280 см, Венера - 540 см, Земля - 760 см, Юпитер - 40 м, Плутон - около 300 м. Размеры земного шара в этой модели будут около 0,6 мм, Марса - 0,35 мм, Юпитера - 7 мм. Расстояние же до ближайшей звезды (Проксима Центавра) составит в выбранном масштабе около 2000 км, а диаметр нашей Галактики почти 60 млн. км!
Чтобы дать представление о Метагалактике, мысленно уменьшим земную орбиту до размеров внутренней орбиты атома водорода (≈0,5 . 10-8 см.). Тогда ближайшая звезда будет находиться на расстоянии приблизительно 0,014 мм, центр Галактики на расстоянии 10 см, а размеры нашей звездной системы будут около 35 см.
В этом масштабе расстояние до туманности Андромеды будет несколько больше 6 м, расстояние до центральной части скопления галактик в созвездии Девы (куда входит и наша местная система галактик) будет порядка 120 м.
Радиогалактика Лебедь-А в этой модели будет удалена уже на расстояние 2,5 км, а радиогалактика ЗС-295 - почти на 25 км. Это уж поистине поражающие воображение масштабы!
1 Данные взяты из справочника К. Аллена "Астрофизические величины".
2 Приведенные ниже модели описаны И.С. Шкловским [145]".
| << Предыдущая |