Sekali waktu saya lulus dalam fisika. Kemudian saya belajar sendiri sebagai programmer web. Sejak itu, saya terutama bekerja sebagai programmer, tetapi saya terus mencurahkan waktu untuk fisika, dan teknologi (saya menghitung atau membangun sesuatu), dan sains pada umumnya. "Perpecahan" seperti itu membawa hasil yang menarik. Ternyata beberapa fakta dalam fisika dapat dijelaskan dengan baik menggunakan pemrograman.
Dari mana datangnya pertanyaan seperti itu? Anak tertua di sekolah memiliki pelajaran tentang planet-planet tata surya. Secara umum, dia mengenal mereka, dan di langit malam kami melihat beberapa (Jupiter, Mars, Saturnus). Tetapi banyak fakta menarik yang masih di luar pemahaman. Kurangnya visibilitas, gerakan, mungkin interaktivitas. Justru kesenjangan dalam presentasi materi ini yang ingin saya isi dengan bantuan pemrograman web, mengikuti kebijaksanaan terkenal "lebih baik melihat sekali daripada mendengar seratus kali."
Seperti yang mungkin sudah Anda duga, artikel ini akan fokus pada fakta-fakta tentang tata surya (bukan hanya planet). Mari kita lihat apa yang membuat penasaran di sudut galaksi kita.
Untuk menunjukkan semua yang ditulis, saya menyiapkan sejumlah halaman web yang akan saya berikan tautannya selama percakapan. Pada artikel ini, kami menggunakan bundel
html + svg + javascript . Sederhana, mudah dimengerti, dan sangat cocok untuk tujuan kita. Jika Anda tertarik dengan cara ini atau itu berfungsi "di bawah tenda", Anda dapat dengan aman membuka dan melihat kode sumber halaman saya. Tautan ke Wikipedia juga disediakan jika Anda ingin membaca tentang sesuatu secara lebih rinci.
Eksentrisitas
Asumsi utama saat membuat halaman dikaitkan dengan eksentrisitas. Parameter ini menunjukkan tingkat pemanjangan orbit. Jika eksentrisitas adalah nol, maka ini adalah lingkaran bersih, jika dari nol menjadi satu, maka elips. Banyak orang tahu bahwa orbit Pluto jelas berbentuk elips (bahkan sebagian orbit Neptunus tumpang tindih). Jadi, keanehannya adalah 0,24. Apa yang menarik, ternyata, dan di orbit Merkurius, eksentrisitasnya adalah 0,2. Untuk planet lain, nilainya
berkisar antara 0,01 hingga 0,1 .
Agar tidak menyulitkan perhitungan dan jadwal, kami
akan lebih lanjut
mempertimbangkan orbit hanya melingkar , termasuk yang dari Merkurius. Kami akan mengecualikan Pluto dari pertimbangan, karena ia juga memiliki kecenderungan orbit - modelnya terlalu rumit. Tentu saja, svg memungkinkan Anda menggambar elips, tetapi orbit melingkar akan cukup bagi kami untuk memahami masalah dasar dan menggambar di browser.
Struktur model
Sekarang Anda dapat membuat semua yang Anda butuhkan di halaman kami. Ada elemen dalam svg yang hanya cocok untuk kita. Dengan itu, Anda bisa menggambar matahari, dan planet-planet, dan orbitnya. Penentuan posisi Matahari dan planet-planet, serta ukuran orbitnya, dihitung menggunakan javascript berdasarkan ukuran jendela browser saat ini (di sini, maaf, tetapi di browser seluler mungkin terlalu kecil). Untuk rendering, skala dihitung sehingga orbit terbesar cocok ke layar. Untuk menghitung posisi planet saat ini, periode revolusinya mengelilingi Matahari pada tahun-tahun bumi diambil.
Planet kelompok bumi
Mari kita mulai. Bagian satu, ada
empat planet bagian dalam di atas panggung. Pada halaman ini, kami "menguji" struktur html dan svg sehingga tidak ada yang bergerak di mana pun, memperdebatkan javascript. Penting untuk melakukan semuanya secara kualitatif, sehingga semua halaman berikut akan menggunakan "bingkai" yang sama.
Jadi, selesai, semuanya ditarik, planet-planet bergerak. Sekarang Anda dapat melihat hasil yang berkaitan dengan fisika (astronomi). Pertama, hubungan antara ukuran orbit, dan, kedua, antara periode revolusi, telah menjadi jelas. Perhatikan seberapa cepat Merkurius dibandingkan dengan Bumi atau Mars.
Dua lingkaran putus-putus dalam animasi membatasi
zona layak huni yang memungkinkan kehidupan. Seperti yang dikatakan Wikipedia, berbagai ilmuwan memberikan
perkiraan yang sedikit berbeda untuk perbatasannya . Kami mengambil kisaran 0,95 - 1,37 AU Animasi ini dengan jelas menunjukkan betapa beruntungnya kita, penduduk bumi, - planet kita adalah satu-satunya yang masuk ke area yang tepat.
Kami melanjutkan.
Sabuk asteroid
Bagian dua -
Jupiter yang sama di atas panggung.
Dibandingkan dengan animasi pertama di sini, kami mempercepat gerakan sebanyak 15 kali - hanya agar Jupiter memiliki kecepatan yang lebih atau kurang layak (jika tidak benar-benar mustahil untuk menunggu sampai ia membuat setidaknya satu revolusi). Nuansa ini menunjukkan
betapa lambatnya planet-planet luar bergerak dibandingkan dengan yang di dalam - setiap revolusi di sekitar matahari sudah mulai berjumlah puluhan dan ratusan tahun.
Tentu saja, kesenjangan besar antara orbit Mars dan Jupiter sangat mencolok. Pada kenyataannya, ada
sabuk asteroid - benda yang tidak bisa membentuk planet karena pengaruh gravitasi Jupiter. Sabuk ini membentang dari 2,2 ke 3,6 AU Semua "sampah bangunan" yang tersisa dari awal tata surya ini ditampilkan dalam animasi dengan titik-titik hitam. Tentu saja, Anda perlu memahami bahwa ini adalah perkiraan pemetaan. Jadi, ada sekitar 300 ribu objek nyata di sabuk, acara animasi 300 diatur secara acak - semata-mata untuk memahami esensi.
Resonansi orbital
Bagian Tiga - hapus planet kecil, dan
tambahkan Saturnus ke Jupiter .
Dua planet terbesar, apa pun yang Anda katakan, patut mendapat perhatian khusus. Mereka memiliki
resonansi orbital yang jelas - sebuah situasi di mana, karena interaksi gravitasi, periode sirkulasi mereka
berkorelasi sebagai bilangan alami kecil . Khususnya, untuk pasangan Jupiter-Saturnus, rasio periode adalah 5: 2 (yaitu, Saturnus membuat dua putaran dari lima putaran Jupiter).
Kami mendemonstrasikan fenomena ini menggunakan animasi. Mari kita buat div terpisah di halaman, di mana kita akan meletakkan tanda vertikal untuk setiap revolusi untuk setiap revolusi. Tanda-tanda Jupiter (coklat) akan pergi di atas, dan Saturnus (biru) di bawah. Tag juga digambar menggunakan svg.
Jika kita memulai animasi, kita akan melihat perbedaan label secara bertahap. Sebenarnya, ini adalah hasil yang sebenarnya: ketika membaca Wikipedia yang sama, untuk beberapa alasan, dalam frasa "hampir 5: 2", kami membuang kata "hampir". Dan kami berpikir bahwa tata surya seperti jarum jam dengan roda gigi yang sangat pas. Namun dunia nyata masih lebih rumit. Karena perbedaan itu.
Planet raksasa
Bagian empat - di
atas panggung gas raksasa (Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus).
Seperti yang bisa kita lihat, orbit planet menjadi lebih besar, dan kecepatan orbitnya bahkan lebih kecil. Dibandingkan dengan animasi yang paling pertama, waktu sudah dipercepat 150 (!) Kali - sehingga semuanya lebih atau kurang “bernafas”.
Pada bagian ini, kita akan berbicara tentang komet, terutama karena mereka hanya terhubung dengan planet raksasa. Para astronom membagi komet menjadi periode pendek dan jangka panjang (pada yang pertama, periode sirkulasi kurang dari 200 tahun, pada yang terakhir, masing-masing, lebih dari 200). Selanjutnya, periode pendek, pada gilirannya, dibagi menjadi
keluarga hanya
dari empat planet - keluarga Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Ini karena planet mana yang memiliki dampak terbesar pada komet tertentu. Secara alami, banyak materi tentang komet ada di Wikipedia, dan saya juga menemukan
artikel yang bagus tentang Habré.
Untuk pemahaman yang lebih baik tentang keluarga, kami menerapkan animasi orbit untuk sepasang komet. Biarlah, misalnya,
Comet Halley (orbit merah) dan
Comet Enke (orbit violet) - yang paling pertama di mana para ilmuwan dapat menghitung parameter gerak.
Untuk render yang benar dari elips di svg saya harus duduk sedikit dengan pensil dan kertas dan menghitung setengah sumbu dari satu atau orbit lainnya. Tentu saja, saya tidak tahu orientasi khusus elips, jadi mereka diarahkan ke kiri. Namun demikian, sekarang jelas terlihat mengapa komet Encke dikaitkan dengan keluarga Yupiter, dan Halley dengan keluarga Neptunus: yang "pertama" hanya sampai ke orbit Jupiter, dan yang kedua, masing-masing, Neptunus (jika Anda mau, Anda bisa "bermain-main" dengan diri Anda sendiri) menggunakan kode, menggantikan komet lain dari ini atau keluarga lain - itu akan terlihat di mana orbit akan mencapai).
Semua planet dan seterusnya
Jadi, dalam empat animasi, Anda dan saya melihat semua hal utama yang ada di tata surya - planet, asteroid, komet, zona dan ikat pinggang. Masih membahas yang
terakhir .
Gambaran umum menarik karena menunjukkan seberapa kecil area sistem yang telah kita pelajari dan kuasai. Lingkaran akrab planet-planet dalam hanyalah "tambalan" mikroskopis di tengahnya. Orbit Neptunus adalah perbatasan berikutnya, jauh lebih jauh. Dan di sekitarnya - "spatium incognita" raksasa -
sabuk Kuiper , yang dibatasi oleh garis putus-putus.
Saya ingin percaya bahwa aspirasi umat manusia tidak akan tetap dibatasi oleh pulau yang kecil itu, yang digariskan oleh orbit Mars. Bahkan halaman html sederhana ini mengatakan bahwa masih ada hal-hal yang sangat, sangat menarik di depan kita.