关键概念
太阳系
空间
行星
摘自《国家科学教育标准》:天空中的物体
引言
你有没有为学校制作过太阳系模型——或者甚至在书中见过太阳系的照片?行星通常靠得很近——并且靠近太阳。在现实世界中(也就是真实的太阳系中),行星彼此之间以及与太阳之间都非常遥远(这对我们来说是件好事;如果地球离太阳很近,那就会太热而无法居住!)。
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背景
离太阳最近的行星是水星,它距离太阳约 3600 万英里(5700 万公里)。地球呢?我们以安全且舒适的距离绕太阳运行,距离为 9320 万英里(1.5 亿公里)。
这是一个难以理解的巨大距离。但是,通过使用一些(非常小的)家用物品和(大量的)地面空间,我们可以更好地了解太阳和行星之间有多远,特别是与它们的大小相比。
为了简化此活动中的距离,您可以使用快捷测量方法,例如用成年人的脚长作为每英尺,或用成年人行走的步幅作为每码或每米。我们将在下面提供精确的标准和公制测量值。
材料
• 九个小的、圆形的物体,大约像胡椒粒大小(直径 0.1 英寸,或 2.5 毫米)
• 卷尺
• 九张小纸片,分别标记为太阳和行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星)
• 室内地板或室外地面上 21.5 英尺(6.6 米)长的清晰路径
• 一个葡萄柚(可选)
• 两粒食盐(可选)
• 两粒海盐(可选)
• 至少在一个方向上 35 英尺(10.7 米)的空间(可选)
准备
• 太阳系有多大?它主要是行星拥挤还是主要空旷?
• 尝试清理一条 21.5 英尺(8.6 米)长的直线路径。如果您没有那么多空间,请至少清理 4 英尺(1.2 米)的空间。
步骤
• 将第一粒胡椒粒放在路径的一端,并将其标记为太阳。
• 测量 3.3 英寸(8 厘米),然后放置第二粒胡椒粒。将标记为水星的标签放在它旁边——它是离太阳最近的行星。(如果我们制作太阳系的比例模型,它不会与胡椒粒大小的太阳相同大小,但对于肉眼来说几乎是看不见的:直径 0.0002 英寸,或 0.005 毫米!)
• 返回太阳,测量出 6.2 英寸(15.7 厘米)。放置第三粒胡椒粒并标记为金星。
• 你知道下一粒胡椒粒将代表什么吗?你能猜到它离太阳有多远吗?
• 从太阳测量出 8.6 英寸(21.8 厘米),然后放置下一粒胡椒粒——这粒代表地球行星!
• 下一颗行星是火星,它应该放置在离太阳 13.1 英寸(33.3 厘米)的位置。
• 返回太阳,现在测量出 3 英尺 8.2 英寸(1.1 米),然后再放置下一粒胡椒粒。将这颗行星标记为木星。(这是最大的行星,但如果太阳有胡椒粒那么大,它仍然比一粒食盐小。)
• 下一粒胡椒粒将是土星,它将距离太阳 6 英尺 10 英寸(2.1 米)。
• 现在从太阳测量 13 英尺 9 英寸(4.2 米),然后再放置下一粒胡椒粒,即天王星。
• 我们太阳系中的最后一颗行星是海王星。从太阳测量出 21 英尺 6.6 英寸(6.6 米),并将最后一粒胡椒粒和行星标签放在那里。
• 站在海王星胡椒粒旁边,看着太阳。如果你住在海王星上,太阳看起来会像在地球上一样大吗?太阳发出大量的光和热,但与地球相比,海王星会得到多少?
• 额外内容:想更好地了解行星与太阳相比有多小吗? 尝试使用一个葡萄柚——直径约 4 英寸(10 厘米)——作为太阳。如果行星在这个模型中按比例大小和间距排列,那么离太阳最近的行星水星将是一粒食盐,距离太阳 13 英尺 10.5 英寸(4.2 米)。金星的大小大约是一粒海盐,距离太阳 25 英尺 10.7 英寸(7.9 米)。而地球也大约是一粒粗海盐的大小——距离太阳 35 英尺 8.2 英寸(10.9 米)。海王星呢? 它将距离葡萄柚大小的太阳超过 1416 英尺(431.6 米)。
• 额外内容:想尝试用其他大小的物体构建太阳系吗? 尝试在 Exploratorium 的构建太阳系模型计算器中插入它们的大小。
继续阅读以了解观察结果、结果和更多资源。
观察和结果
当您站在太阳旁边时,您能看到海王星胡椒粒吗?行星之间相隔如此遥远是否让您感到惊讶?当然,行星之间的空间并非完全空旷。有漂浮的岩石,称为小行星,其中许多在火星和木星之间的小行星带中绕太阳运行。
太阳系只是我们星系(而星系只是宇宙的一小部分)中微不足道的一部分。离我们太阳最近的恒星距离约为 25 万亿英里(4.24 光年)。那么在胡椒粒大小的太阳宇宙中呢?它将相当于距离您的胡椒粒大小的太阳 36.6 英里(58.9 公里)。即使乘坐微型航天飞机,这也是一段漫长的旅程。
分享您的太阳系模型观察结果和结果!在下面留言或在大众科学的Facebook 页面上分享您的照片和反馈。
清理
务必捡起所有的胡椒粒(或您用来标记行星和太阳的任何物体)。
更多探索 来自大众科学的 “太阳系的 8 个奇迹” 来自大众科学的 “哈勃望远镜发现海王星季节的证据” 来自 NASA 的面向儿童的 太阳系探索
来自 Phrenopolis 的 太阳系比例模型
Lynn Wilson 著,适合 4-8 岁儿童的 《外面有什么?一本关于太空的书》
Kenneth C. Davis 著,适合 9-12 岁儿童的 《关于太阳系,你知之甚少》
接下来…
取出早餐谷物中的铁
您需要的物品
• 含有铁的早餐谷物,例如强化玉米片(查看标签以了解每份含有多少铁——越多越好!)
• 碗和勺子(或研钵和研杵)
• 磁铁(尽可能强)
• 白色纸张
• 可重复密封的拉链袋(可选)
• 水(可选)