Laboratorio di Rotazione e Rivoluzione dei Pianeti

I pianeti del nostro sistema solare ruotano tutti sui loro assi e ruotano in un percorso orbitale attorno al sole. Il sole ha una gravità sufficiente per influenzare la massa e la quantità di moto dei corpi planetari. Anche le lune di un pianeta hanno la loro energia di rotazione e rimangono fisse in orbita attorno ai loro pianeti genitori a causa dell'attrazione gravitazionale. La rotazione e la rivoluzione avvengono a causa della gravità, del momento centrifugo e del momento angolare, ed è in corso da quando si sono formati i pianeti. Le attività di laboratorio possono dimostrare le forze e il comportamento della rotazione e della rivoluzione planetaria.

L'origine e la formazione dei pianeti sono importanti perché la rotazione e il comportamento orbitale si sono evoluti quando i pianeti hanno preso forma, guadagnando massa superficiale e peso. I pianeti sono iniziati come un accumulo e collasso di dense nubi interstellari di gas e materiali a livello atomico. L'accrescimento dei materiali ha formato piccoli planetoidi dal materiale dell'anello rotante. Più grande è diventata la massa, maggiore è la gravità e più materiale catturato dai proto-pianeti.

Il sole si è formato raccogliendo la maggior parte della polvere e dei gas interstellari, che hanno avviato una reazione nucleare a catena. Si formò in una stella, una dinamo nucleare autosufficiente di immensa gravità. I pianeti hanno assunto la forma di sferoidi perché i loro nuclei interni attiravano e catturavano materiale da tutte le direzioni. Ad un certo punto, i pianeti hanno raggiunto la massa critica e sono rimasti tali. Alcuni pianeti a corpo solido hanno preso forma mentre altre masse si sono formate in giganti gassosi sferici.

I dischi di accrescimento di gas e materiale che componevano i pianeti iniziarono con un'energia di rotazione lenta. Man mano che guadagnavano massa, la loro velocità di rotazione aumentava drammaticamente e diventava gradualmente più veloce man mano che passavano miliardi di anni. Mentre ruotavano, caddero sotto l'influenza del sole opprimente spinta gravitazionale. Inoltre, il materiale che non è stato catturato dai pianeti è rimasto in orbita attorno a loro a causa del momento angolare e dell'attrazione gravitazionale. Queste masse più piccole divennero lune. In un certo senso, le lune orbitano attorno al sole come i pianeti, ma solo a causa della loro attrazione e del loro blocco gravitazionale con i loro pianeti genitori.

I pianeti ruotano tutti intorno al sole in un ordine sistematico nella stessa direzione generale e piano, eccetto per perturbazioni e piccole fluttuazioni. Nettuno, Giove, Urano e Saturno ruotano più velocemente sui loro assi perché contengono la maggior parte del momento angolare del sistema solare. Il sole compie una rotazione una volta al mese mentre varia la rotazione dei pianeti attorno al proprio asse. Venere e Urano ruotano attorno ai loro assi in direzione opposta, contrariamente agli altri pianeti. La rotazione inversa di Venere e Urano è stata attribuita a collisioni tardive nella loro formazione.

Quattro studenti possono essere posizionati uno dietro l'altro in cerchio, tenendo le torce rivolte verso l'esterno. La luce splendente verso l'esterno rappresenta il sole. Il resto degli studenti può formare un cerchio esterno attorno al sole a distanze diverse. Gli studenti possono camminare intorno a ciò che dimostra la rivoluzione. Far girare lo studente in cerchio mentre cammina intorno al sole mostrerà il significato della rotazione.

Una coppia di studenti può rappresentare la Terra e la luna. La Terra può rimanere fissa e ruotare mentre la luna ruota intorno alla Terra. Quando entrambi gli studenti si muovono intorno al sole, mostra due corpi in rivoluzione, anche se sono indipendenti l'uno dall'altro. Il risultato è una rivoluzione e una rotazione combinate di un corpo genitore e della luna. Si può sollevare una discussione sullo stesso comportamento con i pianeti più grandi, Saturno e Giove, che hanno più lune.

Dimostrare che la luce, rappresentata da quattro studenti come nella Sezione 5, risplende verso l'esterno per colpire il volto del pianeti rotanti, ma che mentre i pianeti ruotano, solo una parte delle loro sfere riceve luce diretta per uno specifico quantità di tempo. La superficie del pianeta che riceve la luce solare è nota come "giorno". Inoltre, se tutte le torce che rappresentano il sole sono spenti, mostra che i pianeti sono veramente illuminati dal sole e non hanno una luce interna fonte.

Inclinando un globo gonfiabile di circa 23,5 gradi, è possibile dimostrare agli studenti che la Terra non ruota attorno al proprio asse in modo rettilineo su e giù. L'inclinazione della Terra rende possibili le stagioni. Si può dare una spiegazione per ciascuno degli altri pianeti, che hanno inclinazioni tutte diverse. Quando tutti gli studenti si muovono intorno al sole mentre girano lentamente, mostra che tutti i pianeti rimangono in costante movimento per tutto il tempo. Nessuno dei pianeti o delle lune rimane stazionario, tranne il sole.