Макет вращения луны земли солнца

Макет вращения луны земли солнца

БлогNot. Простая модель «Солнце, Земля и Луна» на Javascript

Простая модель «Солнце, Земля и Луна» на Javascript

Простая — значит, буквально на 3 картинках и одной канве. Правда, Луна, как видно «прячется» в тени Земли от Солнца, это единственное усложнение, чтобы показать принципы дальнейшей модификации примера.

Подход к позиционированию картинок использован «самый современный», то есть, мы не пересчитываем «вручную» полярные координаты в декартовы, а используем возможности яваскрипта по переносу, сдвигу и повороту плоской системы координат. С учётом всего этого, сделать скрипт с вращающимися вокруг Солнца Землёй и Луной не сложнее, чем идущие часики со стрелками.

Размер канвы в теге предполагается квадратным, хотя и не обязательно, картинки также лучше использовать квадратные. Исходник, который можно сохранить в формате файла .html , предполагает, что картинки с именами sun.png , earth.png и moon.png находятся в той же папке, что и сам скрипт. Если нужно, это легко изменить.

Числовые константы в скрипте тоже можно менять, но я был бы с этим поосторожнее, ведь мы пересчитываем всё в целые пиксельные координаты и, например, при неудачном сочетании скоростей Земли и Луны последняя может где-то «запрыгать».

Все действия по рисованию Земли подробно закомментированы, остальное, думаю, будет ясно по аналогии 🙂

Помните также, что модель с неподвижным Солнцем в середине имеет к реальности не очень много отношения, а на самом деле наша Солнечная система движется примерно вот так:

Какими будут расстояния от Земли до Солнца и ближайшей звезды, если мы решим соблюдать масштабы для объектов и расстояний между ними?

Подсчитать это несложно. Представим, что Землю мы изобразили крошечной пылинкой или маковым зёрнышком с диаметром 0,5 мм (реальный диаметр Земли, напомним,

Тогда Солнце, имеющее диаметр примерно 1390600 км, будет размером примерно с шар бильярда-американки (диаметр такого шара 57 мм, а диаметр Солнца в этом масштабе станет порядка 54,5 мм). Положить этот бильярдный шар нужно будет почти на 6 метров от пылинки (150000000 км от Земли до Солнца или примерно 5,88 м в нашем масштабе).

Где будет находиться ближайшая к нам звезда, например, Альфа Центавра, имеющая схожий с Солнцем размер и отстоящая от него на

39900000000000 км? Увы, даже не на соседней улице. Расстояние до неё в нашем масштабе составит около 1565 км и будет соответствовать расстоянию от Новосибирска до Челябинска.

08.02.2018, 13:25; рейтинг: 4196

Источник

Модель земли и солнца. (ТЕЛЛУРИЙ)

ЦЕНА: 3 500 рублей.

Школьная демонстрационная модель

Теллурий (Модель Солнце-Земля-Луна)

— динамическая модель, показывающая вращение луны и земли вокруг солнца и луны вокруг земли одновременно.

Позволяет понять механизм вращения, его специфику, научить ребенка самостоятельно определять цикличность.

Теллурий наглядно демонстрирует как происходят солнечные и лунные затмения.
Технические характеристики, комплектность:
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), см………….. 28*20*19
Вес, кг, не более………………………………………………………………… 2,7

В комплект входят:

теллурий – 1 шт.,
подставка – 1 шт.,
батарейки (1,5 В) – 2 шт., (не всегда в комплекте)
руководство по эксплуатации – 1 шт.

Прибор закрепляется в подставке при помощи винта.
Модель Солнца – шар со съемной верхнего полушария. В нижнем полушарии установлена лампочка с глазком, через который свет Солнца падает на модель Земли и ее спутник луну.

Лампа находящиеся в солнце включается кнопкой под его основанием и питается от 3В,. Чтобы поменять батарейки, снимается крышка «Солнца» (она закреплена штырями).
Глобус Земли насажен на ось, наклоненную к плоскости земной орбиты под углом 66,5°. Вся система передач теллурия устроена так, что при обращении профильной штанги вокруг подставки против часовой стрелки глобус также вращается против часовой стрелки. Ось глобуса держит неизменное направление в пространстве, что дает возможность демонстрировать смену времен года: Зима, Весна, Лето, Осень.
Луна вращается одновременно с движением Земли также против часовой стрелки.

За один оборот Земли вокруг Солнца Луна делает 12 оборотов вокруг Земли, что соответствует двенадцати месяцам в году.

Источник

Как вращаются Земля, Луна и Солнце

Луна, Земля, Солнце — три важнейших небесных тела, определяющих существование человечества. Первое поддерживает стабильность вращения нашей планеты, влияет на приливы и отливы, второе — наш родной дом, а третье обеспечивает поступление к нам тепла и света.

Размеры Солнца и Луны

Для понимания природы солнечных затмений нужно знать, во сколько раз Луна меньше Солнца. Диаметр центральной звезды нашей системы составляет 1,4 млн км, аналогичный параметр земного спутника — почти 3,5 тыс. км, разница составляет примерно 400 раз.

В то же время Луна находится ближе к Земле, почти в те же 400 раз (при нахождении этих объектов в некоторых точках относительно планеты): на расстоянии около 385 тыс. км, в то время как дистанция от нас до центра Солнечной системы равна 150 млн км.

И хотя светило расположено от нас намного дальше, чем спутник, земному наблюдателю они часто кажутся на небе равными по величине.

Это и есть объяснение солнечных затмений: спутник полностью или частично перекрывает собой Солнце.

Смена лунных фаз

В разных положениях Солнца, Земли и Луны относительно друг друга светлую часть нашего спутника мы видим по-разному.

Части, освещенные светом центральной звезды, называются лунными фазами, это:

• новолуние;
• первая четверть;
• полнолуние;
• последняя четверть.

Иногда выделяют 2 промежуточные фазы: растущую (молодую) и убывающую (стареющую) луну.

Во время новолуния спутник земному наблюдателю не виден, потому что находится между планетой и Солнцем, и к планете обращена его темная сторона, не освещенная звездой. Некоторое свечение лунного диска в этот период все же можно заметить, оно имеет характерный пепельный оттенок, который небесному телу придает солнечный свет, отраженный от Земли.

Через два дня наступает фаза растущей луны, или неомения — это первое после новолуния появление объекта на небе, когда он имеет вид узкого серпа. С каждым днем он увеличивается в размерах и через 7 суток принимает вид полукруга, появляющегося вскоре после заката на западе или юго-западе.

Относительно светила Луна в этой фазе расположена на 90° в восточном направлении, ее видно только вечером и в первой половине ночи.

Через 2 недели после начала лунного цикла наступает полнолуние: Луна расположена в противостоянии с нашей звездой, в сторону Земли обращено все ее освещенное полушарие. Она восходит в момент захода солнца, видна всю ночь и заходит на рассвете.

Еще через неделю начинается фаза последней четверти: спутник имеет вид полукруга, видимого в восточной части неба во второй половине ночи и перед восходом.

Он будет постепенно уменьшаться в размерах и в последние дни примет вид тонкой буквы «С».

Все указанное справедливо для наблюдения из северного полушария Земли. В южном полушарии положения серпа и полукруга противоположные: букву «С» напоминает не убывающий, а растущий месяц.

Совсем иной вид спутник в разных фазах имеет на экваторе, там положение его освещенной части не вертикальное, а горизонтальное. Например, стареющая луна имеет вид узкой лодки, расположенной в нижней половине диска.

Для расчетов принята продолжительность каждой из 4 основных лунных фаз в 7,38 земных дней, но их фактическая длительность постоянно немного меняется из-за вытянутости орбиты спутника и непостоянства его орбитальной скорости.

Так как лунный месяц короче большинства земных (29,5 дней вместо 30 или 31), 1 раз в год в календарном месяце может случиться второе полнолуние. Это явление получило название «Голубая Луна».

Такое наименование обусловлено не изменением оттенка земного спутника, а происхождением из английского фразеологизма «Однажды при голубой луне», смысл которого можно трактовать как «После дождичка в четверг», т. е. никогда. Голубой цвет сателлит может принимать, но это явление крайне редкое и объясняется оптическим эффектом.

Орбитальные характеристики Луны, Земли и Солнца, схема взаимного вращения

Луна совершает 3 вида движений:

• вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот примерно за 27,3 земных дней;
• обращается вокруг нашей планеты по эллиптической орбите с точно таким же (27,3 суток) периодом;
• обращается вокруг Солнца в связке «Земля-Луна».

Равенство периодов собственного вращения и обращения Луны вокруг Земли объясняет, почему она всегда повернута к нам одной стороной.

Земля совершает 2 вида движения: вокруг своей оси и вокруг Солнца. В первом случае движение происходит в направлении с запада на восток, и это явление объясняет смену времени суток. На освещенной половине земного шара наблюдается день, а на обратном — ночь.

Каждый такой оборот называется сутками, он длится 23 часа 56 минут и несколько секунд, но для расчетов длительность этого периода принята равной 24 часа.

Вращение планеты вокруг Солнца происходит по эллиптической орбите, среднее расстояние от центральной звезды — около 149,6 млн км, орбитальная скорость — в среднем 29,8 км/с. При этом в перигелии (ближайшей к светилу точке) Земля движется быстрее, со скоростью более 30 км/с, а в самой удаленной позиции (афелии) — медленнее 29,3 км/с.

За время 1 полного витка вокруг Солнца планета делает 365,25 собственных оборотов — это количество дней в 1 астрономическом году. Календарный аналогичный период, в котором сутки приняты равными 24 часам, длится 365 дней, но через каждые 3 годовых срока в календарь добавляется четвертый особый — високосный, с дополнительным 366-м днем.

Солнце неподвижно относительно Земли, но оно также не стоит на месте, а вращается вокруг центра галактики, и 1 такой оборот занимает 220-230 млн лет.

За время своего существования светило успело совершить только 20 полных витков вокруг Млечного Пути.

Ученые отводят нашей звезде срок жизни от сегодняшнего дня 7 млрд лет, за которые она сделает еще примерно 30 таких оборотов.

Линейная скорость движения Солнца в пространстве — 200-220 км/с. Направление его пути называется апекс, оно перемещается в направлении созвездия Геркулес.

Кроме того, светило вращается вокруг собственной оси, ученые определили это по изменению положения пятен на нем. Передвигается оно не как твердая модель: вращение на экваторе быстрее, по направлению к полюсам движение замедляется. Это касается лишь поверхности и массы, близкой к ней.

Внутренние слои и солнечное ядро при вращении ведут себя как классическое твердое тело. Похоже вращаются газовые гиганты Сатурн и Юпитер. Один полный виток вокруг оси Солнце совершает за 25,4 земных дней, его ось не вертикальная, а наклонена на 7°.

Источник

Красивая и познавательная анимация: случаи кругового движения и колебаний

В своей предыдущей статье я рассказывал, как я делал анимацию планет Солнечной системы для своего сына. Спасибо всем за оставленные там отзывы и «теплый» прием. Сегодня я подготовил еще несколько интересных анимаций, условно объединенных под тему «круговое движение и колебания». Другими словами, то, что описывается с помощью косинусов и синусов.

Для отрисовки я использовал javascript и canvas. Для каждого примера дана ссылка, где вы можете всё внимательно посмотреть. Можно заглядывать в исходный код, можно копировать себе — я не буду возражать. Материал вполне может пригодиться на занятиях и факультативах по физике, математике или информатике.

Траектория Луны

Давайте начнем с небесной механики. Мой любимый вопрос для школьников: «Земля движется [почти] по кругу вокруг Солнца, а Луна — по кругу вокруг Земли. Как выглядит траектория Луны в системе отсчета Солнца?» Я надеюсь, что уважаемые читатели окажутся более подготовленными и не начнут рисовать подобные «завитушки»:

Хотя такая траектория и подходит под здравый смысл, но конкретно с Луной так не бывает. На самом деле, Земля «несется» по орбите, а Луна, как привязанная, оказывается то слегка слева, то слегка справа. Действительно: орбитальная скорость Земли

30 км/с, Луны — примерно 1 км/с. Очевидно, что скорости Луны никак не хватает, чтобы она могла двигаться в противоположную сторону. Более точное объяснение связано с расчетом действующих на Луну сил (со стороны Земли и Солнца) и того, куда направлен радиус кривизны траектории (оставлю это на самостоятельное изучение).

Итак, по теории вроде бы понятно. Но всё равно остается некоторая недосказанность. Хочется посмотреть, как оно есть на самом деле. Давайте сделаем модель в масштабе 1 пиксель = 30000 км. Это компромиссный вариант, чтобы орбиты были различимы, хотя масштаб картинки все равно получается огромным: 15000*15000 пикселей. На анимации движение Земли и Луны описывается законами кругового движения: голубая траектория для Земли, и черная для Луны. Сделав отрисовку, можно посмотреть на итог. Видно, насколько малы общие отклонения орбиты Луны от орбиты Земли. Вот для примера малый фрагмент картинки:

Так что имеющие в интернете рисунки крайне искажены, нужно об этом помнить.

Кстати, ради интереса можно сделать такую же анимацию с каким-нибудь спутником Юпитера. По идее, там уже должны получаться «завитушки».

Фигуры Лиссажу

Когда-то давно, когда я учился в новосибирской физматшколе, у нас была лабораторная работа «Фигуры Лиссажу», как и положено, с генераторами и советским осциллографом. Выглядело это основательно и интересно. В зависимости от частот сигналов, подаваемых на входы, на экране осциллографа получаются различные фигуры:

По сути, каждая фигура представляет собой сложение двух одновременных колебаний — по оси X и по оси Y. Частоты этих колебаний могут соотноситься как 1:1 (одно колебание по X, одно по Y; могут получаться окружность, эллипс или прямая), 1:2 (одно по X, два по Y; получаются парабола или «седло»), 1:3, 2:3 (более сложные фигуры) и так далее — думаю, принцип вы поняли. Подробную теоретическую основу вы можете найти в Википедии, а я подготовил отдельную страницу, где можно «поиграться» с разными коэффициентами.

Интересным параметром является сдвиг фазы между колебаниями. Если его непрерывно менять, то фигура «оживает» — начинает вращаться. Здесь моим любимым вопросом является такой: «а в какую сторону она вращается?» Кто-то говорит, что в одну сторону, кто-то — что в другую, а вообще можно «переключать» направление вращения прямо на ходу. Это чисто вопрос восприятия. Попробуйте и вы так сделать.

Усложним нашу анимацию, добавив в нее еще и затухание. В этом случае точка постепенно «падает» в центр, но, опять же, по замысловатой и довольно красивой траектории.

Кстати, подобное можно сделать и вживую. Как советуют в одной книге, нужно сделать цилиндр с малым отверстием внизу, насыпать туда манки, подвесить в дверной проем и качнуть. Высыпающася манка как раз и будет рисовать затухающую фигуру Лиссажу.

Спирограф

Игрушка из детских воспоминаний, когда я, будучи в возрасте 6-7 лет, рисовал узоры в гостях у бабушки:

Если вдруг кто-то, по какому-то неслыханному стечению обстоятельств, не знаком с этим чудом, то бегом в Википедию. Мы же посмотрим на страницу с анимацией. Параметров, как и в реальном спирографе, всего три: радиусы малого/большого круга и расстояние от точки до центра малого круга. Но их разные комбинации дают огромное количество узоров (примеры вы видели в начале этой статьи).

Кстати, у скрипта обнаружилась одна интересная особенность: в нем можно задавать такие комбинации, которые в реальном спирографе просто невозможны – например, сделать внутренний круг больше внешнего, или вообще вынести отверстие за пределы внутреннего круга. Программа позволяет придумывать всё, что угодно.

Результаты

Давайте подведем итог. Как видите, наши анимации находятся на стыке физики и информатики. Хорошо и интересно прочитать про Луну или те же фигуры Лиссажу, но вдвойне хорошо и интересно — увидеть это на экране и «поиграться» с параметрами. Конечно, если есть реальные объекты для получения результата, то, разумеется, нужно пользоваться им (например, электронные приборы — генераторы, осциллограф — для наблюдения фигур Лиссажу). Я вообще сторонник «работать руками». Но часто нет ничего подходящего — в таких случаях выручает анимация на компьютере.

Еще я хотел бы отдельно отметить эстетическую составляющую. Природа, по моему личному убеждению, невероятно красива в своей сути. Согласитесь, приятно смотреть на короткую и простую формулу, которая описывает целый класс явлений. Или, опять же, на графическое представление какой-то формулы (как со спирографом). А, например, силовые линии магнитного поля? А результат столкновения частиц? Помню, в университете мы тоже рисовали решения дифференциальных уравнений — даже там были свои изящество и красота. Если вы всё это знаете и понимаете, о чем я говорю — давайте пожмем друг другу руки. А если вы только сейчас заинтересовались этим — для вас всё только начинается. Сегодня был первый шаг.

Источник