gov-civil-vilareal.ptMise à l'échelle du système solaire
>De temps en temps, dans des interviews et sur les réseaux sociaux, on me pose une question intéressante : s'il y avait une chose que vous souhaiteriez que les gens comprennent mieux à propos de l'astronomie, quelle serait-elle ?
Ma réponse est simple : échelle.
Les choses dans l'espace sont très, très , très loin. L'objet naturel le plus proche de nous, la Lune, se trouve à près de 400 000 kilomètres de la Terre. La fusée Saturn V, toujours la fusée la plus puissante jamais utilisée avec succès, a pris le relais trois jours envoyer des astronautes sur la Lune. Trois jours à ne traverser qu'un gouffre vide.
Et ce n'est que la Lune. Se rendre sur Mars et Vénus, les deux planètes les plus proches, prend des mois de voyage. Jupiter est à 600 millions de km au plus près. Saviez-vous que Saturne est deux fois plus loin que Jupiter et Uranus deux fois plus loin que Saturne ?
Le système solaire c'est réglé.
Il est incroyablement difficile de comprendre ces écailles. Pire, les analogies ont tendance à tomber à plat. Exemple : Il faudrait près de deux siècles pour se rendre au Soleil s'il y avait une route (et que vos fenêtres étaient fermées) vraiment fermement). Est-ce que cela visualise à quelle distance c'est vraiment?
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Cela empire si vous essayez d'utiliser des tailles planétaires à des fins de comparaison. Les planètes sont minuscules par rapport aux distances qui les séparent. La Terre fait un peu moins de 13 000 kilomètres de diamètre, mais elle fait 150 million km du Soleil. Plus de 11 000 Terres pourraient s'insérer entre la Terre et le Soleil. Ouf.
Mais il existe un modèle utile : un modèle réduit. À travers le monde, il existe de nombreux modèles du système solaire, et ils ont tendance à être assez gros. Je m'en suis souvenu quand j'ai vu cette vidéo , où un cinéaste, Wylie Overstreet, a créé une maquette du système solaire dans le désert du Nevada.
Impressionnant! Et ça m'a rappelé quelque chose...
je faisais partie de un groupe d'éducation et de sensibilisation à l'Université d'État de Sonoma . Nous avons obtenu des subventions de la NASA pour créer du matériel pédagogique sur les mathématiques et les sciences de base. Mon partenaire de travail Sarah Silva et j'allais dans les salles de classe et parlais aux enfants, et un jour nous avons décidé de nous attaquer à ce problème. Nous avons pris un exercice plus ancien, appelé la corde du système solaire (vous pouvez trouver de nombreuses variantes de celui-ci en ligne), et l'a modifié pour l'adapter à nos besoins. Fondamentalement, il utilise une corde de 20 ou 30 mètres qui représente la distance du Soleil à Neptune (ou Pluton). Nous l'avons marqué pour montrer où étaient les planètes. Nous aurions un enfant qui serait le Soleil et tiendrait une extrémité, puis un autre qui serait Mercure (nous avons imprimé des images des planètes et du Soleil pour qu'ils tiennent aussi) et tiendrait la corde au bon endroit, et ainsi de suite.
Quand ils ont terminé, c'était assez étonnant : Mercure, Vénus, la Terre et Mars sont tous à l'étroit et blottis à moins d'un mètre du Soleil, mais les planètes extérieures étaient waaaaaay loin. Il a fait un travail formidable en leur faisant comprendre à quel point le système solaire était grand et pourquoi il a fallu près d'une décennie à la sonde New Horizons pour atteindre Pluton.
Mais lorsque nous l'avons configuré pour la première fois, je me suis constamment retrouvé à faire le calcul encore et encore pour obtenir la bonne échelle du modèle. Si le Soleil faisait un centimètre de diamètre, quelle était la taille du système solaire ? Et si la Terre était aussi grosse ?
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Après quelques minutes, j'en ai eu marre, alors j'ai fait quelque chose d'inédit*: J'ai créé une feuille de calcul avec tous les nombres nécessaires, en la codant avec les tailles des planètes et du Soleil, leurs distances, etc. Tout ce que vous avez à faire est de mettre la taille du soleil que vous voulez et il calcule la taille du modèle.
En utilisant cela, vous pouvez créer un modèle à l'échelle du système solaire selon les spécifications de votre choix. Et maintenant, par pure magnanimité, Je mets ceci à votre disposition gratuitement ! Je l'ai mis sur Google Docs pour que vous puissiez y jeter un coup d'œil ; il y est en lecture seule, mais vous pouvez le télécharger et l'adapter à votre guise.
Un instantané de la feuille de calcul du modèle à l'échelle du système solaire utilisant la taille par défaut du Soleil de 100 cm (1 mètre). Crédit : Phil Plait
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Vous n'avez pas besoin de connaître beaucoup de choses sur les feuilles de calcul pour le travailler. La première colonne est le nom de l'objet. Les deuxième et troisième sont les rayons et les diamètres en kilomètres. Dans la troisième colonne, j'ai divisé les diamètres par le diamètre du Soleil, alors maintenant vous les avez tous en termes de taille du Soleil. Le Soleil a un diamètre de Soleil, la Terre est de 0,00918. La colonne suivante est la distance du Soleil en km, puis cette même distance divisée par le diamètre du Soleil.
La septième colonne est la taille du Soleil dans votre modèle réduit. La valeur par défaut est de 100 centimètres (1 mètre). La colonne suivante met ensuite à l'échelle la taille des planètes, et la dernière colonne est la distance entre votre planète et le Soleil. Pois facile†.
Si vous voulez un Soleil plus petit, remplacez les 100 cm de la colonne G par quelque chose de plus petit. Notez à quel point le modèle réduit devient plus petit. Vous pouvez également l'ajuster pour obtenir la taille de planète que vous souhaitez ; si vous voulez que la Terre mesure 30 cm de diamètre, disons, jouez avec la taille du Soleil jusqu'à ce que cela fonctionne de cette façon (réponse : le Soleil mesurerait environ 3 300 cm de diamètre ; 33 mètres. C'est ÉNORME).
Maintenant, revenez en arrière et vérifiez à nouveau la vidéo du modèle à l'échelle du système solaire. Au bout de cinq minutes, le Soleil se lève et ils comparent la taille du Soleil et de leur modèle de Soleil vu de la Terre modèle… et ça marche ! Leur Soleil mesurait plus d'un mètre de large et la Terre était un peu plus grande qu'un centimètre et à 176 mètres du Soleil. Si vous vérifiez ma feuille de calcul, cela correspond.
Encore une chose : par curiosité, j'ai ajouté le Ceinture de tonnelier à la feuille de calcul et même la distance à Alpha Centauri , le système stellaire le plus proche. Si vous adaptez le modèle à quelque chose de raisonnable, à quelle distance se trouve Alpha Cen ? Une manière loooooon. A tel point que même avec un modèle réduit, il est difficile de garder cette distance sur la Terre elle-même : si le Soleil fait un mètre de diamètre, Alpha Cen est à près de 30 000 km ! C'est presque aussi élevé que les satellites géosynchrones réels au-dessus de la Terre**.
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Étonnante. Si vous êtes éducateur, je vraiment recommander l'activité de corde. C'est intéressant, ça fait sortir les enfants (ou dans un très long couloir), c'est kinesthésique, et surtout c'est amusant ! Les enfants apprécieront vraiment d'en faire partie.
Et c'est le but, n'est-ce pas? Nous faisons tous partie du système solaire, et nous devrions prendre une minute pour l'apprécier. Nous sommes peut-être petits, trop petits pour être vus sur le modèle réduit ! – mais le fait que nous puissions comprendre tout cela nous rend grands.
* C'est du jamais vu pour moi. Je déteste les feuilles de calcul. Détestez-les. Détester. J'aimerais pouvoir les bannir tous jusqu'au bout de la corde du système solaire, sauf à l'échelle.
†Citron pressé.
** Oh ! J'ai fait la conversion de manière incorrecte dans le texte original, en disant que c'était 300 000 km. Voir? C'est pourquoi je déteste les feuilles de calcul. :)
