מעבדת סיבוב ומהפכת כוכבי הלכת

כוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו מסתובבים כולם על ציריהם וסובבים במסלול מסלולי סביב השמש. לשמש יש כוח משיכה מספיק בכדי להשפיע על המסה והמומנטום של הגופים הפלנטריים. אפילו לירחים של כוכב לכת יש אנרגיה סיבובית משלהם, והם נשארים קבועים במסלול סביב כוכבי הלכת האב בגלל משיכת הכבידה. סיבוב ומהפכה מתרחשים בגלל כוח המשיכה, הצנטריפוגלי והמומנטום הזוויתי, והוא נמשך מאז שנוצרו כוכבי הלכת. פעילויות מעבדה יכולות להדגים את הכוחות וההתנהגות של סיבוב ומהפכה פלנטרית.

מקור היווצרות הפלנטה חשוב מכיוון שסיבוב והתנהגות מסלולית התפתחו כאשר כוכבי הלכת התגבשו, והעלו מסת ומשקל פני השטח. כוכבי הלכת החלו כהצטברות והתמוטטות של ענני גז וחומרים בין כוכבים צפופים ברמה האטומית. צבירת החומרים יצרה פלנטואידים קטנים מתוך חומר טבעת מסתובב. ככל שהמסה הייתה גדולה יותר, כך כוח הכבידה גדל וכוח הכבדים יותר תפס.

השמש נוצרה על ידי איסוף האבק והגזים הבין כוכביים ביותר, שהחלה בתגובת שרשרת גרעינית. הוא התגבש לכוכב, דינמו גרעיני שמקיים את עצמו בכוח המשיכה העצום. כוכבי הלכת קיבלו צורה של ספרואידים מכיוון שהליבות הפנימיות שלהם משכו ותפסו חומר מכל הכיוונים. בשלב מסוים, כוכבי הלכת הגיעו למסה קריטית ונשארו כך. כמה כוכבי לכת של גוף מוצק קיבלו צורה ואילו המונים אחרים נוצרו לענקי גז כדוריים.

דיסקי ההצטברות של גזים וחומר שהרכיבו את כוכבי הלכת החלו באנרגיית סיבוב איטית. ככל שהם צברו מסה, מהירות הסיבוב שלהם עלתה בצורה דרמטית ובהדרגה נעשתה מהירה יותר ככל שעברו מיליארדי שנים. כשסיבבו הם נפלו בהשפעת גורמי השמש המכריע משיכת כוח משיכה. בנוסף, חומר שלא נלכד על ידי כוכבי הלכת נותר במסלול סביבם בגלל המומנטום הזוויתי ומשיכת הכבידה. המונים קטנים יותר אלה הפכו לירחים. במובן מסוים, הירחים מקיפים סביב השמש כמו כוכבי הלכת, אך רק בגלל משיכתם ונעילת הכבידה שלהם עם כוכבי הלכתם ההורים.

כוכבי הלכת כולם סובבים סביב השמש בסדר שיטתי באותו כיוון ומישור כללי, למעט הפרעות ותנודות קטנות. נפטון, צדק, אורנוס ושבתאי מסתובבים מהר יותר על ציריהם מכיוון שהם מכילים את מרבית המומנטום הזוויתי של מערכת השמש. השמש עושה סיבוב אחד פעם בחודש ואילו סיבוב כוכבי הלכת סביב ציריהם משתנה. ונוס ואורנוס מסתובבים סביב ציריהם בכיוון ההפוך, בניגוד לכוכבי הלכת האחרים. הסיבוב ההפוך של ונוס ואורנוס יוחס להתנגשויות המאוחרות בהיווצרותן.

ניתן להציב ארבעה תלמידים גב אל גב במעגל, כשהם מחזיקים פנסים מכוונים החוצה. האור הזוהר כלפי חוץ מייצג את השמש. שאר התלמידים יכולים ליצור מעגל חיצוני סביב השמש במרחקים שונים. התלמידים יכולים להסתובב בין מה שמפגין מהפכה. לגרום לתלמיד להסתובב במעגל בזמן שהוא מסתובב בשמש יראה את המשמעות של סיבוב.

זוג תלמידים יכול לייצג את כדור הארץ ואת הירח. כדור הארץ יכול להישאר קבוע ולסובב בזמן שהירח מסתובב סביב כדור הארץ. כששני התלמידים נעים סביב השמש, זה מדגים שני גופים במהפכה, למרות שהם בלתי תלויים זה בזה. התוצאה היא מהפכה משולבת וסיבוב של גוף הורה וירח. ניתן להעלות דיון על אותה התנהגות עם כוכבי הלכת הגדולים ביותר, שבתאי ויופיטר, שיש להם ירחים מרובים.

הוכיח כי האור, המיוצג על ידי ארבעה תלמידים כמו בסעיף 5, זורח כלפי חוץ כדי להכות את פניו של ה כוכבי לכת מסתובבים, אבל שככל שכוכבי הלכת מסתובבים, רק חלק מכדוריהם מקבלים אור ישיר עבור ספציפי כמות הזמן. פני כדור הארץ המקבלים את אור השמש מכונים "יום". כמו כן, אם כל הפנסים המייצגים את השמש כבויים, זה מראה שכוכבי הלכת מוארים באמת על ידי השמש ואין להם אור פנימי מָקוֹר.

על ידי הטיית כדור מתנפח בכ- 23.5 מעלות, ניתן להראות לתלמידים שכדור הארץ אינו מסתובב סביב צירו באופן ישר למעלה ולמטה. הטיה של כדור הארץ מאפשרת את עונות השנה. ניתן לתת הסבר לכל אחד מכוכבי הלכת האחרים, שיש בהם נטיות שכולן שונות. כשכל התלמידים נעים סביב השמש תוך כדי הסתובבות איטית, זה מראה שכל כוכבי הלכת נשארים בתנועה מתמדת כל הזמן. אף אחד מכוכבי הלכת או הירחים לא נשאר נייח, למעט השמש.