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遼闊的太空:製作太陽系模型

"你有沒有幫學校製作過太陽系模型,或是看過書上的太陽系圖片?這類模型中的行星通常靠得很近,而且也很接近太陽。但是在真實的太陽系中,行星距離太陽非常遙遠,彼此間的距離也非常遠。"


撰文/哈爾蒙(Katherine Harmon)
翻譯/甘錫安 

 

 

  活動簡介  


   你有沒有幫學校製作過太陽系模型,或是看過書上的太陽系圖片?這類模型中的行星通常靠得很近,而且也很接近太陽。但是在真實世界中(也就是真實的太陽系中),行星距離太陽非常遙遠,彼此間的距離也非常遠(這對我們而言是好事,如果地球距離太陽太近,我們就沒辦法生存了!) 



背景說明


  最接近太陽的行星是水星,距離太陽約5700萬公里。那麼地球呢?我們與太陽間的距離相當安全(而且舒適),大約是1億5000萬公里。
  這麼遠的距離不是很容易理解。不過運用一些(很小的)家庭用品和(很大的)地板或地面空間,我們可以更清楚地了解太陽和行星之間的距離有多遠,尤其是跟星體本身大小相比。
  為了簡化這個活動中的距離測量,你量長度時可以用簡便一點的方式,例如以成人腳掌長度當做30公分,或以成人行走時的步距當做1公尺,不過本文還是會列出精確的公制長度。 



重要觀念 


太陽系 太空 行星
摘自《美國國家科學教育標準》
太空中的天體 



實驗材料 


  九個和胡椒粒大小差不多的物體(直徑約2.5公釐)。捲尺。九張標籤,分別寫上太陽和八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)。在室內或室外找一條長度約6.6公尺的淨空通道。葡萄柚一個(非必需)。兩粒食鹽(非必需)。兩粒海鹽(非必需)。至少一個方向長度超過10.7公尺的空間(非必需)。 



準備工作 


1. 先想一想:太陽系有多大?太陽系中大部份的空間是被行星佔據還是空無一物?
2. 試著清理出長8.6公尺的直線通道。如果沒有那麼大的空間,至少必須清出1.2公尺的空間。 



實驗開始


1.將第一粒胡椒粒放在通道一端,並將標註為太陽的標籤放在它旁邊。
2.量出8公分距離,放下第二粒胡椒粒。在胡椒粒旁放下「水星」的標籤,它就是最接近太陽的行星(如果依照實際比例製作太陽系模型,它當然不可能跟太陽一樣大。不過這樣一來,它的直徑只有0.005公釐,肉眼就看不見了!)
3.回到太陽的位置,量出15.7公分的距離,放下第三粒胡椒粒,標示為金星。
4.你知道下一粒胡椒粒代表什麼嗎?你猜得出來它距離太陽多遠嗎?
5.從太陽量出21.8公分的距離,放下第三粒胡椒粒,這個胡椒粒代表的就是地球!
6.下一個是火星,放在距離太陽33.3公分的位置。
7.回到太陽的位置,量出1.1公尺的距離,放置下一粒胡椒粒,將它標示為木星。(它是太陽系中最大的行星,但如果太陽跟胡椒粒一樣大,木星還是會比一粒食鹽還小)
8.下一粒胡椒粒是土星,距離太陽2.1公尺。
9.現在從太陽量出4.2公尺,放下一粒胡椒粒,這個胡椒粒代表天王星。
10.太陽系最後一個行星是海王星。從太陽量出6.6公尺的距離,放下最後一粒胡椒粒和最後一張標籤。
11.站在代表海王星的胡椒粒旁,看著太陽。如果你住在海王星上,太陽會跟在地球上看起來一樣大嗎?太陽釋放出大量的光和熱,但海王星接收到的光和熱跟地球比較起來如何?
12.再試試看:想進一步了解行星跟太陽相比之下有多小嗎?試著用葡萄柚(直徑約10公分)當做太陽。如果要完全依照大小和距離比例製作這個行星模型,則離太陽最近的水星大約跟一粒食鹽一樣大,距離太陽4.2公尺。金星大約和一粒海鹽一樣大,距離太陽7.9公尺。地球也大約和一粒海鹽一樣大,距離太陽10.9公尺。那麼海王星呢?它跟葡萄柚大小的太陽間的距離超過431.6公尺。
13. 再試試看:想利用其他大小的物體製作太陽系模型嗎?試試將它們的尺寸輸入 http://www.exploratorium.edu/ronh/solar_system/ 的太陽系模型計算機中。



觀察與結果


  你站在太陽的位置時,看得見代表海王星的胡椒粒嗎?你是否很驚訝行星間的距離這麼遙遠?當然,行星之間的太空中不是什麼都沒有,還有稱為「小行星」的飄浮石塊,火星和木星間的「小行星帶」上就有很多小行星正環繞太陽運行。



  太陽系只是銀河系的一小部份,銀河系又是宇宙的一小部份。距離太陽最近的恆星約在4.24光年之外。如果在太陽跟胡椒粒一樣大的宇宙中,它距離胡椒粒太陽大約58.9公里。這樣的距離相當遙遠,就算用太空梭也得飛非常久的時間。 



清理工作


  記得要把胡椒粒(或是你用來代表太陽和行星的物體)都撿起來。 

 

【本文轉載自《科學人雜誌》2012年2月號】