Все видели картинки сравнения Солнца и планет. Помню, что сам первый раз увидел это в школьном учебнике или атласе по географии за 5 или 6 класс. Сильное впечатление.
Из-за таких огромных размеров Солнца, реальные пропорции в Солнечной системе показать очень трудно. Поэтому на большинстве картинок и схем размеры планет приближены к Солнцу, иначе их просто не будет видно.
Я уже не говорю о расстояниях между ними. Построение макета с соблюдением расстояний между планетами – идея трудновыполнимая. Хотя у нас в группе есть альбом, где энтузиасты вычислили размеры планет и расстояния между их орбитами и Солнцем. Да, у нас в Тюмени есть свое «Солнце» на «Площади Солнца» (Ленина, 57) — металлический шар, диаметром 80 см. Это в 1,72 миллиарда раз меньше реального Солнца. В таком масштабе диаметр Юпитера будет примерно 8 см, а его расстояние от «Солнца» 447м. Нептун и Плутон бороздят окраины города.
Современные дети избалованы обилием научно-популярных фильмов и занимательных энциклопедий с картинками, но они дают «плоский» материал. Его нельзя потрогать, он существует в двухмерном мире. В школах можно увидеть модели Солнечной системы, однако пропорции в них не соблюдаются. Это понятно – планеты земной группы будут микроскопическими.
Однажды я оказался в магазине для творчества. Среди тюбиков красок, кисточек и прочего «богатства», под потолком висели белые пенопластовые шары разных размеров. «Их покупают родители, когда детям задают сделать планеты» — сказала мне девушка-продавец. Я тут же представил, как мама с папой в полтретьего ночи раскрашивают Юпитер, сверяясь с картинками из интернета)))
Тогда я носился с идеей парящего глобуса. Думал, что шар будет парить в потоке воздуха от мощного вентилятора. И выбрал самый легкий из них. Диаметр у него 15 см.
Однако этот шар не парил в потоке, а только крутился, норовя выскочить. Мощности у вентилятора не хватало, шар тяжеловат для него.
В итоге пришлось заменить его шариком от пинг-понга. Этот летал очень хорошо. Так у меня получилось устройство «Аэролевитрон» для демонстрации закона Бернулли, а большой шар остался не у дел. Он довольно долго скитался по квартире, покрываясь вмятинами от нечаянных ударов. Оказалось, пенопласт довольно ранимая штука.
Не помню, что подвигло меня на этот эксперимент, но я вставил внутрь шара оранжевый светодиод. Шар сплошной, пришлось проковырять тонкий канал для диода. Эффект был потрясающий!
Пенопласт так рассеивал свечение диода, что казалось, будто светятся сами поры. Кроме того, сразу возникла аналогия с фотосферой Солнца! Тут же вспомнил эту картинку.
Ух ты, а здорово будет сделать такой макет! – подумал я. Какого размера будут планеты, если «Солнце» в диаметре 150 мм? Давайте посчитаем. Масштаб получается 1:9,28 миллиардов!
| Объект | Диаметр в космосе, км |
Диаметр на макете, мм |
| Солнце | 1 392 000,00 | 150,00 |
| Меркурий | 4 879,00 | 0,53 |
| Венера | 12 100,00 | 1,30 |
| Земля | 12 742,00 | 1,37 |
| Марс | 6 778,00 | 0,73 |
| Юпитер | 139 822,00 | 15,07 |
| Сатурн | 116 464,00 | 12,55 |
| Уран | 50 724,00 | 5,47 |
| Нептун | 49 244,00 | 5,31 |
Да, планеты земной группы очень мелкие, но вполне различимые. Подробностей на Земле видно не будет, но цвет можно подобрать. Этакая вариация на тему Pale blue dot. То же самое относится к Меркурию, Венере и Марсу – только цвет. С гигантами можно что-то придумать. Хотя подробности есть только у Юпитера. Его Большое красное пятно нужно сделать обязательно. Кстати, а из чего? Как делать планеты? Искать шарики, горошины, дробинки и бусинки подходящего размера. Ой нет, тут состариться можно, пока ищешь. Нужно их делать из чего-то доступного и пластичного… Пластичного? Пластилин! Все гениальное просто)
В ближайший выходной был совершен набег на магазин школьных принадлежностей. Там, среди обилия вариантов, я выбрал самый обычный пластилин. Вспомним детство!
Чтобы получить шарики нужного размера, я использовал цифровой штангенциркуль. Со стороны это выглядело, наверное, очень смешно. Отщипнуть малюсенький кусочек и скатать из него такой шарик, чтобы он провалился в зазор. Почувствовал себя Левшой, который блоху куёт!
Кое-как слепил Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Спутники и карликовые планеты в таком масштабе просто не будет видно.
С газовыми гигантами было гораздо проще. Для Юпитера взял красный, желтый, белый и оранжевый пластилин. В результате смешения получилось что-то напоминающее его облачные пояса. Отдельно добавил Большое красное пятно.
Кольца Сатурна напечатал на 3д принтере из прозрачного пластика. По краю раскрасил фломастерами. Масштаб колец тоже соблюдается. Вот что получилось.
Оранжевое свечение «Солнца» от светодиода было видно только в темноте. Мощности диода не хватало, чтобы придать цвет пенопласту при дневном освещении. Это ставило под вопрос всю идею с подсветкой, т.к. более мощных оранжевых диодов не было, а держать макет в темной комнате для демонстрации «эффекта фотосферы» не целесообразно.
Было решено заменить оранжевый светодиод компактной светодиодной лампочкой. Такие лампы раньше были только галогенными, а сейчас стали делать на белых светодиодах. Они ярко светят и меньше греются. Выбор пал на 3 Вт лампочку Geniled 01176 с потоком 220 Лм и теплым белым светом 2700К. Это аналогично галогенной лампе на 25 Вт. Несмотря на высокий КПД, лампочка ощутимо нагревается. Придется дополнить конструкцию термореле – чтобы пенопласт не расплавился.
В таком варианте подсветку видно днем и при комнатном освещении. Цвет больше похож на солнечный.
Теперь подумаем о корпусе. До сих пор все корпусы, которые приходилось проектировать, носили чисто функциональный характер. Коробочки разных форм и размеров. Весь дизайн сводился к скруглению углов. Но теперь совершенно другое дело. Сферическая форма объектов предполагает плавные очертания корпуса. В то же время он должен быть достаточно компактным и лаконичным.
Несколько дней эта идея не давала мне покоя. Потом в голове сформировался образ овально — округлой подставки. Планеты должны располагаться вряд перед Солнцем и закрываться прозрачной изогнутой пластиной. Наброски на бумаге помогают уточнить детали, понять, что хочется получить.
Дальше я начал воплощать это в 3ds MAX. Плавные очертания моделировались с использованием NURBS кривых.
Корпус разделяется на три части. Подставку, платформу и защитную крышку.
В подставке скрываются выключатель, гнездо и термореле. Так же вы видите здесь интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б. Зачем стабилизатор, если вся система питается от стабильных 12в? Да, стабилизатор сначала не планировался, но оказалось, что внутри лампочки собран драйвер, который вносит импульсные помехи! Термореле трещит контактами, а лампочка имитирует сварку или стробоскоп. Установка стабилизатора в цепь питания реле решила проблему.
Между собой компоненты соединяются шестью саморезами. Два самых тонких саморезика (диаметр 1,2мм) держат переднюю часть защитной крышки.
В платформу вмонтирован специальный патрон G4. Рядом с ним выведен сенсор термореле (NTC резистор). Вставим лампочку и примотаем к ней сенсор скотчем.
Вообще температура плавления пенопласта около 200 градусов, но зачем так рисковать? Поставим реле на 75 градусов. Экспериментально установил, что лампочка нагревается за 5,5 минут. Потом реле начинает щелкать, а лампочка мигать с частотой поворотника. В качестве ночника использовать не получится, но пяти минут вполне достаточно для демонстрации эффекта фотосферы.
К платформе на суперклей приклеиваем планеты. Суперклей отлично клеит пластилин! Сверху закрываем защитной крышкой с прозрачной пленкой.
Несмотря на кажущуюся простоту, эта крышка оказалась чуть ли не самой сложной деталью во всей конструкции. Она состоит из оправы и прозрачной пленки, которая к ней приклеивается. Оправу сделал на 3д принтере, как и остальные детали. Пленку нашел на работе в большом количестве. Раньше на такой пленке лазерный принтер печатал слайды, и специальный проектор показывал их на большом экране. Потом появились мультимедиа проекторы, и пленка стала не нужна. Слайды стали показывать прямо с компьютера. У нас осталось несколько пачек такой пленки. На ней можно напечатать «выкройку», вырезать ее и вставить в оправу. Но как получить эту самую «выкройку»? Нужно сделать развертку, проекцию трехмерного объекта на плоскость. Ведь лазерный принтер – это 2д, а не 3д принтер))
В 3d MAX есть модификатор Unwrap UVW. Его используют для создания разверток текстур. Текстуры двухмерные, но с помощью этого модификатора ими «оборачивают» трехмерные объекты. Почему бы не попробовать?
В результате получилась плоская заготовка. Добавим к ней лепестки для приклеивания.
После нескольких экспериментов с бумагой, подобрал правильный масштаб.
Крепится пленка на 2-х сторонний скотч. Потом для надежности прижимаем паяльником. Теперь она приплавлена к пластиковой оправе.
Теперь наденем сверху «Солнце» и включим!
В темноте выглядит очень здорово!
А на каком расстоянии будут планеты от Солнца в таком масштабе? Можно посчитать.
| Объект | Расстояние в космосе,
км |
Расстояние в масштабе, м |
| Меркурий | 57 900 000,00 | 6,24 |
| Венера | 108 000 000,00 | 11,64 |
| Земля | 150 000 000,00 | 16,16 |
| Марс | 228 000 000,00 | 24,57 |
| Юпитер | 778 570 000,00 | 83,90 |
| Сатурн | 1 430 000 000,00 | 154,09 |
| Уран | 2 800 000 000,00 | 301,72 |
| Нептун | 4 550 000 000,00 | 490,30 |
Вы только представьте! Взять этот крохотный голубой шарик – Землю и отойти на 16 метров! От Солнца ее даже не будет видно. Ближайшая соседка Венера – в 5 метрах. И вокруг пустота… Космос огромен и так же пуст.
Ну что, у нас получился отличный макет, который дает хотя бы приблизительное ощущение гигантских масштабов нашей звезды и огромной пустоты окружающего пространства. Хотя всё познается в сравнении. Если подписать, что вместо Солнца находится другая звезда, например, Сигма Весов (Брахиум), то надпись «Солнце» нужно будет поставить у голубого шарика, который сейчас Земля.