الفلك

كيفية تصغير بيانات النظام الشمسي إلى قيم قابلة للمحاكاة

كيفية تصغير بيانات النظام الشمسي إلى قيم قابلة للمحاكاة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

حسنًا ، أشعر بالخجل الشديد لسؤالي عن هذا الأمر الخاص عندما أقوم بدراسة الفيزياء بجدية ولكن هناك شيء يزعجني بالمحاكاة التي أعمل عليها.

أنا أقوم بإعادة إنشاء النظام الشمسي في محاكاة n-body التي برمجتها من قبل. ولدي مشكلة في تقليص حجم البيانات الشمسية. لذلك حتى لو استخدمت kg و km للوحدات المترية ، فإن القيم أكبر بكثير من المتغيرات التي يمكن أن تحملها في البرمجة. كما يعلم البعض منكم ، كلما كانت القيمة أكبر ، كلما زاد خطأ النقطة العائمة. (ضجيج خطأ في البيانات) كما أنه يجعل العملية أبطأ.

قررت تصغير البيانات بنقطة مرجعية ، ولهذا ، أخذت نصف قطر الأرض كوحدة واحدة. وتصغير كل مسافة ونصف قطر أخرى وفقًا لذلك. (لذا الوحدة 6371 كم فقط لتوضيح ذلك)

لكنني لست متأكدًا مما إذا كان ينبغي علي تقليص الكتلة أم لا. يقول حدسي العام إنه يجب أن أقوم بتقليص الكتلة بحيث تظل كثافة كل جسم كما هي. لذلك أخذت الكثافة ، وحسبت قيمة كتلة جديدة لكل جسم ، مع تصغير نصف القطر الجديد. لكنني بطريقة ما لم أستطع إقناع نفسي بما إذا كان هذا صحيحًا أم لا. لذلك أنا هنا ، أسألك :) هل يجب أن أقوم أيضًا بتقليل الكتلة؟

PS.1: لقد استخدمت استخدام $ F = GMm / r ^ 2 دولار معادلة الحسابات كالمعتاد. (تكراره من خلال أزواج الجسم)

إذا كان هناك مبرمجون آخرون مثلي مهتمون بعمل محاكاة مثل هذه ، كيف تمكنت من إنجاز مشكلة حجم البيانات هذه؟ هل هناك حلول أفضل من تصغير القيم؟

ملاحظة. لقد قمت بإنشاء ملف Excel يقوم بتحويل المقياس. لذلك أشارك الورقة في OneDrive. (http://1drv.ms/1NIekGo) إذا كان بإمكانك التحقق من حساباتي وقيمي ، فسأكون مفيدًا حقًا بالنسبة لي. شكرا على اي مساعدة.


كما ذكر Barrycarter في تعليقه ، يجب أن تكون أكثر اهتمامًا بالوحدات وأقل بالمقياس.

بشكل عام ، من الأفضل الالتزام بالوحدات التقليدية التي يتعرف عليها الناس. (سيبقي رأسك مستقيماً ويسهل على الآخرين مراجعة عملك.) في علم الفلك ، هذه مختلفة قليلاً عن وحدات SI القياسية ، نظرًا لأن الأشياء - يجب أن نقول -كبير، والأرقام تخرج عن نطاق السيطرة بسرعة (كما لاحظت). فيما يلي بعض الوحدات المقترحة في النظام الفلكي لوحدات صفحة ويكيبيديا:

  • زمن: يوم. ربما لا يكون هذا مهمًا جدًا ، لذا لا تتردد في استخدام الثواني هنا. (بعد كل شيء ، إنه فقط اختلاف بمقدار 5 درجات.)
  • كتلة: هناك العديد من الاصطلاحات ، لكن أكثر ما رأيته شخصيًا هو الكتل الشمسية. نظرًا لأنك تقوم بنمذجة نظامنا الشمسي ، فإنها تقدم مرجعًا مناسبًا.
  • طول: سأستخدم بالتأكيد الوحدات الفلكية. (يا له من اسم مناسب!)

إذا التزمت بهذه الوحدات ، فيجب أن تكون قادرًا على الحد من الخطأ بسبب التقريب وتقليل الحمل الحسابي للأعداد الكبيرة.


فكر في مدار دائري تقريبًا. في المتوسط ​​، $ v = 2 pi r / T $ ، وتوازن قوة الجاذبية قوة الطرد المركزي: $$ {GM m over r ^ 2} = {mv ^ 2 over r} = {4 pi ^ 2 mr over T ^ 2} $$ حل من أجل $ G $ والقيم البديلة لمدار الأرض حول الشمس: $$ G = {4 pi ^ 2 r ^ 3 over MT ^ 2} = 4 pi ^ 2 { mathrm {AU} ^ 3 over M _ { odot} mathrm {y} ^ 2} $$ إذا كنت تريد وحدات اليوم بدلاً من ذلك ، فاستخدم عامل تحويل لإلغاء السنوات: $$ G = 39.5 { mathrm { AU} ^ 3 أكثر من M _ { odot} mathrm {y} ^ 2} left ({1 mathrm {y} over 365.25 mathrm {d}} right) ^ 2 = 2.96 times 10 ^ {- 4} { mathrm {AU} ^ 3 over M _ { odot} mathrm {d} ^ 2} $$ تعمل طريقة تصنيف العوامل أيضًا إذا بدأت بقيمة MKS: $$ G = 6.67 times 10 ^ {- 11} mathrm {m ^ 3 over kg s ^ 2} left ({1 mathrm {AU} over 1.496 times 10 ^ {11} mathrm {m }} right) ^ 3 left ({1.99 times 10 ^ {30} mathrm {kg} over 1 M _ { odot}} right) left ({86400 mathrm {s} أكثر من 1 mathrm {d}} right) ^ 2 = {2.96 times 10 ^ {- 4} { mathrm {AU} ^ 3 over M _ { odot} mathrm {d} ^ 2}} $$ صالح ستخبرك اختبارات ation ما إذا كانت المحاكاة تعمل بشكل صحيح. قم بإعداد مجموعة متنوعة من الأنظمة البسيطة حيث يكون لديك فكرة واضحة عما يجب أن يحدث ، ثم تحقق مما يحدث بالفعل.


لقد قمت ببرمجة واحدة بنفسي منذ بعض الوقت. لقد استخدمت وحدات SI كاملة مع المضاعفات (أرقام عائمة 64 بت). إنها تعمل بشكل رائع مع حجم نظامنا الشمسي ولا تزال دقيقة للغاية.

فار الشمس = نجم جديد () ؛ sun.Position = Vector3D جديد (0،0،0) ؛ sun.Velocity = Vector3D جديد (0،0،0) ؛ كتلة الشمس = 1.998855e30 ؛ var earth = New Planet () ؛ earth.Mass = 5.9722e24 ؛ earth.Position = Vector3D جديد (0، 149.6e9، 0) ؛ earth.Velocity = Vector3D جديد (29780،0،0) ؛ system.World.Objects.Add (شمس) ؛ system.World.Objects.Add (الأرض) ؛

إذا كنت مهتمًا ، فإن الكود الخاص بي لهذه المحاكاة موجود على جيثب: https://github.com/RononDex/Simulation

المحاكاة نفسها موجودة في المجلد الفرعيالمحاكاة. الاختبار


خطة درس علم الفلك: ما حجم النظام الشمسي؟

علم الفلك ، مثل حجم النظام الشمسي ، موضوع شاسع لدرجة أنه يمكن أن يكون من الصعب تدريسه. إنه موضوع رائع وهناك الكثير من الزوايا للاختيار عند محاولة تدريس علم الفلك بشكل فعال.

تجربتنا هي أن معظم المدارس العامة تدرس علم الفلك بطريقة لا تثير الرهبة وتثير الاهتمام الذي يتطلبه الموضوع. معظم دورات علم الفلك ليست تفاعلية وهذا بالتأكيد موضوع يحتاج إلى التدريب العملي. باوربوينتس والمحاضرات لن تقطعها.

لذلك أنشأنا خطة درس مستمدة من نموذج الألف ياردة أو الأرض مثل حبة الفلفل تم إنشاؤها بواسطة Guy Ottewell.

هذا الدرس يخرج الأطفال ويبقيهم نشيطين ومشاركين. الهدف هو تعليم حجم الكون ومقياسه بطريقة واقعية - وهو مسعى صعب بالنظر إلى ضخامة الموضوع!


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


مقارنة حجم الكواكب والمسافة

يستخدم الطلاب القياس المتري ، بما في ذلك الوحدات الفلكية (AU) ، للتحقق من الحجم النسبي ومسافة الكواكب في نظامنا الشمسي. ثم يستخدمون المقياس لنمذجة المسافة النسبية.

علوم الأرض ، علم الفلك ، التعلم التجريبي ، الرياضيات

يسرد هذا شعارات البرامج أو شركاء NG Education الذين قدموا أو ساهموا في المحتوى على هذه الصفحة. برنامج

الروابط

موقع الكتروني

1. راجع ترتيب الكواكب والأحجام النسبية في نظامنا الشمسي.
اعرض الرسم التوضيحي لوكالة ناسا: جميع أحجام الكواكب. اطلب من الطلاب الإشارة إلى موقع الأرض. ثم تحديهم للتعرف على جميع الكواكب خارج الشمس (من اليسار إلى اليمين): الكواكب الداخلية عطارد والزهرة والأرض وكواكب المريخ الخارجية كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو. ذكّر الطلاب بأن بلوتو لم يعد يُعتبر كوكبًا في نظامنا الشمسي ، فقد تم تخفيضه إلى حالة الكوكب القزم في عام 2006. أشر إلى مواقع حزام الكويكبات (بين المريخ والمشتري) وحزام كويبر (بعد بلوتو) إذا كانت كذلك المدرجة في هذا الرسم التوضيحي. اشرح للطلاب أن الرسم التوضيحي يوضح الكواكب في الحجم النسبي. بسأل: ماذا يعني الحجم النسبي في رأيك؟ استنتج من الطلاب أن الصور توضح حجم الكواكب عند مقارنتها ببعضها البعض وبالشمس. بسأل: أي كوكب هو الأصغر؟ (الزئبق) أيهما أكبر؟ (كوكب المشتري)

2. اطلب من الطلاب جمع البيانات ومقارنة أحجام الكواكب.
قم بتقسيم التلاميذ إلى مجموعات صغيرة. وزع نسخة واحدة من ورقة العمل مقارنة الحجم الكوكبي على كل مجموعة. اطلب من المجموعات استخدام مقارنة حجم الكوكب التفاعلي للعثور على البيانات وتسجيلها حول أقطار الكواكب ونسبها. بسأل:

  • ماذا تلاحظ عن حجم الكواكب؟ (الاستجابة المحتملة: الكواكب الداخلية الصخرية أصغر من الكواكب الغازية الخارجية).
  • كيف تقارن أحجام الكواكب في رأيك؟ (الاستجابة المحتملة: هناك فرق كبير في أحجام الكواكب. بعضها صغير إلى حد ما والبعض الآخر كبير للغاية).
  • هل سيكون من السهل نمذجة أحجام الكواكب؟ لما و لما لا؟ (رد محتمل: لا ، بسبب الاختلافات الكبيرة في الحجم.)
  • كيف يمكننا نمذجة الاختلافات؟ ما الأشياء اليومية التي يمكن أن تمثل الكواكب والشمس؟ (الاستجابات المحتملة: البازلاء / حبيبات كرة الشاطئ من الرمل / البرتقالي)

اطلب من الطلاب مناقشة الإجابات في مجموعاتهم الصغيرة. ثم أعد التجميع كفصل لمناقشة أفكار الطلاب & # 8217.

3. تكوين خلفية عن الوحدة الفلكية (AU).
اشرح للطلاب أن الوحدة الفلكية ، أو AU ، هي رقم مبسط يستخدم لوصف كوكب & # 8217s المسافة من الشمس. وهي وحدة طول تساوي متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس ، والتي تقدر بحوالي 149.600.000 كيلومتر (92.957.000 ميل). يمكن تخصيص AU 1 للأرض فقط. سيكون لدى الكواكب البعيدة AU أكبر من 1 من الكواكب الأقرب سيكون AU أقل من 1. اسأل: لماذا تعتقد أن العلماء يجدون أنه من المفيد استخدام الوحدات الفلكية؟ (الاستجابة المحتملة: المسافات في النظام الشمسي كبيرة جدًا. يساعد استخدام AU يساعد في الحفاظ على الأرقام قابلة للإدارة ، أو أصغر ، لذلك يمكننا بسهولة حساب المسافات الكبيرة جدًا.) ما هي تحديات استخدام الكيلومترات أو الأميال بدلاً من ذلك؟ (الاستجابة المحتملة: استخدام الكيلومترات أو الأميال من شأنه أن يجعل الحسابات أكثر صعوبة وقد ينتج عنه أخطاء في القياسات المطلوبة لإرسال مسبار أو مركبة هبوط بدقة إلى كوكب آخر.) اشرح للطلاب أن الوحدة الفلكية توفر طريقة للتعبير عن مسافات الكائنات وربطها بها. النظام الشمسي وإجراء الحسابات الفلكية. على سبيل المثال ، إذا ذكرنا أن كوكب المشتري هو 5.2 AU (5.2 مسافات أرضية) من الشمس وأن بلوتو يبلغ 40 وحدة فلكية تقريبًا ، يسمح لك بمقارنة مسافات الأجسام الثلاثة بسهولة أكبر.

4. تقديم نشاط النمذجة.
أخبر الطلاب أنهم سيقفون بجانب الكواكب والأجسام الكوكبية من أجل إنشاء نموذج لأحجام الكواكب النسبية والمسافات النسبية. اعرض الرسم التوضيحي لناسا: ما هو حجم الشمس؟ لإعطاء الطلاب فكرة عن الأحجام النسبية للكواكب مقارنة بالأشياء اليومية مثل كرة السلة. تأكد من فهم الطلاب أن المسافات بين الكواكب كبيرة جدًا مقارنة بأحجام كل كوكب. هذا يجعل من الصعب للغاية إنشاء مقياس دقيق لنظامنا الشمسي ، لذلك سيركز هذا النشاط على مقارنة المسافة.

5. اطلب من المجموعات إنشاء نماذج للمسافات الكوكبية النسبية.
قسم الطلاب إلى مجموعات من 9 أو 10 أو 11 ، حسب حجم الفصل. (إذا كان 9 ، يمثل طالب واحد الشمس ويمثل الطلاب الباقون 8 كواكب إذا كان 10 ، الشمس والكواكب وحزام الكويكبات إذا 11 ، الشمس والكواكب وحزام الكويكبات وأحزمة كويبر) اصطحب الطلاب إلى منطقة كبيرة ، مثل كصالة للألعاب الرياضية أو ساحة انتظار فارغة. ستحتاج & # 8217 إلى مساحة كافية لتنتشر كل مجموعة وإنشاء نموذجها ، باستخدام المقياس التالي ، مع كل خطوة تساوي مترًا واحدًا تقريبًا (حوالي 3.28 قدمًا):

  • الشمس: تقف على حافة المنطقة
  • الزئبق = خطوة واحدة من الشمس
  • الزهرة = خطوتان من الشمس
  • الأرض = 2.5 خطوة من الشمس
  • المريخ = 4 خطوات من الشمس
  • حزام الكويكبات = 8 خطوات من الشمس
  • كوكب المشتري = 13 خطوة من الشمس
  • زحل = 24 خطوة من الشمس
  • أورانوس = 49 خطوة من الشمس
  • نبتون = 76 خطوة من الشمس
  • حزام كويبر = 100 خطوة من الشمس

أكد أنه في هذا المقياس ، سيكون قطر الشمس أقل من 1.3 سم (0.5 بوصة). اطلب من الطلاب وصف ما لاحظوه حول مسافات الكواكب من النموذج. إذا لزم الأمر ، اسمح لطالب واحد من كل مجموعة أن يضع شيئًا في مكانه ويتجول في نموذج المجموعة & # 8217s لعمل ملاحظات.

6. اطلب من الطلاب إجراء اتصال رياضي.
وزع نسخًا من ورقة العمل "الخروج من النظام الشمسي" على كل مجموعة. اطلب من الطلاب أن يعيدوا حساب عدد الخطوات لكل كوكب ومدار # 8217s ، وفقًا لحجم المنطقة المتاحة. استخدم مفتاح الإجابة المقدم للتحقق من المجموعات & # 8217 العمل. ثم اطلب من الطلاب إعادة إنشاء النموذج.

التقييم غير الرسمي

اطلب من الطلاب العمل بشكل مستقل لتلخيص ما تعلموه عن نظامنا الشمسي كتابةً ، بما في ذلك:

  • مواقع الكواكب فيما يتعلق بالشمس وبعضها البعض
  • الأحجام النسبية للكواكب ، بما في ذلك الأرض
  • المسافات النسبية للكواكب
  • أي استنتاجات يمكنهم استخلاصها حول مواقع حزام الكويكبات وحزام كويبر

توسيع التعلم

شجع الطلاب على ممارسة علم الفلك في الفناء الخلفي. في أوقات معينة من اليوم والسنة ، من الممكن مشاهدة الكواكب عطارد والزهرة والمريخ والمشتري وزحل بالعين المجردة. يمكن للطلاب استخدام ملفات مجلة Sky and Telescope & # 39s ميزة Sky at a Glance لمعرفة الكواكب المرئية في سماء الليل وأين تنظر إليها. اطلب من الطلاب إرسال تقرير إلى الفصل بما لاحظوه.


كيفية تصغير بيانات النظام الشمسي إلى قيم قابلة للمحاكاة - علم الفلك

يؤدي فقدان الكتلة الإشعاعي والجسيمي للشمس ، -9.13 * 10 ^ -14 كتلة شمسية سنويًا أو أكثر إلى توسيع مدارات الكواكب بنفس المعدل ، وإطالة فتراتها بضعف هذا المعدل. لسوء الحظ ، بموجب التعريف الحالي للوحدة الفلكية (AU) استنادًا إلى ثابت الجاذبية الغاوسي الثابت kGS = 0.01720209895 (AU) ^ 1.5 / يوم ، يجب أن تنخفض قيمة AUmet للأمتار بمقدار 1/3 هذا المعدل ، كل هذه يتم التعبير عن المعدلات لوغاريتميًا. يتباطأ تقدم الكواكب على طول مداراتها تربيعًا مع مرور الوقت. على سبيل المثال ، في قرن واحد ، سيتخلف عطارد عن الموقع المتوقع باستخدام كتلة شمسية ثابتة بحوالي 1.4 كم ، في قرنين ونصف. يمكن جعل قيمة AUmet ثابتة من خلال إعادة تعريفها ، استنادًا إلى وحدة الكتلة الشمسية المرجعية ، مثل الكتلة الشمسية في J2000 وإلا ، يمكن إعادة تعريف ثابت الجاذبية الشمسي الغاوسي kGS المستخدم في تحديد الاتحاد الأفريقي بالتناسب مع الجذر التربيعي لـ الكتلة الشمسية. من شأن الدقة المحسّنة للمركبات التقويمية أن تفرض حدودًا مفيدة على الخسائر الناتجة عن انبعاث الأكسيونات (Sikivie 2005). مع عدم وجود انبعاث أكسيون ، ينمو المحور شبه الرئيسي للأرض بمقدار 1.37 م / ساي مع الحد الأقصى المسموح به من هذا الانبعاث ، والنتيجة هي 1.57 م / سا. في ظل الافتراضات المعقولة حول نظريات الجاذبية البديلة ، تُستخدم بيانات تأخير الرادار لإظهار أن تأثير تغيير ثابت الجاذبية النيوتوني لا يكاد يذكر.


المشكلة 261: LRO - البحث عن الصخور القمرية يستخدم الطلاب صورة حديثة لمنطقة هبوط أبولو 11 للبحث عن الصخور القمرية الكبيرة. [الصف: 6-8 | المواضيع: المقياس ، النسبة ، النسبة] [انقر هنا]

المشكلة 57 الكويكبات والمذنبات والنيازك - يا إلهي! - حدد علماء الفلك مدارات أكثر من 30 ألف كوكب صغير في النظام الشمسي ، مع اكتشاف المئات من الكواكب الجديدة كل عام. من خلال العمل من خريطة مواقع هذه الأجسام داخل مدار كوكب المريخ ، سيقوم الطلاب بحساب مقياس الخريطة والإجابة على أسئلة حول المسافات بين هذه الأجسام والرقم الذي يعبر مدار الأرض. مقدمة عملية رائعة عن الكويكبات في النظام الشمسي الداخلي! كما يتم توفير روابط لقواعد البيانات عبر الإنترنت لمزيد من الاستفسار. [مستوى الصف: 4-6 | الموضوعات: نموذج مصغر للرياضيات العشرية تفسير رسم بياني ثنائي الأبعاد] [انقر هنا]

مشكلة 49 مجرة ​​حلزونية عن قرب. - يمكن لعلماء الفلك تعلم الكثير من دراسة صور المجرات. في هذا النشاط ، سيقوم الطلاب بحساب مقياس الصورة (سنوات ضوئية لكل مليمتر) في صورة مجرة ​​حلزونية قريبة ، واستكشاف أحجام الميزات الموجودة في الصورة. سيستخدمون أيضًا الإنترنت أو الموارد الأخرى لملء المعلومات الأساسية المفقودة حول هذه المجرة. [مستوى الصف: 6-8 | الموضوعات: البحث عبر الإنترنت العثور على مقياس الرياضيات العشرية للقياس المتري للصورة] [انقر هنا]


كيفية تصغير بيانات النظام الشمسي إلى قيم قابلة للمحاكاة - علم الفلك

الإجراء ب: المسافات النسبية من الشمس

أ. ابحث واملأ متوسط ​​المسافة من الشمس (كم) لكل من الكواكب.

ب. استخدم المقياس 25.000.000 كم = 1 سم لحساب مسافة المقياس من الشمس (سم).

ج. لإجابات أقل من 100 سم ، قرّب لأقرب جزء من عشرة.

د. للحصول على إجابات أكبر من 100 سم ، قرِّب لأقرب متر.

2. احصل على قطعة من ورق الرسم البياني أطول بحوالي 10 سم من المسافة من الشمس إلى نبتون.

3. قم بقياس مسافة حوالي 2 سم من نهاية ورقة الرسم البياني وقم بتمييزها بعلامة X. قم بتسمية X- SUN. سيمثل هذا الشمس وستقيس جميع المسافات من هذه النقطة.

4. باستخدام عصا مترية / مسطرة مترية ، قم بقياس ووضع علامة وتسمية مسافة كل كوكب من النقطة المرجعية للشمس.

5. ألصق دوائر كوكبك من الإجراء (أ) على المسافة المناسبة من الشمس.

6. أكمل أسئلة المناقشة والاستنتاجات.

جدول البيانات ب- المسافات النسبية من الشمس

متوسط ​​المسافة من الشمس (كم)

مقياس المسافة من الشمس (سم)

أسئلة للمناقشة: استخدم مختبرك وأدلة الكوكب الخاصة بك للإجابة على الأسئلة التالية في جمل كاملة أو اعرض حساباتك.

  1. ما هما أكبر الكواكب؟
  1. أي كوكب هو الأقرب في الحجم إلى الأرض؟
  1. كيف تقارن أحجام الكواكب الداخلية بأحجام عمالقة الغاز؟
  1. قطر كوكب المشتري هو كم مرة أكبر من قطر الأرض؟
  1. يبلغ قطر الشمس 1.394.000 كم. باستخدام المقياس من الإجراء أ ، ما هو قطر مقياس الدائرة التي تمثل الشمس؟ اظهر عملك!
  1. أي كوكب لديه أقصر يوم؟ أي كوكب لديه أطول يوم؟ كيف علمت بذلك؟
  1. على أي كوكب سوف تزن أكثر؟ الأقل؟ لماذا ا؟
  1. هل ستتغير كتلتك إذا سافرت من كوكب إلى كوكب؟ لماذا ا؟
  1. كيف تقارن المسافات بين الكواكب الداخلية مع المسافات بين الكواكب الخارجية؟
  1. أي اثنين من الكواكب الأقرب إلى الأرض؟
  1. أوجد متوسط ​​المسافة بين بلوتو والشمس. باستخدام نفس مقياس الإجراء B ، احسب المسافة المقاسة التي يجب أن يكون عليها بلوتو في نموذجك. اظهر عملك!
  1. ماذا حدث لبلوتو في عام 2006؟ لماذا حدث هذا؟
  1. النجم التالي الأقرب في مجرتنا درب التبانة هو Alpha Centauri. تبلغ مساحتها حوالي 41.000.000.000.000 كم. باستخدام المقياس من الإجراء B ، احسب إلى أي مدى سيكون Alpha Centauri على مقياسنا. اظهر عملك!
  1. كيف تتغير كثافة الكواكب أثناء سفرك من عطارد إلى نبتون؟ ما الذي يميز كثافة زحل؟
  1. احسب عمرك بالأيام / السنوات على كوكب عطارد. هل ستكون أكبر أم أصغر على هذا الكوكب؟
  1. احسب عمرك في أيام / سنوات الأرض على نبتون. هل ستكون أكبر أم أصغر على هذا الكوكب؟

استخدم مختبرك وأبحاثك ومقالك "شفقة بلوتو المسكين" كدليل في استنتاجك. حلل ولخص الأفكار التالية في ورقة منفصلة:


يقول علماء الفلك إنه يمكن أن يكون هناك 36 حضارة متصلة خارج كوكب الأرض في مجرة ​​درب التبانة

باستخدام افتراض أن الحياة الذكية تتطور على الكواكب الخارجية بطريقة مماثلة لما يحدث على الأرض ، حصل ثنائي من الباحثين من كلية الفيزياء وعلم الفلك في جامعة نوتنغهام على تقدير لعدد الحضارات التي تتواصل مع ذكاء خارج كوكب الأرض (CETI) داخل مجرتنا درب التبانة. لقد حسبوا أنه يمكن أن يكون هناك 36 حضارة نشطة من حضارات CETI في المجرة ، أقربها هو 17000 سنة ضوئية وعلى الأرجح يستضيفها نجم قزم أحمر ، ومن المحتمل أن يتجاوز كثيرًا قدرتنا على اكتشافه في المستقبل المنظور ، ويجعل الاتصال بين النجوم مستحيلًا.

يقدم Westby & amp Conselice منظورًا كونيًا للبحث عن الحياة ويفحص العدد المحتمل لحضارات CETI في مجرتنا درب التبانة من خلال استخدام أحدث المعلومات الفيزيائية الفلكية. رصيد الصورة: أنجيلا يوريكو سميث.

قال البروفيسور كريستوفر كونسلس ، كبير مؤلفي الدراسة: "يجب أن يكون هناك على الأقل بضع عشرات من حضارات CETI النشطة في مجرتنا بافتراض أن الحياة الذكية تستغرق 5 مليارات سنة لتتشكل على كواكب أخرى ، كما هو الحال على الأرض".

"الفكرة تبحث في التطور ، ولكن على نطاق كوني. نسمي هذا الحساب الحد الكوبرنيكي الفلكي ".

أضاف الدكتور توم ويستبي ، المؤلف الأول للدراسة: "تعتمد الطريقة الكلاسيكية لتقدير عدد الحضارات الذكية على تخمين القيم المتعلقة بالحياة ، حيث تختلف الآراء حول مثل هذه الأمور بشكل كبير".

"تبسط دراستنا الجديدة هذه الافتراضات باستخدام بيانات جديدة ، مما يمنحنا تقديرًا قويًا لعدد الحضارات في مجرتنا."

الحدان الكوبرنيكان الفلكيان هما أن أشكال الحياة الذكية في أقل من 5 مليارات سنة ، أو بعد حوالي 5 مليارات سنة & # 8212 مماثلة على الأرض حيث تشكلت حضارة متصلة بعد 4.5 مليار سنة.

في المعايير القوية ، حيث يلزم وجود محتوى معدني مساوٍ لمحتوى الشمس ، يعتقد المؤلفون أنه يجب أن يكون هناك حوالي 36 حضارة نشطة من حضارات CETI في مجرة ​​درب التبانة.

يُظهرون أن عدد الحضارات يعتمد بشدة على المدة التي يرسلون فيها بنشاط إشارات وجودهم في الفضاء ، مثل الإرسال اللاسلكي من الأقمار الصناعية والتلفزيون وما إلى ذلك.

إذا استمرت الحضارات التكنولوجية الأخرى طالما استمرت حضارتنا التي يبلغ عمرها حاليًا 100 عام ، فسيكون هناك حوالي 36 حضارة تقنية ذكية مستمرة في جميع أنحاء مجرتنا.

ومع ذلك ، فإن متوسط ​​المسافة إلى هذه الحضارات سيكون 17000 سنة ضوئية ، مما يجعل الاكتشاف والتواصل صعبًا للغاية مع تقنيتنا الحالية.

من الممكن أيضًا أننا الحضارة الوحيدة داخل مجرتنا ما لم تكن أوقات بقاء حضارات مثل حضارتنا طويلة.

قال البروفيسور كونسيليس: "يشير بحثنا الجديد إلى أن عمليات البحث عن حضارات ذكية خارج كوكب الأرض لا تكشف فقط عن وجود كيفية تشكل الحياة ، بل تعطينا أيضًا أدلة على المدة التي ستستمر فيها حضارتنا".

"إذا وجدنا أن الحياة الذكية شائعة ، فإن هذا سيكشف أن حضارتنا يمكن أن توجد لفترة أطول من بضع مئات من السنين ، وبدلاً من ذلك ، إذا وجدنا أنه لا توجد حضارات نشطة في مجرتنا ، فهذه علامة سيئة على حياتنا الطويلة- مصطلح الوجود. "

"من خلال البحث عن حياة ذكية خارج كوكب الأرض & # 8212 حتى لو لم نجد شيئًا & # 8212 ، فإننا نكتشف مستقبلنا ومصيرنا."

تم نشر ورقة الفريق في مجلة الفيزياء الفلكية.

توم ويستبي وأمبير كريستوفر ج. 2020. علم الأحياء الفلكي الكوبرنيكي حدود ضعيفة وقوية للحياة الذكية. أبج 896 ، 58 دوى: 10.3847 / 1538-4357 / ab8225


كيفية تصغير بيانات النظام الشمسي إلى قيم قابلة للمحاكاة - علم الفلك

يشرح هذا المستودع كيفية عمل خريطة للنظام الشمسي باستخدام كود مفتوح المصدر وبيانات من وكالة ناسا. تتضمن البرامج المستخدمة Python 3.7.1 و NASA HORIZONS و Illustrator CC 2019 و Photoshop CC 2019. إذا كانت لديك تعليقات أو اقتراحات بشأن هذا البرنامج التعليمي ، فيرجى إبلاغي بذلك على مدونتي! يمكنك شراء الخريطة النهائية هنا.

تبعيات بايثون: matplotlib astropy numpy pandas os time urllib. يمكن تثبيت التبعيات باستخدام pip install -r requirements.txt.

تعليمات خاصة للمبتدئين

يحتوي Software Carpentry على برامج تعليمية رائعة لتثبيت Python (قم بالتمرير لأسفل واتبع الإرشادات الموجودة في أقسام Bash Shell و Python) ، والبدء في Jupyter Notebooks ، وبرمجة Python الصديقة للمبتدئين. بعد تثبيت Python باستخدام هذه البرامج التعليمية ، يمكنك استخدام Git Desktop والتعليمات الواردة في هذا البرنامج التعليمي لتنزيل التعليمات البرمجية والبيانات في هذا البرنامج التعليمي.

ستحتاج إلى برنامج لتحرير الصور النقطية والمتجهة (توضح هذه المقالة الفرق). أنا أستخدم Adobe Photoshop و Illustrator ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام البرامج المجانية مفتوحة المصدر Gimp و Inkscape. لا يوجد برنامج مثالي يناسب احتياجات الجميع ، لذا سترغب في فهم إيجابيات وسلبيات البرامج النقطية والمتجهات المختلفة قبل الاختيار.

جمع ومعالجة البيانات

محرك بحث قاعدة بيانات الجسم الصغير

تجمع هذه الخريطة بين خمس مجموعات بيانات مختلفة من NASA PDS و NASA JPL. مجموعة البيانات الأساسية في صميم المشروع هي محرك بحث قاعدة بيانات الأجسام الصغيرة التابع لناسا JPL ، والذي استخدمته لإعداد قائمة بجميع الكويكبات والمذنبات المعروفة في النظام الشمسي. لاستخدام محرك البحث هذا ، انتقل إلى موقع الويب المرتبط ، واملأ حقول البيانات التي تريد طلبها ، ثم قم بتنزيل البيانات كملف CSV. بالنسبة لهذا المشروع ، كانت هذه حقول البيانات التي طلبتها:

  • معرّف قاعدة البيانات الداخلية للكائن ، ومعرّف SPK الأساسي للكائن ، والاسم / التعيين الكامل للكائن ، والتعيين الأساسي للكائن: كانت هذه جميع تنسيقات المعرف المتاحة للكويكبات والمذنبات. لقد قمت بتنزيلها جميعًا في حال احتجت إلى الانضمام إلى مجموعات بيانات مختلفة أو الرجوع إليها لاحقًا في المشروع.
  • اسم الكائن IAU: هذا هو الاسم الشائع للكائن. لقد استخدمت هذه البيانات للتعليق على الخريطة باستخدام الملصقات.
  • بادئة تسمية المذنب ، علم الأجسام القريبة من الأرض (NEO) (Y / N) ، علم الكويكب المحتمل الخطر (PHA) (Y / N) ، تصنيف المدار: في البداية لم أكن متأكدًا من نوع مخطط الألوان أو الرموز I ' د استخدم للخريطة ، لذلك قمت بتنزيل جميع المعلمات التي تبدو مثيرة للاهتمام حتى أتمكن من إلقاء نظرة عليها لاحقًا. في النهاية استخدمت تصنيفات المدار لتحديد اللون. الباقي لم أستخدمه في النهاية ، لأن المعلومات كانت مشابهة إلى حد ما لتصنيفات المدار.
  • قطر الجسم (من كرة مكافئة) (كم): هذا هو قطر كل جسم (ليست كل الكائنات لها قطر معروف). في هذه الخريطة ، يتم رسم كل كويكب أو مذنب متناسبًا مع حجمه الفعلي على مقياس لوغاريتمي.
  • [q] مسافة الحضيض (au): مسافة الحضيض هي أقرب مسافة من الجسم إلى الشمس. لم أستخدم هذه البيانات مباشرة في الخريطة ، لكنني استخدمت هذه المعلومات للحصول على فكرة أولية عن توزيع الكائنات في النظام الشمسي.
  • الفترة المدارية الفلكية (د): أستخدم هذه البيانات لتخصيص النطاق الزمني للاستعلام HORIZONS لكل كائن. بالنسبة لمعظم الأجسام ، كنت أرغب في الحصول على مسار المدار لمدة 10 سنوات. لكن بالنسبة للكويكبات التي تتحرك بسرعة كبيرة ، طلبت حدًا أقصى يبلغ 1/4 طول مدار كامل.

قمت أولاً بتنزيل هذه البيانات في all_asteroids.csv و all_comets.csv. بعد ذلك ، أضفت بعض البيانات المفقودة من ملف مجموعة بيانات قطر TNO (الموضحة أدناه) وحفظت النتيجة في all_asteroids_wrangled.csv و all_comets_wrangled.csv. أخيرًا ، قمت بتقسيم مجموعة البيانات إلى ملفات منفصلة للكويكبات الكبيرة و gt20km large_asteroids.csv ، الكويكبات الصغيرة 10-20km small_asteroids.csv ، والكويكبات ذات الحجم غير المعروف any_inner_asteroids.csv و any_outer_asteroids.csv. نظرًا لوجود 12 مذنباً و 10 كيلومترات فقط ، قمت بدمجها جميعًا في ملف بيانات واحد large_comets.csv.

مجموعة بيانات قطر الكائن عبر نبتون (TNO)

لا يبدو أن قاعدة بيانات الأجسام الصغيرة في مختبر الدفع النفاث تتضمن أحجام قطر للأجسام العابرة لنبتون مثل بلوتو. لقد وجدت هذه المعلومات في مجموعة بيانات TNO و Centaur Diameters و Albedos و Densities من معهد علوم الكواكب التابع لناسا ، وقمت بدمجها في السجلات التي تم تنزيلها من قاعدة بيانات الأجسام الصغيرة. بشكل عام ، وجدت صعوبة في تنظيف مجموعة البيانات هذه ، لذلك ربما أرتكب أخطاء - يرجى استخدام البيانات المعدلة بحذر. هذه هي خطوات التنظيف التي استخدمتها:

  • في بعض الأعمدة ، يتم تمييز القيم المفقودة بـ -99.999 أو -9.999 أو -999.9 أو متغير آخر من هذا القبيل. يتم تمييز بعض الأقطار أيضًا بقيمة سالبة (ولكنها قيم فعلية وليست 999). لم أكن متأكدًا تمامًا مما تعنيه هذه القيم ، ولكن بغض النظر عن أنني أزلت أي قيم قطر أقل من 0.
  • معرف التعيين مفقود لبلوتو ، لذلك أضفت المعرف يدويًا: 134340 بلوتو.
  • تحتوي مجموعة البيانات هذه على قياسات متعددة لكل كائن ، كل واحد من دراسة علمية مختلفة. لقد استخدمت القيمة المتوسطة لكل كائن بعد إزالة الدراسات بقيم القطر المفقودة.
  • يبدو أن البيانات عبارة عن ملف .tab محدد بعلامات جدولة ، لكنني لم أتمكن من العثور على أي علامات تبويب في Python أو برنامج تحرير النص. لذلك قمت بتقسيم الصفوف بأفضل ما يمكنني عن طريق المسافة البيضاء ، لكن هذا تسبب في العديد من المشكلات الأخرى:
    • في بعض الأعمدة ، يتم تمييز القيم المفقودة بمسافة لا يمكن تمييزها عن المسافة البيضاء المحددة. لقد استبدلت هذه المسافات يدويًا بـ - لتمييز البيانات المفقودة.
    • كائنين لهما أسماء بأكثر من كلمة واحدة. قمت يدويًا بحذف المسافات الموجودة على كل هذه الأسماء حتى تتم محاذاة الأعمدة على مسافة بيضاء.

    لا تعتبر الكواكب والأقمار "أجسامًا صغيرة" ، لذا فهي غير مدرجة في قاعدة بيانات الأجسام الصغيرة. بالنسبة للكواكب والأقمار ، قمت بتجميع ملفي CSV منفصلين يحتويان على بيانات للكواكب والأقمار باستخدام البيانات التي نشرتها مجموعة JPL Solar System Dynamics والأرشيف المنسق لبيانات علوم الفضاء التابع لناسا: moons.csv و planets.csv.

    يمكنك حساب موقع الكويكبات بناءً على العناصر المدارية Keplerian في قاعدة بيانات الأجسام الصغيرة ، ولكن يبدو أن معظم البرامج التعليمية التي وجدتها توصي باستخدام NASA HORIZONS بدلاً من ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، لا يأخذ تقدير عنصر Keplerian في الاعتبار مجالات الجاذبية للأجسام القريبة ، لذلك أردت استخدام بيانات الموقع الأكثر دقة التي تم إنشاؤها بواسطة HORIZONS.

    واجهة ويب هورايزونز

    يقوم نظام JPL HORIZONS بتوليد ephemerides لأجسام النظام الشمسي (تصف ephemerides مسارات الحركة بمرور الوقت). يمكن الوصول إليه بعدة طرق مختلفة ، وربما تكون واجهة الويب هي الأكثر سهولة في الاستخدام. لاستخدام واجهة الويب ، قم بملء إعدادات Body Target و Observer و Time Span وانقر فوق Generate Ephemeris. على سبيل المثال ، للعثور على مسار كوكب الزهرة كما يُرى من الأرض ، اضبط موقع المراقب على مركزية الأرض والجسم المستهدف على كوكب الزهرة:

    HORIZONS Batch-Interface

    تعد واجهة الويب رائعة لعمليات البحث الفردية ، لكنني كنت بحاجة إلى المسارات المدارية لعدة آلاف من الكويكبات. لذلك استخدمت في هذا المشروع البرنامج التعليمي HORIZONS Batch-Interface لتنظيم عمليات إرسال عناوين URL لكل كويكب ، ثم كتبت أداة مكشطة ويب لطلب البيانات لكل كائن: 3_fetch_data.ipynb.

    أنا أفتح مصدر هذا الرمز لأن HORIZONS يسمح على وجه التحديد بالكشط ، بل إنه يوفر دروسًا تعليمية وعينة من التعليمات البرمجية. ولكن إذا كنت تستخدم مكشطة ويب لأول مرة ، فمن المهم أن تعرف أن أدوات الكشط يمكن أن تكون غير أخلاقية ، إما عن طريق الصدفة أو عن قصد. حتى في أفضل السيناريوهات ، فأنت تستخدم النطاق الترددي لمالك الخادم ، الأمر الذي يكلف المال والموارد. في أسوأ الأحوال ، قد تنشر بيانات لها عواقب حقيقية على سلامة وخصوصية شخص ما. فيما يلي بعض الأسئلة التي أحاول وضعها في الاعتبار قبل تشغيل مكشطة آلية:

    • هل هناك واجهة برمجة تطبيقات عامة أو مجموعة بيانات يمكنني استخدامها بدلاً من ذلك؟
    • هل يعرف الشخص الذي أنشأ هذه البيانات أنه يتم جمعها بواسطة مكشطة؟
    • هل يمكن تحديد البيانات أو إرجاعها إلى أشخاص حقيقيين؟
    • هل يساعد مشروع الكشط الخاص بي أصحاب البيانات ، أو يرد الجميل لمجتمعهم بطريقة ما؟
    • هل تحدد الكاشطة الخاصة بي نفسها بدقة وتوفر معلومات الاتصال في حالة حدوث مشاكل؟

    في هذا المشروع ، قمت بتضمين جميع ملفات الإخراج المستخدمة في هذه الخريطة في مجلد البيانات ، لذلك إذا كنت ترغب في إعادة إنشاء الخريطة ، فيرجى استخدام البيانات المقدمة بدلاً من تشغيل العنكبوت مرة أخرى.

    بعد ذلك ، قمت بعمل حوالي عشر مخططات بايثون بأقسام فرعية مختلفة من البيانات. على سبيل المثال ، قمت بحفظ مسارات المدار ونقاط الانتشار كملفات منفصلة ، وقمت أيضًا بحفظ النص المشروح بشكل منفصل. غالبًا ما أقوم بتقسيم البيانات للتخطيط حتى أتمكن بسهولة من تطبيق تأثيرات خاصة بالقسم في Photoshop أو Illustrator.

    رسم خرائط لأنواع مختلفة من البيانات المدارية

    زمن: في البداية كنت أرغب في رسم خريطة لكل كويكب ذي ذيل مدار يعود إلى 10 سنوات. لكن العديد من الكويكبات لم يكن لديها بيانات كافية ، وتحركت الكويكبات الداخلية بسرعة كبيرة بحيث كانت الخريطة غير مقروءة من الخطوط المتداخلة. So in the end the asteroid tails reach back to the last possible data point, or 10 years, or a quarter of the object’s orbit - whichever is smallest.. I plotted the full orbit length for all planets (except Neptune, which did not have data available before 1950).

    I also spent a long time experimenting with different ways to plot orbit trajectories. Although I didn’t end up using the code, I still really like the orbit ribbons on the far left (the ribbon thickness shows the orbit movement in the z axis):

    Distance from the sun: I used a radial logarithmic plot to map orbit trajectories, with the minimum distance at the center of the plot set to 27,000,000km. In our solar system there are disproportionately more objects closer to the sun, so it's very hard to differentiate important objects like planets using a linear scale:

    قطر الدائرة: The size of each object is also scaled to a separate logarithmic scale. If the size is unknown (which is the majority of objects in the outer solar system) I marked the object using a dashed scatterpoint angled to the direction of motion.

    Name: In the outer solar system there are only 78 named asteroids, so I annotated all of these. For the inner solar system, I tried to annotate all of the largest objects of each asteroid class (I removed some when multiple markers were overplotted on top of each other). I also included many of the named asteroids of relatively rare orbit classes. Finally, I annotated about 50 additional asteroids with names I liked, like Moomintroll, O’Keefe, and Sauron.

    Orbit direction: In annotated objects, the direction of text follows the direction of motion (Ka'epaoka'awaela is the only named object in this map moving clockwise). In non-annotated objects the orbit tail shows the direction of motion.

    Orbit classification: I also used colors to encode the orbit classifications of each asteroid. For maps with a lot of different elements, I like to save my design settings as a CSV file so I can easily try out different color schemes without rewriting any code. In this project the ./data/plotting_functions/colors.csv file maps each type of object (comets, main belt asteroids, etc) to a specific color.

    Saving Matplotlib figures

    I usually save figures as a PDF so I can edit the text and shapes in Illustrator. There are a couple standard commands I use to export Matplotlib figures so they're easy to edit:

    After saving the figure, the PDF file needs to be edited so that each object can be manipulated individually. In Illustrator, select everything in the file and then go to Object --> Clipping Mask --> Release . At this point you can also delete the background and axis border objects, if you included them in the output file.

    Map design in Illustrator and Photoshop

    I've included a small section of the map in the figures folder as the Photoshop file asteroid_sample.psd . The file is small enough to upload online, but since it still has the original layers you should be able to use it as a reference for layering effects.

    Gradient effect for orbit tails

    One of the most important effects in this map is the gradient color in the orbit tails. You can simulate this in Python, but these methods are difficult to implement for a map with 18,000 paths, each containing

    4000 data points. Instead, you can apply gradient colors in Illustrator:

    1. Select all strokes of the same color using Select -> Same -> Stroke color
    2. Change the stroke color to a gradient and select the Stroke along path option.
    3. Change both sides of the gradient slider to the desired color. Set the right side to 100% opacity and the left to 0%.

    Text Annotation in Illustrator

    To emphasize the radial axis on this map, I decided to label the asteroid names radially as well. First I used Python to plot all of the asteroids I wanted to label in one PDF output file. Next I opened the file in Illustrator and manually adjusted each label. For most asteroids, I tried to place the text so that it followed the orbit tail just behind the scatterpoint of the object itself:

    1. Use the Type on a Path tool to copy and paste the text for each object onto its orbit path vector.
    2. Use Paragraph -> Left indent to offset the label from the object marker.
    3. Use Character -> Set the baseline shift to center the text vertically along the orbit.

    The asteroid belt objects were too close together to plot this way, so I shifted the names radially to a nearby spot with a little more room. To do this I needed a lot of concentric circle vectors (to type the names onto), as well as label lines pointing from the center of the object to the shifted name label. The python output already includes these label lines in the correct place and angle, but the length needs to be adjusted in Illustrator:

    1. Use the Direct Selection Tool to move a vertex from this generated line to an annotation point near the text. While moving the point, the pink helper text Line Extension should be visible the entire time.
    2. Use the Direct Selection Tool to remove the unused annotation vertex on the opposite side of the scatterpoint.

    Making concentric circles for the labels was a little more involved:

    1. Create one circle the size of the entire map, and one small circle centered in the middle.
    2. Go to Object -> Blend -> Blend Options and set the Blend Options to Specified Steps : 200
    3. Select both objects, then go to Object -> Blend -> Make
    4. Select the new blended object, then go to Object -> Blend -> Expand
    5. Use the Type on a Path tool to copy and paste the text for each object onto one of the concentric circles an appropriate distance away.
    6. Adjust the label line if necessary to point to the text.

    Glow Effect and Text Shadows in Photoshop

    To create a glow effect around an object, duplicate the object layer and go to Filter --> Blur Gallery --> Field Blur . For glowing text I usually create two blur layers set to 20% opacity - one with a Blur of 4px and the other 10px. In this map I added a glow effect to the text labels and all of the scatterpoints. You can also make a shadow effect in almost exactly the same way: Before applying the Field Blur , change the color of all objects in the duplicated layer to the color you'd like to use for the shadow. I think it's easiest to change the colors in the original Illustrator image instead of in Photoshop (especially for text and complex object shapes).

    I wanted the maps in this series to look cohesive, so I made a palette of

    70 different colors and picked from these choices in every map. I also used the same two fonts (Redflowers and Moon) in all maps. You're welcome to use the color palette and font styling if you'd like.

      Astronomy. Andrew Fraknoi, David Morrison, Sidney C. Wolff et al. OpenStax 2016. . NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology 2019. . NASA PDS: Small Bodies Node. JPL Solar Dynamics Group. . NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology 2001. . NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. . NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, CNEOS Center for Near Earth Object Studies. 2019. . W.R. Johnston. NASA Planetary Data System, 2018
  • Fonts:Moon by Jack Harvatt and RedFlower by Type & Studio.
  • Advice: Thank you to Jeff Heer, Chloe Pursey, and Leah Willey for their helpful advice in making this map.
  • Data: The data in this repository belongs to the original authors of the data. Please use the references section to look up the original version. In cases where I edited or revised the data, I impose no additional restrictions to the original license. Any data files I created myself are shared under the ODC Open Database License.

    Artwork: The artwork included in this repository are shared under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.


    Scale Model of the Solar System

    A solar system is a group of planets and other space material orbiting (going around) a star. In our solar system, that star is better known as the Sun and the planets are Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune.

    The solar system models you&rsquove seen before probably don&rsquot show how much bigger some planets are than others, or, more importantly for space travel, how far away the planets are from the Sun and each other. The Earth is about 150 million kilometers (93 million miles) from the Sun. Because this distance is so important to us Earthlings, it has been given a special name, called the Astronomical Unit (A.U.) for short. The Earth is one astronomical unit from the sun. Planets that are closer to the Sun than the Earth have a measured distance of less than one A.U. while objects farther from the Sun than Earth have a measured distance of greater than one A.U.

    The size of a planet can be determined from its diameter. Diameter, you might remember from math class, is the distance from one end of circle or sphere to another side, going through the middle.

    In this activity, you will make two scale models of the solar system. A scale model uses the same measurement ratios as the real object does. The first model will compare the distance the planets are from the sun in astronomical units, the other model will compare the size of the planets using diameters in kilometers. You probably won&rsquot be able to display either of these models, but you will learn a lot about the real dimensions of space.

    Problem

    How can we make a solar system scale model?

    We want out model to reflect the relative distances and sizes of the planets.

    Materials:

    • Meter stick (this project is much easier if you use the metric system&mdashbesides, scientists always use this system!)
    • Big outdoor space, at least 33 meters long. Do your experiment on a day that is not windy.
    • Paper
    • Pencil
    • Large glass or small bowl
    • Scissors
    • Black marker
    • Optional: Eight friends to hold your planets, or you can set the planets down on the ground after you measure the distance from the Sun.
    • Optional: Camera to make a permanent record of your model.

    Procedure: Scale Model of Distances from Sun

    1. Trace 9 circles using the bowl as a guide. Because the distance scale model only is concerned about distances between the planets, you can make all the planets the same size.
    2. Label the circles Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune.
    3. Cut the circles out.
    4. Position yourself as the Sun.
    5. Give each of your friends a cut-out planet to hold.
    6. Have your friends position themselves the following distances from you. (Note that some of the measurements are in centimeters rather than meters. A centimeter is 1/100 of a meter, just like a cent is 1/100 of a dollar).

    Materials:

    • Metric ruler
    • White poster board
    • Pencil
    • Drafting compass (the kind you draw circles with)
    • Scissors
    • Permanent Marker

    Procedure: Scale Model of Relative Diameters of Planets

    1. First, we need to compare the diameter of the Earth to that of the other planets. Remember that diameter is the length of a straight line going through the middle of a circle. The Earth&rsquos diameter is 12,760 km. We can divide the diameter of the Earth into the diameters of all the planets, to get a relative comparison.
    1. Use the ruler to draw a line for the diameter. Start with drawing the relative diameters of Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune.
    2. Using the compass, draw circles around the diameters.
    3. Fit in the smaller planets (Earth, Mercury, Venus, and Mars) around where you drew the bigger planets.
    4. Label the planets, so you don&rsquot forget which is which when you are cutting them out. For tiny planets, you might have to use an abbreviation.
    5. Cut your planets out.

    نتائج

    When you build the scale model of solar system distances, you will undoubtedly notice that some of your friends will be much closer together than others. Some of your friends will have to stand quite close to each other, while others will be far enough away to have a hard time hearing you! When you compare the sizes of the planets, Jupiter and Saturn will seem gigantic compared to the others.

    The inner planets of the solar system Mercury, Venus, Earth and Mars are relatively close to the Sun and each other, while the outer planets are relatively distant from each other and the Sun. The material that makes up the solar system is not distributed evenly. The Sun, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune make up the bulk of the material in the solar system. Our own planet is tiny in comparison!

    Going Further

    Do you want to make a scale model of the solar system where على حد سواء the distances and diameters are proportional to reality? This table expresses the diameters in A.U, so the size of the planet is correct proportion to its distance from the sun. Remember we set 1 AU, the distance between the Earth and Sun, as equal to 1 meter.

    As you can see, all the planets would be too tiny to trace and out using equipment you have at home. What this table does remind you of is that space is, as the name suggests, mostly empty, and even big planets make up a tiny part of our solar system.

    Disclaimer and Safety Precautions

    Education.com provides the Science Fair Project Ideas for informational purposes only. Education.com does not make any guarantee or representation regarding the Science Fair Project Ideas and is not responsible or liable for any loss or damage, directly or indirectly, caused by your use of such information. By accessing the Science Fair Project Ideas, you waive and renounce any claims against Education.com that arise thereof. In addition, your access to Education.com's website and Science Fair Project Ideas is covered by Education.com's Privacy Policy and site Terms of Use, which include limitations on Education.com's liability.

    Warning is hereby given that not all Project Ideas are appropriate for all individuals or in all circumstances. Implementation of any Science Project Idea should be undertaken only in appropriate settings and with appropriate parental or other supervision. Reading and following the safety precautions of all materials used in a project is the sole responsibility of each individual. For further information, consult your state's handbook of Science Safety.


    شاهد الفيديو: كيف تكبير وتصغير التطبيقات (كانون الثاني 2023).