מודל מערכת השמש

מודל של מערכת השמש הוא מודל מוקטן של מערכת השמש. השימוש במודלים כאלה הינו במטרה להמחיש את הגדלים והמרחקים העצומים במערכת השמש למטרות חינוכיות כמו לימוד אסטרונומיה. מבחינת קיימות למודל מערכת השמש יכולה להיות חשיבות בכך שהוא ממחיש כמה קשה לקיים מסע בחלל או התיישבות בחלל ועד כמה ספינת החלל כדור הארץ היא בית נוח באופן יחסי לחלופות אחרות.

קשה לתפוס באופן מוחשי את הגדלים והמרחקים במערכת השמש, גדלים של עשרות אלפי קילומטרים (גודל כדור הארץ) או של מאות מיליוני קילומטרים (מרחקים בין כוכבי הלכת לשמש) הם מרחקים שקשה לראות בעין וקשה לדמיין אותם.

יש הבדלים בין המודלים הבאים לבין העולם האמיתי. הבדל אחד הוא שהמרחקים בין כוכבי הלכת והשמש הם מרחקים ממוצעים. בפועל המסלולים הם אליפטיים ולכן משתנים במקצת עם ההקפה של כוכב הלכת את השמש. המודל ממחיש את הגדלים והמרחקים אך אינו ממחיש את המאסות וכוחות המשיכה (לדוגמה במודל של אחד ל-100 מיליון מבחינת מרחק, אם רוצים לשמור על דיוק מאסות על הגופים במודל להיות בעלי מסה ממוצעת הגדולה פי מאה מיליון מאשר הגופים אותם הם מייצגים במציאות).

מודלים בנויים של מערכת השמש

ייצוג של השמש במודל Nine Views בזאגרב, קרואטיה, בקנה מידה של 1 ל-680 מיליון.

ברחבי העולם, במיוחד באירופה ובארצות הברית, קיימים כמה עשרות מודלים בנויים של מערכת השמש בקני מידה שונים. [1] קיימים כמה עשרות מודלים בארצות הברית. במדינות אנגליה, גרמניה וקנדה מכילות מספר מודלים של מערכת השמש.

מודל מערכת השמש בשוודיה הוא המודל הגדול ביותר של מערכת השמש, והוא פרוש לאורכה של שוודיה באופן הממחיש את ממדיהם של כוכבי הלכת וגרמי השמים ביחס למרחקים ביניהם. קנה המידה של המודל הוא 1 ל-20 מיליון והוא הוקם בשנת 1998. השמש מיוצגת במודל על ידי "אריקסון גלוב", היכל הספורט הלאומי של שוודיה, הממוקם בסטוקהולם. זהו המבנה הכיפתי הגדול בעולם, שקוטרו 110 מטרים. על מנת להתאים לקנה המידה שנבחר, המבנה מייצג את השמש וכן את העטרה שלה. ארבעת כוכבי הלכת הפנימיים (כוכב חמה, נוגה, כדור הארץ ומאדים) ממוקמים אף הם בסטוקהולם. כדור הארץ במודל הוא בקוטר 65 ס"מ ונמצא במרחק 7.6 ק"מ מה"שמש", הירח במודל הוא בקוטר 18 ס"מ. מאדים במרחק 11.6 ק"מ ממרכז המודל הוא בקוטר 35 ס"מ. כוכבי הלכת החיצוניים (צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון) וכן גרמי שמיים אחרים המהווים חלק ממערכת השמש, פרושים צפונית לסטוקהולם, בערים שונות לאורך חופו של הים הבלטי. צדק מיוצג במודל על ידי מבנה בקוטר של 7.3 מטרים, שנמצא במרחק 40 ק"מ ממרכז המודל. שבתאי מיוצג על ידי מבנה בקוטר של 6.1 מטרים במרחק 73 ק"מ ממרכז המודל. נפטון מיוצג על ידי כדור בקוטר 2.5 מטרים במרחק 229 ק"מ מהמרכז, ופלוטו על ידי כדור בקוטר 12 ס"מ שממוקם בעיירה דלסבו, במרחק 300 ק"מ ממרכז המודל. [2]

Solar System Drive הוא מודל מערכת שמש גדול באוסטרליה, בקנה מידה של 1 ל-38 מיליון. זהו המודל השני בגודלו בעולם שהוקם בשנת 1997. השמש במודל זה מיוצגת על ידי כדור בקוטר 37 מטרים. כדור הארץ מיוצג במודל ככדור בקוטר של 34 סנטימטרים. במרחק 4.1 ק"מ מהשמש. במודל זה פלוטו נמצא במרחק 205 ק"מ מהשמש.

The Maine Solar System Model הוא מודל מע' השמש הגדול ביותר בארצות הברית, והשלישי בגדולו בעולם. מרכז המודל ממוקם באוניברסיטת מיין, במדינת מיין, בצפון מערב ארצות הברית. [3] המודל הוא ביחס של 1 ל 93 מיליון והוא נבנה בשנת 2003. השמש במודל היא בקוטר של 15 מטרים. כדור הארץ הוא בקוטר של 13.7 סנטימטרים, במרחק של 1600 מטרים מהשמש. פלוטו ממוקם במרחק 64 ק"מ ממרכז המודל.

Planet Trek Dane County הוא מודל מערכת השמש במדיסון וויסקונסון, בקנה מידה של 1 ל-200 מיליון. זו דוגמה למודל בגודל בינוני. במודל זה השמש היא בקוטר 7 מטרים, וכדור הארץ הוא בקוטר 6.6 ס"מ, במרחק 700 מטרים מהשמש. ניתן ללכת ולרכוב באופניים לאורך המודל עם שביל אופניים ושביל הליכה, עד ל"כוכב" המרוחק ביותר - פלוטו במרחק 38 ק"מ ממרכז המודל. המודל הוקם בשנת 2009 לכבוד שנת האסטרונומיה העולמית. [4]

במודלים רבים קוטר השמש הוא פחות מ 4 מטרים. מודל The Solar System to Scale בפורטוגל הוא מודל ביחס של 1 ל-414 מיליון. השמש היא בקוטר 3.4 מטרים, במרחק 361 מטרים ממנה ממוקם כדור הארץ שגודלו 3 ס"מ. פלוטו במודל נמצא במרחק 14 ק"מ מהשמש. [5]

מודלים תאורטיים

היתרון של המודל התאורטיים הבאים הוא שקל יחסית לתפוס בו את המרחקים והגדלים שכן הם מותאמים לגדלים שקל לבני אדם לראות ולתפוס.

מודל אחד למאה מיליון

מודל זה מקטין את מערכת השמש פי 100 מיליון (10 בחזקת 8). 10 מטר במודל זה מייצגים מיליון ק"מ בעולם האמיתי. סנטימטר אחד במודל מייצג אלף ק"מ בעולם האמיתי. יתרון של המודל הזה הוא שקל יחסית להמחיש לפחות חלק ממנו בעיר או מדינה קטנה וכן ניתן לבצע את ההמחשה עם מבנים וחפצים קיימים.

במודל זה:

• השמש תהיה כדור אש בקוטר של 13.9 מטר - כמו גובהו של בית בן 3–4 קומות.
• כוכב חמה יהיה כדור בקוטר של 4.8 ס"מ המרוחק 0.5 ק"מ מהשמש.
• נוגה יהיה כדור בקוטר של 12.1 ס"מ המרוחק 1.1 ק"מ מהשמש.
• כדור הארץ יהיה בגודל אשכולית בקוטר 12.7 ס"מ, המרוחקת 1.49 ק"מ משמש. הירח יהיה אגוז בקוטר 3 ס"מ במרחק 3.83 מטר מהארץ.
• מאדים יהיה קלמנטינה בקוטר 6.7 ס"מ, שמרוחקת מהשמש 2.2 ק"מ ומרחקה הקרוב ביותר לכדור הארץ הוא כ-780 מטר.
• צדק יהיה כדור בקוטר של 1.4 מטר, כגודלו של שולחן קטן, המרוחק 7.8 ק"מ מהשמש,
• שבתאי יהיה בקוטר 1.2 מטר במרחק 14.3 ק"מ מהשמש.
• אורנוס יהיה בקוטר 51.1 ס"מ ובמרחק של 28.7 ק"מ מהשמש.
• נפטון יהיה בקוטר 49.5 ס"מ ובמרחק 44.9 ק"מ מהשמש.

גדלים במערכת השמש

קוטר ממוצע של השמש הוא 1,392,684 ק"מ (פי 109 מקוטר כדור הארץ). הנפח שלה הוא 1.4*10^18 קמ"ר, פי 1.3 מיליון מנפח כדור הארץ, המסה שלה היא 1.98*10^30 ק"ג, פי 300 אלף ממסת כדור הארץ.

כוכב לכת מוגדר כגוף העומד בשלושה תנאים:

1. נמצא במסלול סביב שמש, והוא עצמו אינו מוגדר כשמש;
2. בעל מסה גדולה דיה על מנת שכוח הכבידה שלו ייצור צורה הקרובה לצורה כדורית;
3. הוא דומיננטי במסלולו, כלומר מפנה את מסלולו מעצמים אחרים.

בהתאם להגדרה החדשה, שמונת הגופים הגדולים במערכת השמש מסווגים ככוכבי לכת. הנתונים שלהם רשומים בטבלה הבאה:

	כוכב חמה	נוגה	כדור הארץ	מאדים	צדק	שבתאי	אורנוס	נפטון
סמל
מסה (1024 ק"ג)	0.330	4.87	5.97	0.642	1899	568	86.8	102
מסה יחסית לכדור הארץ	0.055	0.816	1	0.107	318	95.1	14.5	17.1
קוטר (ק"מ)	4,878	12,104	12,756	6,794	142,984	120,536	51,118	49,528
קוטר ביחס לכדור הארץ	0.382	0.949	1	0.533	11.2	9.45	4.01	3.88
צפיפות (גרם לסמ"ק)	5.427	5.243	5.515	3.933	1.326	0.687	1.270	1.638
מהירות מילוט (ק"מ/שנייה)	4.3	10.4	11.2	5.0	59.5	35.5	21.3	23.5
משך הסיבוב סביב הציר (שעות)	1,407.6	5,832.5-	23.93	24.6	9.9	10.7	17.2-	16.1
אורך היממה (שעות)	4,222.6	2,802.0	24.0	24.7	9.9	10.7	17.2	16.1
מרחק מהשמש (106 ק"מ)	57.9	108.2	149.6	227.9	778.6	1,433.5	2,872.5	4,495.1
מרחק מהשמש (AU)	0.39	0.72	1.00	1.52	5.20	9.58	19.20	30.05
משך הסיבוב סביב השמש (ימים)	87.9691	224.7	365.25636	687.0	4,331	10,747	30,589	59,800
מהירות מסלולית (ק"מ/שנייה)	47.9	35.0	29.8	24.1	13.1	9.7	6.8	5.4
נטיית מסלול יחסית למישור המילקה (°)	7.0	3.4	0.0	1.9	1.3	2.5	0.8	1.8
אקסצנטריות	0.205	0.007	0.017	0.094	0.049	0.057	0.046	0.011
נטיית ציר הסיבוב (°)	0.01	177.4	23.439281	25.2	3.1	26.7	97.8	28.3
טמפרטורה ממוצעת (מעלות צלזיוס)	167	464	15	65-	110-	140-	195-	200-
לחץ אוויר על פני השטח (בר)	0	92	1.014	0.01	?	?	?	?

ארבעת כוכבי הלכת צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון מכונים ענקי הגז. הם שונים משאר כוכבי הלכת בגודלם ובהרכבם. מסתם 0.133% מכלל מסת מערכת השמש, כך שיחד עם מסת השמש עצמה הם מרכיבים יותר מ־99.99% ממסת מערכת השמש.

השלכות חינוכיות

מודל של מערכת השמש, עם כוכבים בעלי קנה מידה ממחיש מספר היבטים לדוגמה כמה היקום הוא מקום ענקי וריק ברובו. כמה מעטים הם המקומות שמתאימים לקיום בני האדם והקושי העצום בקיום מסע בחלל והתיישבות בחלל. דבר זה יכול לפתח גם היבטים של קיימות בגלל הבנת הצורך לשמור על ספינת החלל כדור הארץ.

ריצ'רד דוקינס בדיון שלו על אם כל הבורקות מציין כי מוח שלנו התפתח כדי להבין את "עולם האמצע" - עולם בקנה מידה של עשירית המילימטר עד כמה קילומטרים. קשה לו לתפוס את החוקים המושלים בגדלים קטנים מאד (כמו השפעת מתח פנים על חרקים, תנועות בראון על חיידקים, מכניקה קוונאטית) וקשה לנו לתפוס את הדברים ברמת כוכבי לכת - מרחקים עצומים של החלל, או את תורת היחסות - לגבי עצמים שנעים מהירויות קרובות למהירות האור.

ראו גם

• ספינת החלל כדור הארץ
• אסטרונאוטיקה
• התיישבות בחלל
• תרבות מבוססת מדע

קישורים חיצוניים

• מודל מערכת השמש בוויקיפדיה באנגלית