Kiedy opowiada się o Układzie Słonecznym zawsze trzeba używać trudnych do wyobrażenia sobie wartości. Na co dzień korzystamy z określeń
takich jak metr, kilometr, godzina, dzień, rok. Tysiące kilometrów, to już odległość
którą, pokonuje się w kilka-kilkanaście godzin poruszając pasażerskimi samolotami
odrzutowymi. Jak więc wyobrazić sobie taką odległość, którą poruszając się z
średnią prędkością 18km/s (na sekundę!), pokonuje się 9 ziemskich lat? Gdybyśmy
poruszali się tak szybko, podróż z Katowic do Lizbony zajęłaby nam 150
sekund. Lot wokół równika, dookoła Ziemi zająłby nam jedynie 30 minut (tyle ile
jadę autobusem z Rudy Śląskiej, na uczelnie w Katowicach). 30 minut wokół Ziemi, ale 9 lat do Plutona. Daje to 5 900 milionów kilometrów, czyli 5,6
godziny słonecznej.
To prowadzi do pierwszego problemu z jakim można spotkać się się gdy projektuje się
cokolwiek, co dotyczy przestrzeni kosmicznej. Będę nazywać go „problemem
skali”, a do jego analizy posłużą mi mapy Układu Słonecznego.
Centymetrowa Ziemia i podróż do sąsiedniego województwa.
 |
| foto: NASA |
Jeszcze jedno porównanie, które pomoże nam uzmysłowić
sobie jakimi odległościami operujemy: Załóżmy, że chcemy stworzyć model Układu
Słonecznego z zachowaniem skali. Za Ziemię posłuży nam mała kulka o średnicy
1cm. W odległości 30 cm umieścilibyśmy kuleczkę o średnicy
niecałych 3 mm… To ziemski Księżyc. W jakiej odległości przy tej skali
znajdowałoby się Słońce? 117 metrów dalej, a reprezentować musiałaby je kula o
średnicy 1 metra i 10 centymetrów! Ale to jeszcze nie obrazuje w żaden sposób ogromu
Układu Słonecznego. Kolejne kule musielibyśmy ustawić: Mars – 178 metrów od
Słońca, Jowisz – 600 metrów od Słońca
w tej skali. Saturn ponad kilometr – 1,11 km, Uran – 2,2 km, Neptun – 3,5 km,
Pluton, czyli owe 9 lat podróży, to blisko 4,6 km od metrowej kuli Słońca. A to
wcale nie najbardziej odległe obiekty… najdalszą Sednę, dużą planetoidę,
obecnie najodleglejszy znany nam obiekt w Układzie Słonecznym, w momencie jej
maksymalnego oddalenia od Słońca musielibyśmy umieścić… 117 km od owej metrowej kuli. Wróciliśmy więc do punktu wyjścia, bo pomimo ogromnego zmniejszenia i
sprowadzenia Ziemi do małej centymetrowej kulki umieszczonej w Katowicach wylądowaliśmy za Opolem. Nie istnieje więc sposób na umieszczenie tych
przestrzeni na jakimkolwiek arkuszu papieru (mniejszym niż stadiony) zachowując
skalę, chyba, że sprowadzimy planety do wielkości niedrukowalnych punktów i
wyrysujemy jedynie orbity tych ciał.
Powoduje to, że zawsze w przypadku map Układu Słonecznego,
coś pozostaje umowne, a coś w skali. Albo zachowana jest skala obiektów, a
odległości nie, albo odwrotnie, odległości są proporcjonalne, ale
planety są zaznaczone umownie punktami nie odpowiadającymi faktycznym stosunkom ich
średnic.
Więc jakby to tu...
Zacznij od trochę starszych przykładów...
W ramach ciekawostki prezentuję pierwszy znany szkic Układu Słonecznego według teorii heliocentrycznej, czyli pochodzący z rękopisu De revolutionibus orbium coelestium szkic Mikołaja Kopernika, poniżej wersja drukowana z pierwszego wydania tego dzieła. W czasach Kopernika nie znano Urana i Neptuna, ostatnia zaznaczona "orbita" to sfera gwiazd.
Powyższe mapy przedstawiają orbity planet i kilku większych obiektów Układu Słonecznego. Co ciekawe w pierwszym przykładzie na rysunku nie występują orbity Urana i Neptuna, choć były znane w 1880 roku, z którego prezentowana mapa pochodzi (są zresztą ujęte na rycinie z lewej strony). Inną ciekawą rzeczą jest ukazanie księżyców Jowisza i Saturna, z zachowaniem ich kolejności i odległości w skali. Płaszczynę w której orbitują te ciała reprezentuje na rycinie pozioma linia, przecinając i nakładając się na mapę US.
Druga mapa w ciekawy sposób prezentuje orbity najdalszych ciał niebieskich – autor zastosował tu wycinek koła. Stosuje też rodzaj powiększenia dla uwidocznienia detali – w lewym dolnym rogu mamy powtórzone, orbity planet wewnętrznych. Z rysunku można wyczytać także nachylenie orbit w stosunku do płaszczyzny ekliptyki (czyli płaszczyzny w jakiej znajduje się orbita Ziemi). Ponownie w dwóch odrębnych ujęciach – jednym dla planet wewnętrznych – drugim dla gazowych gigantów i innych obiektów.
Powyższy przykład pochodzi z książki 15 lat podboju kosmosu. Porównując
ten rysunek z poprzednimi, zauważa się z łatwością, że tutaj wszystko jest umowne.
Zarówno wielkość planet, Słońca jak i odległości jakie je dzielą. Dziwi mnie różnica w przedstawieniu Jowisza i Saturna w stosunku do pozostałych planet (zaznaczenie pierścieni Saturna jest bardzo często spotykanym zabiegiem, osobiście uważam to za plus. Pozwalają one nawet kompletnemu laikowi
znaleźć punkt zaczepienia. Każdy kojarzy wygląd Saturna i jego pierścienie). Niezrozumiała jest dla mnie rola przerywanej linii
ponad orbitą Plutona. To co można jednak odczytać z tej grafiki, to
przede wszystkimi kolejność planet, ich odległości od Słońca i
nachylenia do płaszczyzny ekliptyki. Ciekawy jest pomysł
połączenia obu tych elementów, a nie traktowanie ich jako odrębne części
grafiki. Na koniec, dla mniej
spostrzegawczych, ciekawy i zabawny błąd na tej grafice. W formie
rymowanej zagadki: Tańcowały dwa Urany, jeden duży, drugi mały. Skąd to i jak to się stało, pojęcia nie ma.
Wielka Encyklopedia PWN. Świetny, moim zdaniem, pomysł na zaoszczędzenie miejsca. Po co pokazywać pustą przestrzeń? Tutaj widzimy mało prawdopodobny układ planet (wszystkie cztery gazowe olbrzymy w jednej lini = marzenie astrologa) ale nie o to przecież chodzi. Ta grafika ma pokazywać kolejność planet z, co najmniej, przekonującymi proporcjami orbit (nie mierzyłem więc w gruncie rzeczy nie wiem) i informować o ich odległościach od Słońca danymi liczbowymi (przy Wenus znajdziemy literówkę). Ciekawym motywem jest Słońce przedstawione jako mocny blask, a nie rodzaj koła z promykami... Światło oświetla tylko zwróconą w kierunku Słońca część planety (poza Merkurym który omyłkowo ma cień w miejscu światła...) co ułatwia odczytanie intencji autora. Dziwne, nieprzystające do niczego rozmiary globów (choćby to, że Wenus < Mars mimo, iż w rzeczywistości sytuacja jest odwrotna) oraz wątpliwej urody rysunek pierścieni Saturna pozostawiają jednak wiele do życzenia.
Mały Ilustrowany Leksykon PWN, hasło planety. Mimo wszystko nie jest to kopalnia wiedzy na temat Układu Słonecznego. U góry znajduje się wyobrażenie US, z którego możemy wyczytać jedynie informacje o kolejności planet od słońca. Proporcje średnic są mniej-więcej zachowane (bez uwzględnienia Słońca). Za błąd uważam umieszczenie na grafice orbity księżyca – sprawia to wrażenie pierścieni i jest niekonsekwencją. Gdzie pozostałe księżyce innych planet? To co widzimy poniżej w zasadzie nie wnosi żadnych informacji, może poza tym jak daleko leży Pluton. O ile jestem w stanie uwierzyć, że odległości planet zewnętrznych zachowują skale, o tyle planet wewnętrzne są ustawione po prostu w rządku, w równych odległościach. Tak czy inaczej nie mamy możliwości odczytać odległości innych niż z Plutona na Słońce. Grafika tym bardziej nie ma sensu, że poniżej znajduje się już tabela z odległościami podanymi w mln km. Najciekawszą częścią tej grafiki jest porównanie wielkości planet i Słońca, oraz układu Ziemia-Księżyc. Jestem niestety przekonany, że został tutaj popełniony błąd w proporcjach. Jak pisałem na początku, orbita Księżyca to mniej-więcej 1/3 średnicy Słońca. Pomysł jest jednak ciekawy.
Trzy powyższe grafiki znajdziemy w tej samej publikacji, pod hasłami każdej z planet. To co mnie zainteresowało w przypadku tych grafik to system nawigacji obok wizerunku planety. Za każdym razem Ziemia zaznaczona jest na niebiesko, a dana planeta oznaczona jest kolorem czerwonym. odległości i wielkości są umowne, ale w tym przypadku nie uważam by był to problem.
Sedna! Czyli ten obiekt, o którym była mowa już we wstępie i który przy zadanej wtedy skali wylądowałby w sąsiednim województwie. Sedna jest tak nieprawdopodobnie odległym obiektem i ma tak ekscentryczną orbitę (tzn. jej orbita jest eliptyczna i silnie wydłużona, stopień tego wydłużenia nazywamy ekscentrycznością orbity), że zastosowano tutaj rodzaj oddalenia, zoom out'u, Każdy kolejny kadr oddala nas od Ziemi i Słońca. Widzimy US w coraz szerszej perspektywie. To prawdopodobnie jedyny sposób na przedstawienie jej orbity z zachowaniem skali - dzięki wielu ujęciom. Ostatni kard ukazuje Obłok Oorta, hipotetyczny pas w którym znajdować mają się miliardy, a nawet biliony obiektów krążących wokół Słońca. To z kolei pokazuje gdzie znajdują się nasz granice poznania naszego najbliższego sąsiedztwa we wszechświecie...
Wielka mapa US w postaci plakatu na ścianę. Zastosowany został tutaj podobny zabieg – zoom in na planety wewnętrzne. Inną ciekawą cechą tej mapy, jest zaznaczenia rzeczywistego położenia planet w jednym momencie tj w roku 2000 (i w roku 1990 dla planet zewnętrznych, co pozwala ocenić jaką są one w stanie pokonać odległość w ciągu dekady). Płaszczyzna ekliptyki zaznaczona jest jako dysk z promieniście rozchodzącą się siatką. Krótkie prostopadłe linie na okręgach orbit informują nas o miejscu w którym przecinają się one z tą płaszczyzną (innymi słowy: gdzie planeta zaczyna krążyć "poniżej" ziemskiego bieguna południowego, a gdzie "powyżej" północnego). Nadaje to lekkiej przestrzenności przedstawieniu.
Mówiliśmy o ekscentryczności, a więc o "jajowato" wyciągniętych orbitach, w kształcie elipsy. Taka orbita powoduje, że odległość ciała niebieskiego od Słońca zmienia się w ciągu jednego obiegu. Świetnym tego przykładem jest Sedna, która obecnie jest stosunkowo blisko Słońca, ale od lat 70 XXI wieku zacznie się od Słońca oddalać (aż za Opole). Powyższa grafika ilustruje te właśnie różnice między największym zbliżeniem i największym oddaleniem danego ciała w jego wędrówce wokół Słońca. Innymi słowy, im szerszy kolorowy pasek tym większa ekscentryczność orbity danego ciała. Ciekawą cechą tej grafiki jest zachowanie skali odległości. Widać dzięki temu jak nikłą częścią US są orbity planet skalistych, w tym Ziemi.
Na koniec ostatni obraz z cyklu "zoom out". Miejsce Ziemi we wszechświecie. Kolejno od lewej: Ziemia, Układ Słoneczny, najbliższe Słońcu gwiazdy, Słońce w Drodze Mlecznej (czyli naszej galaktyce), Lokalna Grupa Galaktyk, Supergromada w Pannie, Lokalna Supergromada, Obserwowalny Wszechświat.
Wnioski
- Dobrze jest zadać sobie pytanie Jakie informacje ma przekazywać mój schemat. Musimy pogodzić się z myślą, że wszystkiego zawrzeć się nie uda. Układ Słoneczny jest zbyt ogromną strukturą, by móc go tak po prostu opisać jednym rysunkiem (lub nawet milionem rysunków)
- Można rozważyć graficzne rozróżnienie rejonów planet zewnętrznych i wewnętrznych (kolor, lub wielkość punktów-planet) Ma to uzasadnienie w "geografii" Układu.
- Odrębnie od planet z całą pewnością należy potraktować inne obiekty US takie jak planety karłowate, planetoidy, czy komety. (np cieńsza linia orbity, inny kolor, lub natężenie koloru...)
- Postawić na zachowanie skali jednego z elementów: odległości, albo średnic obiektów. Można też rozważyć stosowanie dwóch skal w obrębie jednego rysunku – jednej skali dla orbit, drugiej dla wielkości planet. Należy jednak wyraźnie zaznaczyć to pod grafiką (podobnie jak informacje o niezachowaniu skali!)
- Saturn wygląda fajnie z pierścieniami ;) i orientuje w przestrzeni każdego laika. Zrezygnowałbym z pierścieni wokół innych gazowych gigantów. Mimo ich występowania, w powszechnej świadomości tylko Saturn posiada system pierścieni (bo są one jedynymi widocznymi z Ziemi). Wprowadza to niepotrzebny zamęt.
- Dodatkowy widok z płaszczyzny ekliptyki to prosty sposób na umieszczenie kolejnych informacji na grafice. Tym lepiej jeśli jest to rozszerzeniem widoku prostopadłego do tej płaszczyzny i oba ujęcia są ze sobą połączone (patrz ilustracja 6).
- Ujęcie z innego punktu niż prostopadły do ekliptyki, oraz stosowanie swego rodzaju "perspektywy", w mojej ocenie zaburza odbiór informacji.
- Lepiej nie zaznaczać okręgiem lub kołem czegokolwiek poza położeniem planet na linii orbity. Bezpieczniejszą opcją wydają się bardziej obce naturze formy jak kwadrat, trójkąt, czy prostopadła linia.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz