Реалистичная модель Солнечной системы в правильном масштабе

XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2021

Реалистичная модель Солнечной системы в правильном масштабе

Лосев М.Н. 1
1МОУ СШ №30 г. Волжский
Котова Я.В. 1
1МОУ СШ №30 г. Волжский
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность:

В Интернете есть картинки Солнечной системы. Но я не наблюдал картинок с верным масштабом. Большинство визуализаций Солнечной системы ошибочны. И я сам решил сделать верную 3D—модель Солнечной системы. Я не буду отправляться в космос. Я буду уменьшать всё до таких размеров, что макет можно взять в руки, и для показа расстояния от Солнца до планет я буду использовать г.Волжского

Моя цель - создать модель Солнечной системы, в которой будут соблюден правильный масштаб.

Чтобы достичь своей цели, мне нужно выполнить шесть задач:

найти информацию о Солнце и планетах;

выбрать масштаб уменьшения реальных размеров;

произвести расчёт в программе Excel;

создать макеты Солнца и планет согласно расчётам;

используя Яндекс-карты Волжского, найти места для макетов планет;

Найти эти места в городе и сфотографировать в этих местах макеты.

Значимость и предполагаемый конечный результат:

Во время своего проекта я планирую:

создать правильную модель Солнечной системы;

показать её своим одноклассникам;

снять видео о Солнечной системе.

Источники, литература и приложения:

При подготовке я буду пользоваться:

Википедией — свободная энциклопедия;

Яндекс.Картами;

Solar System Scope - интерактивный планетарий;

Microsoft Excel —программа для работы с электронными таблицами.

Основные этапы работы:

Моя работа будет состоять из шести этапов:

1. Сбор информации о солнечной системе;

2. Математические расчёты в программе Excel;

3. Изготовление макетов Солнца и планет;

4. Работа с картами г.Волжского;

5. Фотографирование макетов Солнца и планет в необходимых местах г. Волжского и запись видеоролика;

6. Показ модели Солнечной Системы в своей школе.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИЯ О СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ.

В августе 2020 года я совершил образовательное путешествие в Специальную астрофизическую обсерваторию около посёлка Нижний Архыз.

Посетил самый большой в России оптический телескоп – БТА.

Н

аблюдал за очень красивым ночным небом на высоте 2000м. В телескоп видел звезды, шаровые и рассеянные звездные скопления, туманности, галактики и конечно же планеты Солнечной системы, которые выглядели как очень яркие звезды. (Рис. 1.)

Рис.1.

Из книг по астрономии я знаю, что мы живём в системе одинарной звезды, вокруг которой обращаются по эллиптическим орбитам 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Можно выделить три группы планет: каменно-металлические планеты, газовые гиганты и ледяные гиганты.

Меркурий, Венера, Земля, Марс - это маленькие планеты, расположенные близко к центральной звезде, имеющие металлическое ядро, силикатную мантию и кору.

Юпитер и Сатурн - это самые большие планеты, расположенные дальше от центральной звезды, состоящие в основном из водорода и гелия, хотя там и присутствуют металлы, силикаты и другие вещества.

Уран и Нептун - это средние по размеру планеты, расположенные далеко от центральной звезды, состоящие в основном из водорода, гелия и «льдов» (вода, метан, аммиак). Но там присутствуют и металлы, силикаты и другие вещества.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ В ПРОГРАММЕ EXCEL.

Для того, чтобы правильно рассчитать размер моей модели, из Википедии я взял данные о среднем радиусе Солнца и планет (Rср, км), большой полуоси орбит планет (a, км), рассчитал в Microsoft Excel  средний диаметр Солнца и планет (dср, км) по формуле dср=2Rср. (Табл.1)

 

Средний радиус тела (Rср, км)

Средний диаметр тела (dср=2Rср, км)

Большая полуось (a, км)

Солнце

695 510

1 391 020

 

Меркурий

2 440

4 879

57 909 227

Венера

6 052

12 104

108 208 930

Земля

6 371

12 742

149 598 261

Марс

3 390

6 779

227 943 820

Юпитер

69 911

139 822

778 547 200

Сатурн

58 232

116 464

1 429 394 069

Уран

25 362

50 724

2 876 679 082

Нептун

24 622

49 244

4 503 443 661

Табл.1

Рассчитал во сколько раз диаметр планет меньше диаметра Солнца, разделив диаметр Солнца на диаметр планет (dСолнце / dпланета). Оказалось, что Солнце значительно больше. Например, Солнце в 10 раз больше Юпитера и в 285 раз больше Меркурия.

Расчёты по сравнению я представил в таблице. (Табл. 2)

 

dСолнце/dпланета

Меркурий

285

Венера

115

Земля

109

Марс

205

Юпитер

10

Сатурн

12

Уран

27

Нептун

28

Табл. 2

Однако у меня возникла проблема с выбором масштаба уменьшения. Если слишком сильно уменьшить, то макеты планет будут слишком малы, а если недостаточно уменьшить, то Солнце будет слишком большое, и я не смогу его сделать.

Решил сделать Солнце диаметром 1,5 метра, что соответствует уменьшению

Солнечной системы в 927 346 667 раз. Сделал расчеты в Excel. (Табл. 3)

 

Диаметр макета планет в масштабе 1:927346667, в см

Расстояние до макета Солнца в масштабе 1:927346667, в м

Солнце

150,0

0

Меркурий

0,5

62

Венера

1,3

117

Земля

1,4

161

Марс

0,7

246

Юпитер

15,1

840

Сатурн

12,6

1541

Уран

5,5

3102

Нептун

5,3

4856

Табл. 3

ГЛАВА 3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАКЕТОВ СОЛНЦА И ПЛАНЕТ.

Потом я приступил к изготовлению планет. Нашел мячи нужного размера для планет-гигантов – Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. Подготовил материалы для папье-маше: газеты, ножницы, клей и кисть. Обклеил 4 мяча бумагой и высушил. Потом прогрунтовал их, чтобы краска ложилась равномерно, и снова просушил. Вот какие планеты-гиганты у меня получились. (Рис. 2)

Рис. 2.

Затем я принялся делать планеты земной группы (Меркурий, Венеру, Землю, Марс) из фольги, которая служила ядром, и пластилина, который был в качестве мантии и коры. Планеты получились гораздо меньше Юпитера. Далее я сравнил все планеты. Посмотрите, как сильно они отличаются друг от друга. (Рис. 3.)

Рис. 3.

Для изготовления макета Солнца мне понадобился большой мяч для фитнеса диаметром 1м, пакеты, старые журналы и желтая ткань. Я накачал мяч максимально. Но его нужно было ещё увеличивать. Для этого я взял пакеты, набил их старой бумагой. Мама помогла закрепить их на мяче, чтобы получился шар диаметром 1,5м. Потом мы обтянули его желтой тканью. Рядом с макетом Солнца я положил планеты, они оказались сосем крошечные по сравнению с ним. Все макеты имеют правильное соотношение размеров, но пока не соблюден масштаб расстояний. (Рис. 4)

Рис. 4.

ГЛАВА 4. РАБОТА С ЯНДЕКС-КАРТАМИ Г.ВОЛЖСКОГО.

Чтобы выбрать правильные места для расположения моих макетов, мне понадобилась помощь Яндекс-карт г. Волжского. Я решил, что моё Солнце будет у самого красивого здания в городе Волжском - дворца культуры «Волгоградгидрострой». Все мои каменно-металлические планеты поместились на территории городского парка. Меркурий в 62 м, Венера – 117м, Земля – 161м, Марс – 246м. Из-за того, что Юпитер находится на расстоянии 840 м, мы выходим за границу парка. Юпитер расположен около остановки Спутника. Сатурн нужно поместить на расстоянии 1км 541м, что близко к пересечению пр. Ленина и ул. Молодёжной. Я обратил внимание на увеличение расстояния между соседними планетами. Уран оказался на расстоянии 3км 102м от ДК ВГСа, на пересечении пр. Ленина и ул. Советской. А Нептун - на расстоянии 4км 856м от Солнца. Таким образом, последняя планета попадает на главную остановку п. Рабочий. Заинтересовался, какой объект находился бы у школы. По Яндекс-картам я узнал, что расстояние между ДК ВГС и школой 6км 240м и умножил его на масштаб. Оказалось, что это произведение близко к большой полуоси Плутона (но чуть меньше).

ГЛАВА 5. ФОТОГРАФИРОВАНИЕ МАКЕТОВ СОЛНЦА И ПЛАНЕТ В НЕОБХОДИМЫХ МЕСТАХ Г.ВОЛЖСКОГО И ЗАПИСЬ ВИДЕОРОЛИКА.

После произведенных расчетов, я совершил путешествие по своему городу с макетами солнца и планет. Сделал фотографии. (Рис. 5)



Р ис. 5.

Также я записал видеоролик о моей солнечной системе и выложил его в Youtube. Посмотреть можно по этой ссылке: https://youtu.be/c1uGAa0W0LY

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы над проектом я узнал много нового о нашей системе, начал осваивать программу Excel, познакомился с возможностями интерактивного планетария Solar System Scope, научился пользоваться Яндекс-картами, с пользой для себя и своих одноклассников записал видео о путешествии по Солнечной системе. (Рис. 6)


Рис. 6.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Microsoft Excel —программа для работы с электронными таблицами.

Solar System Scope - интерактивный планетарий. - https://www.solarsystemscope.com/

Венера // Википедией — свободная энциклопедия. - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0

Волжский //Яндекс.Карты. - https://yandex.ru/maps/10951/volzhskiy/?ll=44.751867%2C48.786293&z=13

Земля // Википедией — свободная энциклопедия. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0

Марс // Википедией — свободная энциклопедия. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D1%81

Меркурий // Википедией — свободная энциклопедия. - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%80%D0%BA%D1%83%D1%80%D0%B8%D0%B9

Нептун // Википедией — свободная энциклопедия. - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BF%D1%82%D1%83%D0%BD

Попов С. Астрофизика. Курс лекций. – ВШЭ. – 2020. – Осенний семестр // https://www.youtube.com/channel/UCGk5wyYgpGKuu5Wkjg0WIzQ

Сатурн // Википедией — свободная энциклопедия. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD

Сурдин В. Основы астрономии // МГУ им. М.В. Ломоносова / Университет без границ // Открытое образование. - https://openedu.ru/

Уран // Википедией — свободная энциклопедия. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%BD_(%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0)

Юпитер // Википедией — свободная энциклопедия. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80

Просмотров работы: 34