Обычно дети знакомятся с Солнечной системой как со списком названий: планеты по порядку, одна за другой. Интереснее становится, когда видно, насколько планеты разные, и можно подержать модель в руках. Здесь собраны факты NASA о Солнечной системе для детей, ответ на вопрос о «девяти планетах» и то, что говорят исследования об усвоении размеров и масштаба, с источниками.
Коротко
- NASA сообщает: «в нашей Солнечной системе восемь планет и пять карликовых планет». Плутон долго считался девятой планетой, пока в 2006 году Международный астрономический союз не переклассифицировал его в карликовую планету.
- Планеты очень разные: NASA указывает диаметр Юпитера 142 984 км и Меркурия 4 879 км, а сутки длятся от примерно 10 часов на Юпитере до месяцев на Меркурии и Венере.
- Размеры и расстояния трудно представить. В исследовании 2018 года почти половина проверенных норвежских школьников средних классов считала, что планеты больше звёзд.
Планеты по порядку
NASA перечисляет планеты по порядку от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Первые четыре — внутренние планеты. По словам NASA, их «также называют планетами земной группы, потому что у них твёрдая поверхность». Внешние четыре — гиганты без твёрдой поверхности. Юпитер и Сатурн — газовые гиганты, а Уран и Нептун — ледяные гиганты.
Солнце — безусловно самый большой объект в этой семье. Википедия пишет, что на него приходится «99,86 % всей массы Солнечной системы». Планеты по сравнению с ним малы.
Какого размера каждая планета?
Это данные NASA о диаметре каждой планеты из её справочной таблицы планет. Столбцы построены в одном масштабе, так что видна разница между маленькими каменными планетами и гигантами.
- Меркурий4 879 км
- Венера12 104 км
- Земля12 756 км
- Марс6 792 км
- Юпитер142 984 км
- Сатурн120 536 км
- Уран51 118 км
- Нептун49 528 км
Источник: NASA Goddard Space Flight Center, Planetary Fact Sheet.
Сутки на каждой планете
Детям это нравится больше всего. В справочной таблице NASA для каждой планеты указана «продолжительность суток». Она определена как среднее время, за которое Солнце переходит от полудня к полудню на экваторе, то есть это сутки в том виде, как их увидел бы человек, стоящий там.
| Планета | Продолжительность суток (часы) | Расстояние от Солнца (млн км) |
|---|---|---|
| Меркурий | 4 222,6 | 57,9 |
| Венера | 2 802,0 | 108,2 |
| Земля | 24,0 | 149,6 |
| Марс | 24,7 | 228,0 |
| Юпитер | 9,9 | 778,5 |
| Сатурн | 10,7 | 1 432,0 |
| Уран | 17,2 | 2 867,0 |
| Нептун | 16,1 | 4 515,0 |
Наш расчёт, не данные NASA: 4 222,6 часа — это примерно 176 земных суток на одни сутки Меркурия, а 2 802 часа — примерно 117 на сутки Венеры. У самой большой планеты, Юпитера, самые короткие сутки — 9,9 часа. NASA также отмечает, что Венера вращается в обратную сторону по сравнению с Землёй.
Девять планет или восемь? Что случилось с Плутоном
Многих из нас учили, что планет девять. NASA сообщает, что Клайд Томбо открыл Плутон в 1930 году и что его долго считали девятой планетой. Потом астрономы нашли похожие миры в далёком поясе Койпера.
В 2006 году Международный астрономический союз (МАС), всемирная организация астрономов, принял официальное определение планеты, и, по словам NASA, в том же году Плутон был переклассифицирован в карликовую планету. По краткому изложению NASA, планета должна обращаться вокруг Солнца, быть в основном круглой и иметь достаточно гравитации, чтобы очистить свою орбиту от других объектов сопоставимого размера. Плутон не соответствует третьему правилу. Википедия датирует это решение 24 августа 2006 года (резолюция 6A). Сейчас NASA насчитывает пять карликовых планет: Цереру, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эриду.
Так что когда кто-то говорит «девять планет», он либо использует счёт до 2006 года, либо считает Плутон дополнительным миром. В таблице NASA Плутон по-прежнему есть: сутки 153,3 часа и диаметр 2 376 км, намного меньше любой из восьми планет.
Почему физическая модель помогает представить масштаб
Размеры и расстояния — самое трудное. Раджпаул с коллегами проверяли норвежских школьников средних классов и студентов — будущих учителей в журнале Physical Review Physics Education Research (2018). В аннотации сообщается, что даже после обучения многие люди «придерживались ошибочных взглядов и представлений о размерах, расстояниях и природе основных астрономических объектов». В связанной статье журнала Physics добавлено, что почти половина школьников средних классов считала планеты больше звёзд и что показать Солнце и планеты в правильном масштабе на рисунках непросто.
Исправляет ли это модель в руках? Этого мы утверждать не можем. Ни в одном из открытых нами исследований коробку с Солнечной системой не проверяли. Ближайшее, что мы нашли, — статья Контры с коллегами 2015 года в Psychological Science: в рандомизированном эксперименте на занятии краткий физический опыт с силами, лежащими в основе момента импульса, «значительно улучшил результаты теста» по сравнению с простым наблюдением. Это были студенты колледжа и тема из физики, так что это намёк на пользу практического обучения вообще, а не обещание.
Космические игрушки для детей: на что смотреть
Хорошая модель даёт ребёнку занятие: назвать каждую планету, расставить их по порядку, подержать в руках. Если важен масштаб, проверьте, заявлено ли, что игрушка выполнена в масштабе. Многие нет, и наша тоже этого не заявляет.
Что выбрали бы мы
Наша коробка Nine Planets Crystal Solar System (хрустальная Солнечная система из девяти планет) создана как раз для этой практической части. На странице товара сказано: откройте деревянную коробку, и планеты лежат в ложементе из чёрного поролона под крышкой с напечатанным ночным небом и названием каждой планеты. Достаньте одну, покатайте в ладони, найдите её название на крышке и верните на место. Планеты — это яркие хрустальные камни, у каждого свой цвет и рисунок. У коробки откидная крышка и латунная застёжка, а в поролоновом ложементе есть место для каждой планеты.
Два честных замечания. На странице не указано, каким девяти небесным телам соответствуют камни, и не сказано, что камни пропорциональны настоящим планетам, поэтому мы не утверждаем ни того, ни другого. Кроме того, в наборе есть мелкие камни: держите их подальше от детей младше 3 лет.
Если ребёнку нравятся настоящие камни, в нашем Gemstone Advent Calendar (адвент-календаре с камнями) за каждой из 24 дверок лежит галтованный самоцвет или минерал (рекомендуемый возраст 6+, мелкие детали, не для детей младше 3 лет).
Источники
- Planets, NASA Science: восемь планет по порядку от Солнца, внутренние (земной группы) планеты и гиганты, пять карликовых планет.
- Planetary Fact Sheet, NASA Goddard Space Flight Center: диаметры, продолжительность суток и расстояние от Солнца для каждой планеты и для Плутона.
- Planetary Fact Sheet notes, NASA Goddard: что означают продолжительность суток и отрицательное вращение.
- Dwarf Planets, NASA Science: определение МАС 2006 года, три правила, переклассификация Плутона, Томбо в 1930 году.
- Dwarf planet, Википедия: резолюция 6A, 24 августа 2006 года.
- Solar System, Википедия: на Солнце приходится 99,86 % массы системы.
- Rajpaul et al., Physical Review Physics Education Research 14, 020108 (2018) и Astronomy Students Not Learning the Basics, журнал Physics: ошибки в представлениях о размерах и расстояниях даже после обучения; почти половина школьников средних классов считала планеты больше звёзд.
- Physical experience enhances science learning, Kontra et al., Psychological Science, 2015 (PubMed): практический опыт улучшил результаты теста на занятии по физике в колледже.
