Εργαστήριο περιστροφής και επανάστασης του πλανήτη

Όλοι οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος περιστρέφονται στους άξονες τους και περιστρέφονται σε τροχιακή διαδρομή γύρω από τον ήλιο. Ο ήλιος έχει αρκετή βαρύτητα για να επηρεάσει τη μάζα και την ορμή των πλανητικών σωμάτων. Ακόμη και τα φεγγάρια ενός πλανήτη έχουν τη δική τους περιστροφική ενέργεια και παραμένουν σταθερά σε τροχιά γύρω από τους γονικούς τους πλανήτες λόγω έλξης βαρύτητας. Η περιστροφή και η επανάσταση λαμβάνουν χώρα λόγω της βαρύτητας, της φυγοκεντρικής και της γωνιακής ορμής και συνεχίζεται από το σχηματισμό των πλανητών. Οι εργαστηριακές δραστηριότητες μπορούν να αποδείξουν τις δυνάμεις και τη συμπεριφορά της πλανητικής περιστροφής και της επανάστασης.

Η προέλευση και ο σχηματισμός του πλανήτη είναι σημαντικές επειδή η περιστροφή και η τροχιακή συμπεριφορά εξελίχθηκαν όταν οι πλανήτες πήραν σχήμα, κερδίζοντας επιφανειακή μάζα και βάρος. Οι πλανήτες ξεκίνησαν ως συσσώρευση και κατάρρευση πυκνών διαστρικών σύννεφων αερίου και υλικών σε ατομικό επίπεδο. Η συσσώρευση υλικών σχημάτισε μικρά πλανητοειδή από υλικό περιστρεφόμενου δακτυλίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο μεγαλύτερη είναι η βαρύτητα και όσο περισσότερο υλικό συλλήφθηκαν οι πρωτο-πλανήτες.

Ο ήλιος σχηματίστηκε συγκεντρώνοντας την πιο διαστρική σκόνη και αέρια, τα οποία ξεκίνησαν μια αντίδραση πυρηνικής αλυσίδας. Διαμορφώθηκε σε ένα αστέρι, ένα αυτοσυντηρούμενο πυρηνικό δυναμό τεράστιας βαρύτητας. Οι πλανήτες πήραν το σχήμα των σφαιροειδών επειδή οι εσωτερικοί τους πυρήνες προσέλκυαν και συνέλαβαν υλικό από όλες τις κατευθύνσεις. Σε κάποιο σημείο, οι πλανήτες έφτασαν σε κρίσιμη μάζα και παρέμειναν έτσι. Μερικοί πλανήτες στερεού σώματος σχηματίστηκαν, ενώ άλλες μάζες σχηματίστηκαν σε σφαιρικούς γίγαντες αερίου.

Οι δίσκοι αύξησης αερίων και υλικού που αποτελούσαν τους πλανήτες ξεκίνησαν με αργή ενέργεια περιστροφής. Καθώς κέρδισαν μάζα, η ταχύτητα περιστροφής τους αυξήθηκε δραματικά και σταδιακά έγινε ταχύτερη όσο πέρασαν δισεκατομμύρια χρόνια. Καθώς περιστρέφονταν, έπεσαν κάτω από την επίδραση του συντριπτικού ήλιου βαρυτική έλξη. Επιπλέον, υλικό που δεν καταγράφηκε από τους πλανήτες παρέμεινε σε τροχιά γύρω από αυτούς λόγω γωνιακής ορμής και έλξης βαρύτητας. Αυτές οι μικρότερες μάζες έγιναν φεγγάρια. Κατά μία έννοια, τα φεγγάρια περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο σαν τους πλανήτες, αλλά μόνο λόγω της έλξης και της βαρυτικής κλειδαριάς τους με τους γονείς τους πλανήτες.

Όλοι οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο με συστηματική σειρά στην ίδια γενική κατεύθυνση και επίπεδο, εκτός από διαταραχές και μικρές διακυμάνσεις. Ο Ποσειδώνας, ο Δίας, ο Ουρανός και ο Κρόνος περιστρέφονται γρηγορότερα στους άξονες τους επειδή περιέχουν το μεγαλύτερο μέρος της γωνιακής ορμής του ηλιακού συστήματος. Ο ήλιος περιστρέφεται μία φορά το μήνα, ενώ η περιστροφή των πλανητών γύρω από τους άξονές τους ποικίλλει. Η Αφροδίτη και ο Ουρανός περιστρέφονται γύρω από τους άξονές τους προς την αντίθετη κατεύθυνση, σε αντίθεση με τους άλλους πλανήτες. Η αντίστροφη περιστροφή της Αφροδίτης και του Ουρανού έχει αποδοθεί σε συγκρούσεις αργά στο σχηματισμό τους.

Τέσσερις μαθητές μπορούν να τοποθετηθούν πλάτη με πλάτη σε έναν κύκλο, κρατώντας φακούς προς τα έξω. Το προς τα έξω λαμπερό φως αντιπροσωπεύει τον ήλιο. Οι υπόλοιποι μαθητές μπορούν να σχηματίσουν έναν εξωτερικό κύκλο γύρω από τον ήλιο σε διαφορετικές αποστάσεις. Οι μαθητές μπορούν να περπατήσουν γύρω από το οποίο δείχνει επανάσταση. Όταν ο μαθητής γυρίσει σε κύκλο περπατώντας γύρω από τον ήλιο θα δείξει την έννοια της περιστροφής.

Ένα ζευγάρι μαθητών μπορεί να αντιπροσωπεύει τη Γη και το φεγγάρι. Η Γη μπορεί να παραμείνει σταθερή και να περιστρέφεται ενώ το φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από τη Γη. Όταν και οι δύο μαθητές κινούνται γύρω από τον ήλιο, δείχνει δύο σώματα σε επανάσταση, παρόλο που είναι ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Το αποτέλεσμα είναι μια συνδυασμένη επανάσταση και περιστροφή ενός γονικού σώματος και φεγγαριού. Μπορεί να προκύψει συζήτηση για την ίδια συμπεριφορά με τους μεγαλύτερους πλανήτες, τον Κρόνο και τον Δία, που έχουν πολλά φεγγάρια.

Δείξτε ότι το φως, που αντιπροσωπεύεται από τέσσερις μαθητές όπως στην Ενότητα 5, λάμπει προς τα έξω για να χτυπήσει το πρόσωπο του περιστρεφόμενοι πλανήτες, αλλά καθώς περιστρέφονται οι πλανήτες, μόνο ένα μέρος των σφαιρών τους δέχεται άμεσο φως για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα Η επιφάνεια του πλανήτη που δέχεται το φως του ήλιου είναι γνωστή ως "ημέρα". Επίσης, εάν όλοι οι φακοί που αντιπροσωπεύουν τον ήλιο είναι απενεργοποιημένα, δείχνει ότι οι πλανήτες φωτίζονται πραγματικά από τον ήλιο και δεν έχουν εσωτερικό φως πηγή.

Γέρνοντας μια φουσκωτή σφαίρα περίπου 23,5 μοίρες, μπορεί να αποδειχθεί στους μαθητές ότι η Γη δεν περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της με ευθεία πάνω και κάτω μορφή. Η κλίση της Γης κάνει τις εποχές δυνατές. Μια εξήγηση μπορεί να δοθεί για καθέναν από τους άλλους πλανήτες, οι οποίοι έχουν διαφορετικές κλίσεις. Όταν όλοι οι μαθητές κινούνται γύρω από τον ήλιο ενώ περιστρέφονται αργά, δείχνει ότι όλοι οι πλανήτες παραμένουν σε συνεχή κίνηση όλη την ώρα. Κανένας από τους πλανήτες ή τα φεγγάρια δεν παραμένει ακίνητος, εκτός από τον ήλιο.