図 81探検館

太陽系の縮尺模型を歩く

太陽を直径 1.39 m の球にすると、地球は道の 150 m 先にある 1.27 cm のビー玉になり、海王星は 4.5 km 先、ボイジャー 1 号は 25.7 km 先になります。

太陽系の縮尺模型を歩く
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1 / 9 直径 1.39 m の太陽この球は十億分の一に縮めた太陽で、直径 1.39 m です。道の 1 m が実際の百万 km にあたります。WASD か矢印キーで歩くか、ボタンで次の停留所まで歩くか移動します。図鑑には道沿いの 70 個が載っています。

ドラッグで回転、ホイールか二本指で拡大します。

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太陽がそばに立てるほどの球だったら、太陽系はどれくらいの大きさ?

太陽系の図のほとんどはごまかしています。惑星は手のひらほどの間隔できれいに並び、木星は太陽の横に置いたビーチボールのように見えます。このごまかしは仕方がありません。1 枚のページに、本当の大きさと本当の距離を同時に描くことはできないからです。この展示はごまかしをやめました。大きさも距離も同じ割合で縮め、その結果を公園の道に沿って並べています。

縮尺は十億分の一(1 : 1,000,000,000)です。この縮尺では、直径 1,391,400 km の太陽が幅 1.39 m の光る球になります。地球は幅 1.27 cm のビー玉になり、道を 149.6 m 進んだ石の台の上にあります。海王星は 4.5 km 先です。秒速 1.4 m のふつうの歩みなら、地球まで 2 分足らず、海王星まで 54 分で着きます。

道沿いには 70 個の見どころがあります。太陽、八つの惑星、五つの準惑星、21 個の衛星、十数個の小惑星と彗星、九機の探査機、そして二つの帯の縁と太陽自身の泡の縁です。図鑑ボタンを押すとすべての一覧が出ます。一つ選ぶと、そこへ連れて行ってくれます。

1 メートルで百万キロメートル

十億分の一では、道の 1 m が百万 km、球の 1 mm が 1,000 km にあたります。どの球も天体の平均直径を十億で割った大きさで、どの台も太陽からの平均距離(軌道の長半径)を十億で割った位置にあります。値は NASA NSSDCA のファクトシートによるものです。下の表はこの値から計算し直したものです。

天体 実際の直径 公園の球 太陽の球からの距離 太陽の光の所要時間
太陽 1,391,400 km 1.39 m 0
水星 4,879 km 4.9 mm 57.9 m 3 min 13 s
金星 12,104 km 1.21 cm 108.2 m 6 min 1 s
地球 12,742 km 1.27 cm 149.6 m 8 min 19 s
火星 6,779 km 6.8 mm 228.0 m 12 min 40 s
ケレス 952 km 0.95 mm 413 m 23 min
木星 139,822 km 14.0 cm 778.5 m 43 min 17 s
土星 116,464 km 11.6 cm 1.43 km 1 h 20 min
天王星 50,724 km 5.07 cm 2.87 km 2 h 39 min
海王星 49,244 km 4.92 cm 4.51 km 4 h 11 min
冥王星 2,376 km 2.4 mm 5.87 km 5 h 26 min

いくつか比べてみるとわかりやすくなります。太陽の直径は地球の 109 倍なので、太陽の体積を埋めるには地球が約 130 万個必要です。標識なしで数歩先から見分けられる惑星は木星だけです。水星、火星、冥王星は小さすぎて、道に落としたら見失ってしまいます。

最初の 230 メートルに四つの小さな惑星

岩石惑星はあっという間に現れては過ぎていきます。水星は 57.9 m、金星と地球のあいだは 41 m、火星は 228 m です。そこから道は静かになります。木星は 778.5 m、土星は 1.43 km、天王星は 2.87 km、海王星は 4.51 km で待っています。どの間隔も、それまでの道のり全部を合わせたくらいの長さがあります。歩いてみると外側の太陽系がとてもがらんとして感じられるのはそのためです。

火星の台から見ると、木星の 14 cm の球は 550 m 先にあります。見かけの幅は約 0.015° で、木々を背にして見分けるには小さすぎます。そこで、どの停留所にも丸い道標が立ち、道には 50 m ごとに距離の目印が描いてあります。

レールの上の衛星

ほとんどの衛星は惑星に比べてとても小さく、惑星のすぐ近くにあります。月は 3.5 mm の粒で、ビー玉から 38.4 cm、専用の真ちゅうのピンの上にあります。国際宇宙ステーションはビー玉の表面から 0.4 mm、ちょうど爪の厚さほどの高さを回り、気象衛星や放送衛星が並ぶ静止軌道の輪は 3.6 cm 外側にあります。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は地球の外側 150 万 km の L2 点付近で観測しているので、その柱はビー玉の 1.5 m 後ろに立っています。

火星の二つの衛星はちりの粒です。幅 22 km のフォボスは 0.02 mm になり、6.8 mm のエンドウ豆から 9.4 mm のところにあります。ピンでは衛星より太くなってしまうので、模型では火星の二つの衛星を髪の毛ほどの細い針金でつるしています。

巨大惑星にはもっと場所が必要です。それぞれの台から石のレールが伸び、衛星はその上に実際の距離で立っています。ガリレオが 1610 年に見つけた木星の四つの大きな衛星は、グレープフルーツから 42 cm から 1.88 m のところにあります。タイタンは土星から 1.22 m、イアペトゥスは 3.56 m です。天王星の五つの大きな衛星は 58 cm 以内に収まり、トリトンは海王星から 35.5 cm に立っています。冥王星の衛星カロンは冥王星の半分の幅があり、わずか 2 cm しか離れていません。そのため二つあわせて二重準惑星と呼ばれることもあります。

ここでは光より速く歩ける

光は毎秒 299,792.458 km 進みます。それを十億分の一にすると、公園の中の光は秒速 0.30 m です。ふつうの歩みは秒速 1.4 m なので、ここでは太陽の光の五倍近い速さで追い越せます。太陽の光が地球の台に届くまでは 8 分 19 秒かかります。149,600,000 ÷ 299,792 で 499 秒になり、よく 8 分 20 秒と丸めて言われます。

「太陽から光を送る」スイッチを入れると、それが目に見えます。光のパルスが秒速 0.30 m で太陽の球を出発し、表示があなたがそれより前にいるか後ろにいるか、どれだけ離れているかを教えます。初期設定の秒速 3 m で歩けば、光の十倍の速さで地球に着きます。

どれくらい速く進める?

速さボタンには四つの段階があり、数字キーの 1 から 4 で直接選べます。

段階 速さ 太陽から地球 太陽から海王星 道全体(10.3 km)
散歩 1.4 m/s 1.8 min 54 min 2 h 2 min
早歩き 3 m/s 50 s 25 min 57 min
ランニング 6 m/s 25 s 12.5 min 29 min
自転車 12 m/s 12 s 6.3 min 14.3 min

「次まで歩く」は選んだ速さで次の停留所まで歩きます。「高速移動」は数秒でそこへ移り、図鑑からは一覧のどれにでもすぐ移動できます。

どの停留所から見ても、太陽は正しい大きさに見える

地球の台から見ると、幅 1.39 m、149.6 m 先の太陽の球は 0.53° の幅になります。これは本物の太陽が地球の空で占める角度と同じです。すべての長さを同じ割合で縮めると、角度はすべて変わらないからです。火星からは 0.35° です。海王星からは 0.018°、約 1 分角で、視力のよい目が見分けられる最も細かいところに近い大きさです。だから道の端から振り返ると、太陽は明るい点にしか見えません。

小惑星帯がほとんど空っぽなわけ

道をまたぐ二つの門が 329 m と 479 m にあり、メインベルトの小惑星の多くが回る 2.2 AU と 3.2 AU を示しています。小惑星帯で最大の天体で準惑星でもあるケレスは、413 m 地点の 0.95 mm の粒です。ベスタ(525 km)とパラス(512 km)はその半分です。NASA によれば、小惑星をすべて合わせても月より軽いのです。

門のあいだの道にまいた砂利は、雰囲気のための飾りです。この縮尺では、ふつうの小惑星はちりの粒より小さく、そのあいだの隙間は何もない空気の何メートルという単位になります。探査機は何度も小惑星帯を横切ってきましたが、何かをよける必要はありませんでした。

もっと内側では、探査機が訪れて試料を持ち帰ったり着陸したりした三つの小惑星、ベンヌ、リュウグウ、エロスを柱が示しています。アポフィスの柱は金星と地球のあいだに立っています。2029 年 4 月 13 日、アポフィスは地球から 32,000 km のところを通過します。この縮尺ではビー玉から 3.2 cm です。

カイパーベルトまで

カイパーベルトは約 30 AU から 50 AU にかけて氷の天体が広がる幅広い帯で、その二つの門は太陽から 4.49 km と 7.48 km に立っています。海王星は最初の門の少し手前です。2.4 mm のゴマ粒、冥王星は 5.87 km にあります。その先にハウメア、クワオアー、マケマケ、そしてアロコスの柱が続きます。アロコスは 2019 年 1 月 1 日にニュー・ホライズンズが近くを通過した、二つの塊がくっついた天体です。

ニュー・ホライズンズ自身の柱は 9.85 km にあり、2026 年 10 月の位置、太陽から 65.8 AU を示しています。道は 10.3 km、エリスのすぐ先で終わります。エリスは冥王星とほとんど同じ大きさで、少し重い天体です。2005 年のその発見がきっかけで、国際天文学連合は 2006 年に惑星の定義を定め、その定義によって冥王星は準惑星という新しい分類に移されました。

道の終わりの道標が示すもの

公園に収まらないほど遠いものもたくさんあります。道の終わりの道標は、それぞれを公園での距離で示しています。

  • ボイジャー 1 号は最も遠くへ行った探査機で、2026 年 10 月には太陽から 172 AU にありました。公園では 25.7 km です。NASA の計算では、2026 年 11 月 18 日に地球から 1 光日の距離に達します。
  • ボイジャー 2 号は 144 AU(21.6 km)にあり、通信の途絶えたパイオニア 10 号と 11 号はそれぞれ 142 AU と 119 AU にあります。
  • ヘリオポーズは太陽風の泡の縁で、ボイジャー 1 号が 2012 年 8 月 25 日に通過したときは 121.6 AU の距離でした。公園では 18.2 km です。
  • オールトの雲は誰も直接見たことのない彗星の殻です。2,000 AU から 5,000 AU のどこか(公園では 300 km 以上)で始まり、100,000 AU、約 15,000 km まで広がっているかもしれません。
  • プロキシマ・ケンタウリはいちばん近い恒星で、公園では 40,208 km 先です。長さ 40,075 km の地球の赤道をほぼ一周する距離です。

つまり、太陽があなたの町の公園に立っていたら、いちばん近い恒星は地球の反対側にある、ほぼ同じ大きさのもう一つの球になります。

訪ねられる縮尺模型の道

これは多くの人に愛されているアイデアで、いくつもの町が石と金属で作っています。

  • Voyage はワシントン DC のナショナル・モールにあり、2001 年 10 月 17 日に百億分の一の縮尺で開設されました。ここの十分の一の大きさです。太陽は 13.9 cm の球で、冥王星は約 600 m 先にあります。
  • セーガン惑星ウォークはニューヨーク州イサカにあり、1997 年にサイエンスセンター(Sciencenter)がカール・セーガンをたたえて作りました。五十億分の一の縮尺で 1.2 km 続きます。
  • スウェーデン・ソーラー・システムは、世界最大級の球形建築であるストックホルムの Avicii Arena を太陽に見立てています。二千万分の一の縮尺で、惑星が国じゅうを北へ向かって並んでいます。

ここの道は Voyage の十倍の縮尺なので、地球が球として見える大きさ(1.27 cm)になり、それでも海王星までは午後のうちに歩けます。

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模型と本物の太陽系のちがい

  • 一直線に並べている。 惑星が一列に並ぶことはありません。それぞれが自分の軌道のどこかにいます。模型では 1 本の道ですべてを通れるよう、一列に並べています。
  • 平均距離。 どの台も平均距離に置いています。水星の実際の距離は 4,600 万から 7,000 万 km、火星は 2 億 700 万から 2 億 4,900 万 km、冥王星は 30 から 49 AU のあいだで変わるので、「今日」の台はほかの場所になります。
  • 衛星も一列。 衛星は惑星からの平均距離で 1 本のレールに立てていて、軌道上に散らばってはいません。
  • 探査機の距離には日付がある。 太陽系を出ていく探査機は動き続けています。ボイジャー 1 号は 1 年に約 3.6 AU、道で言えば 540 m ずつ遠ざかります。
  • 丸い球。 土星は赤道方向が極方向より約 11 % 太いのですが、球には平均直径を使っています。卵形のハウメアだけは引き伸ばした形で描いています。
  • 明るさ。 太陽の球は光っていますがまぶしくはなく、惑星を照らしているのは公園の午後の光で、太陽の球ではありません。
  • 木、街灯、ベンチは実物大で、縮尺に合わせていません。どれだけ歩いたかを感じられるようにするためです。

作る前に歩く道を計算する

計算の両側をメートルにそろえるところから始めます。展示の表にある太陽の直径は 1,391,400 km です。1000 を掛けると 1,391,400,000 m になります。これを 1,000,000,000 で割ると、模型の直径は 1.3914 m です。元の値を km のまま割ると、答えも m ではなく km になります。単位を取り違えると、公園サイズの模型が 1000 分の 1 の大きさになってしまいかねません。

地球までの距離も同じ決まりです。表の 149,598,000 km は、縮める前は 149,598,000,000 m で、縮めたあとは 149.598 m です。地球の直径 12,742 km は 0.012742 m、つまり 12.742 mm になります。距離と直径は出発点の値がまったく違いますが、割る数は同じでなければなりません。海王星の 4,514,953,000 km は、道のりで 4,514.953 m になります。停留所はこの値で置かれていて、画面で見た感じから見積もった距離ではありません。

歩幅が 0.70 m の訪問者を考えてみましょう。これはこの計算のために仮に置いた歩幅で、訪問者を測った値でも展示の設定でもありません。模型の距離をそれぞれ 0.70 で割ります。地球は太陽から約 214 歩、海王星は約 6,450 歩です。秒速 1.4 m だと、この訪問者は 1 秒に 2 歩進むので、地球まで約 107 秒、海王星まで約 3,225 秒、つまり 53.8 分かかります。歩幅を大きくすると歩数は変わりますが、惑星の置かれる場所は変わりません。

役に立つ確認は、先に太陽の直径を決めて、そこから地球までの距離を求めることです。ここでは、その距離は太陽の直径の約 107.5 倍です。教室で直径 10 cm だけの太陽を使うなら、地球は約 10.75 m 離れていなければなりません。小さな太陽に替えながら地球を 149.598 m のままにすると、二つの縮尺が混ざります。見せるには都合がよいかもしれませんが、見かけの大きさも、何もない空間の割合ももう保たれません。

教科書に縮尺が一つでは足りない理由

幅 30 cm のページに、片端に太陽、反対の端に海王星を収めるとします。模型の 4,514.953 m を 0.30 m に詰めると、すべての長さがさらに約 15,050 分の 1 になります。太陽の直径 1.3914 m は約 0.092 mm になり、ふつうの鉛筆の線より細くなります。地球は約 0.00085 mm、つまり 0.85 マイクロメートルです。印刷した色やラベルをつけても、距離に比べてその点を大きくしない限り、見分けられる球にはなりません。

今度は逆の条件を試しましょう。地球を見える 1 mm の点にします。公園での直径の約 13 分の 1 です。すると海王星は太陽から約 354 m の位置に立たなければならず、ページの反対の端には収まりません。本を横に広げても、ページが数百 m もある細長い帯にならない限り解決しません。惑星の美しい肖像を 8 つ見開きに並べることと、大きさと間隔を忠実に表すことは別の仕事です。

だからといって、図がすべて信用できないわけではありません。図は軌道の順序、相対的な直径、表面の様子、軌跡の形を見せられます。キャプションを読んで、どの量が縮尺どおりに描かれているかを確かめましょう。軌道の図では、すべての惑星を同じ割合で拡大する、小さい惑星を大きい惑星より多く拡大する、外側の距離を縮める、といったことがあります。どれも、定規で旅の距離を測るのには使えません。

ここに並んだ停留所にも限界があります。これは軌道上の距離を比べたもので、今日の惑星の位置の地図ではありません。海王星の停留所から地球の停留所を引くと、この配置での太陽からの距離の差が出ます。ある日の地球と海王星の間隔にはなりません。実際には、それぞれの太陽からの距離に加えて、二つの方向のなす角も効いてきます。本物の探査には暦表と軌道計算が必要で、二つの台座の間の最短の歩道ではありません。

信号の遅れは宇宙船の所要時間ではない

光のスイッチは、時間の単位を変えずに距離だけを縮めます。太陽と地球の間 149,598,000 km を光が片道で進むのは約 499 秒で、慣例では 8 分 20 秒に丸めます。海王星までの距離では約 15,060 秒、つまり 4 時間 11 分です。模型の光のパルスも、対応する停留所を通るのにこれと同じ時間がかかります。縮尺によって速さは約 0.30 m/s まで遅くなりましたが、太陽の光が一瞬で届くようになったわけではありません。

返事が来るまでには、さらに遅れが加わります。簡単な思考実験として、海王星の平均の太陽距離に受信機を置き、太陽から問いかけを送るとします。即答されても、返事が戻るのは約 8 時間 22 分より早くはなりません。片道の遅れの 2 倍で、処理にかかる時間は含めていません。これは地球にあるアンテナの予測ではなく、地球の位置と探査機の実際の距離を含める必要があります。管制官は、コマンドが地球を出る時刻と、そのあと探査機が実行できる時刻を区別しなければなりません。

NASA の探査機ニュー・ホライズンズは、光の時間と飛行の時間を分けて考えるべき理由を示します。探査機は 2006 年 1 月 19 日に打ち上げられ、2007 年 2 月 28 日に木星でスイングバイを行い、2015 年 7 月 14 日に冥王星のそばを通過しました。打ち上げから冥王星まで約 9.5 年です。光子なら同程度の距離を数時間で渡ります。距離を光速で割って答えられるのは通信の問いで、探査機がいつ着くかという問いではありません。

木星との遭遇で探査機の軌道と速度は変わりました。宇宙船はふつう、目的地を狙って一定の速さのまままっすぐな定規に沿って進むわけではありません。重力のもとで道筋をたどり、その速さはつねに地球や太陽など何かに対する速さです。展示の速さの設定は公園での訪問者の動きで、選べる宇宙船のエンジンではありません。高速移動で冥王星に早く着いても、本物の飛行に必要なエネルギーや打ち上げ時期についてはなにも分かりません。

大きな模型は一つの国を占める

スウェーデンの太陽系は、同じ縮尺の問題に別の答えを出しています。運営者は縮尺を 2000 万分の 1 としていて、ストックホルムのグローブが太陽、内側の惑星はストックホルム周辺にあります。模型は北へ延び、冥王星はグローブから約 300 km 離れたデルスボにあります。これらは地元の受け入れ先がある別々の設備で、一つの観測点からすべてを見られるものではありません。

この縮尺を、この展示の 10 億分の 1 と比べましょう。10 億を 2000 万で割ると 50 なので、スウェーデンでは対応する長さが 50 倍になります。この倍率を本展示の太陽に当てると約 69.6 m、地球までの距離では約 7.48 km、冥王星までの距離では約 293 km です。最後の値は約 300 km と言ってよいでしょう。これは、ここで採用した天文の値を使った計算で、建物や設備間の道路の経路を新たに測ったものではありません。

この比較は、移動の道順に注意が必要な理由を説明します。停留所の縮尺上の距離は天文学的な隔たりを表します。道路は曲がりますし、訪問者は迂回するかもしれません。乗り換え案内の時間は、天文単位を測る別の方法ではありません。スウェーデンの設備も、小さな公園の模型も、測った距離が何を指すのかを説明する看板が必要です。バスの所要時間が縮尺上の惑星軌道の半径だと考えてはいけません。

画面でできる 3 つの確認

太陽から始めて、図鑑で地球を選びます。出発する前に、約 150 m 先に 1.27 cm の球があると予想します。その予想を、距離の表示と台座の上の小さな球と見比べましょう。次に海王星を選びます。球の直径は地球の約 3.9 倍にすぎないのに、停留所は太陽から約 30.2 倍も遠くにあります。この二つの比は別々の問いに答えています。軌道が大きいからといって、惑星が大きいとは限りません。

最初に戻って「太陽から光を送る」をオンにします。秒速 1.4 m の設定と「次まで歩く」で、ふつうの歩みとの比較をします。60 秒後、訪問者は 84 m 進めますが、縮尺された光は約 18 m しか進みません。障害物や変えたルートで進み方は変わるので、これは直線の道を歩く場合の予測で、手動のどんな動きでも数字どおりになるという約束ではありません。パルスの遅さは空間の縮尺によるもので、現実の人間が光より速く走れるという意味ではありません。

最後に、図鑑で地球、月、木星の衛星を比べます。地球の球が幅 1.27 cm しかないと、月までの 38.4 cm の間隔は小さく見積もりがちです。視点を変えるときは、表示された距離と見かけの隙間を分けて考えましょう。遠近法のせいで、遠くの物が近く並んで見えることがあります。模型は場面の中で長さを保ちますが、カメラはそれを平らな画面に投影します。スクリーンショットだけでは、その三次元の空間を測る定規にはなりません。

道沿いの 157 個の見どころ

図鑑には太陽、八つの惑星と五つの準惑星、44 個の衛星、40 個の小惑星と彗星、45 機の探査機、そして十二の境界と恒星、合計 157 個が載っています。どれも実際の距離に応じた場所に置き、球の大きさも正しい縮尺なので、ほとんどは砂粒よりずっと小さくなります。図鑑の絞り込みは二段です。一段目は種類、二段目は道の区間(太陽から火星、小惑星帯、木星、土星、天王星、海王星、カイパーベルトとその先)です。名前を入力するとページの言語と英語または韓国語で検索でき、見たものにはチェックが付きます。

衛星は JPL の衛星軌道・大きさの表にある、惑星からの平均距離に置いています。近い衛星はピンが重ならないよう角度をずらして配置しています。木星の内側の小衛星メティス、アドラステア、アマルテア、テーベは、直径 14 cm の木星の球からいずれも 23 cm 以内です。土星の環を保つパン、アトラス、プロメテウス、パンドラは幅 27 cm の環の中かすぐ外側にあります。三つの衛星はレールを使えないほど遠く、ヒマリアは木星から 11.4 m、フェーベは土星から 12.9 m、ネレイドは海王星から 5.5 m の草むらの独立した柱にあります。冥王星の四つの小衛星は、2.4 mm の冥王星の粒から 4〜7 cm の髪の毛ほどの細いワイヤーに付いています。

小惑星と彗星の値は JPL の小天体データベースに基づきます。軌道長半径と、測定されていれば直径が載っています。試料採取探査機が訪れたイトカワ、ベンヌ、リュウグウは、ここではいずれも直径 1 マイクロメートル未満です。木星と軌道を共有し、その前後 60 度に集まるトロヤ群小惑星は、木星の台座から 15 m 以内の柱にあります。オルス、ポリメレ、パトロクロス、エウリバテス、レウクスはいずれも探査機ルーシーの目標です。

惑星を訪れた探査機はその惑星の展示台に載り、図鑑で選ぶとそこへ移動します。空間の特定の場所で働く探査機には専用の柱と標識があります。SOHO と DSCOVR は地球のビー玉の手前 1.5 m の L1 点、ウェッブとユークリッドは後ろ 1.5 m の L2 点、パーカー・ソーラー・プローブとソーラー・オービターはそれぞれ太陽への最接近地点です。探査機を本当の縮尺では描きません。十億分の一では最大のものでも原子より小さくなるため、表示は模型でなく標識です。

各停留所の展示台

太陽、各惑星、ケレス、冥王星の前には、数値のカードと拡大断面を備えた展示台があります。カードには NASA の惑星データに基づく平均直径、質量、1 日と 1 年の長さ、平均温度、既知の衛星数を載せています。カードで最も長い 1 日をもつのは水星で、正午から次の正午まで地球の 175.9 日、水星の 88 日の 1 年の二倍です。金星は逆向きに自転し、1 日は地球の 116.8 日で、金星の 1 年のおよそ半分です。土星は既知の衛星 274 個、木星は 95 個を示します。

カードの脇の断面は縮尺どおりではありません。直径 34 cm の球を四分の一切り取り、NASA が説明する各天体の層を示します。太陽の核・放射層・対流層、地球の内核・外核・マントル・地殻、木星と土星の金属水素、天王星と海王星の水・アンモニア・メタンの氷です。巨大惑星の内部は重力測定に基づく模型で、今後変わる可能性があるため、層の大きさは概数と表示しています。地球の層は地震波で測定され、道沿いで最も確かな数値です。

課題、隠れた板、地図

「課題」パネルには七つの課題があり、クリックしたものではなく展示で行ったことを確かめます。日光が届くまで 8 分 20 秒かかる場所を探す課題では、地球の台座にたどり着きます。木星の大きな衛星を四つとも探す課題は、その脇のレール沿いを歩いて達成します。「ボイジャー 1 号まで散歩すると何時間?」という問題もあります。道は 25.7 km になるので、答えは 5 時間を少し超えます。最も不思議なのは競走で、光のパルスを送り、水星まで先に着きます。この縮尺なら誰にでもできます。

真鍮の板は 13 枚あり、名前の札を付けずに道の脇の草むらに埋めています。水星、地球、火星、冥王星が太陽に最も近づく場所と最も遠ざかる場所、光が 1 分と 1 時間で届く場所、ボイジャー 1 号がペイル・ブルー・ドットを撮影した場所、木星がシューメーカー・レヴィ第9彗星を引き裂いた場所などを示します。「隠れた見どころ」タブでは、近づくまで疑問符で表示され、最寄りの停留所が手掛かりになります。

下の地図は 10.3 km の道を細い帯に収めています。等間隔の縮尺では内側の四惑星が太陽から 1 画素以内に入ってしまうため、対数縮尺を使い、白い矢印で現在地を示します。どこかをタップすると最寄りの停留所へ移動します。「大きさと距離」タブには同じ惑星を十億分の一で二度表示し、一方は横に並べた球、もう一方は道沿いの点です。球を見えるようにするため、大きさの列は距離の列より数千倍拡大し、両方の縮尺を表示します。

光速から車まで

速さのボタンには六段階あります。散歩、早歩き、走る、自転車は人が実際に移動する速さです。車は 25 m/s、90 km/h で、海王星まで 3 分です。光は最も遅い段階の 0.30 m/s です。毎秒 299,792 km を十億分の一に縮めているからです。光速で歩くときだけ、時計と表示の光の所要時間が常に一致します。8 分 19 秒で地球に着きます。

軌道は円ではない

球は各惑星の平均距離に置いていますが、完全な円軌道はありません。水星は 46.0〜69.8 百万 km を行き来するので、二枚の板は 24 m 離れています。地球の板は 147.1 m と 152.1 m の位置で、間隔はわずか 5 m です。太陽に最も近づくのは 1 月初めなので、距離は季節の原因にはなりません。道沿いで最も細長いのは冥王星の軌道で、最も近い 4,436.8 m 地点は海王星の標識の内側です。1979 年から 1999 年には本当に海王星より太陽に近い位置にありました。

よくある質問

なぜ十億分の一で、もっと小さい縮尺ではないの?

十億分の一なら、地球はまだ見て手に取れる球のままで、海王星までは車ではなく歩いて行ける距離だからです。ナショナル・モールのような百億分の一では、地球は 1.3 mm のピンの頭になってしまいます。一億分の一だと、太陽は幅 13.9 m、海王星は 45 km 先になります。

全部歩くとどれくらいかかる?

ふつうの秒速 1.4 m なら、地球まで 2 分足らず、海王星まで 54 分、冥王星まで 70 分、エリスを過ぎた道の終わりまで 2 時間ちょっとです。25.7 km 先のボイジャー 1 号までは、歩いて約 5 時間かかります。

立っている場所から次の惑星が見えないのはなぜ?

間隔がとても広く、球が小さいからです。地球の台から見ると、火星は 78 m 先の 6.8 mm のエンドウ豆です。見かけの幅は 0.005° で、腕を伸ばして持った髪の毛 1 本くらいです。道標や道の目印は、どちらを見ればよいかを知らせるためにあります。

冥王星は惑星?

2006 年から、国際天文学連合は冥王星を準惑星に分類しています。冥王星は丸く、太陽のまわりを回っていますが、自分の軌道のまわりからほかの天体を一掃していません。周りのカイパーベルトには同じくらいの大きさの天体がたくさんあります。ケレス、エリス、ハウメア、マケマケも同じ理由で準惑星です。

小惑星帯を横切る探査機は何かにぶつかる?

まずぶつかりません。公園での小惑星帯の奥行きは 150 m で、その中の岩はちりより小さくなります。最初に横切ったのはパイオニア 10 号で、1972 年から 1973 年にかけてのことでした。それ以来、どの横断も何事もなく終わっています。

太陽系の端はどこ?

何を端と数えるかによります。太陽風が星間ガスに道を譲るヘリオポーズは約 120 AU(公園では 18 km)です。太陽の重力は、そのずっと先、オールトの雲の彗星までつなぎとめていて、それはおそらく 100,000 AU(ここでは 15,000 km)にも及びます。

この縮尺で 1 光年はどれくらい?

1 光年は 9.46 兆 km なので、公園では 9,461 km、地球をほぼ四分の一周する長さです。4.25 光年離れたプロキシマ・ケンタウリは、太陽の球から 40,208 km のところになります。

太陽の光が地球には 8 分で届くのに、海王星には 4 時間かかるのはなぜ?

光は毎秒決まった 299,792 km を進むからです。海王星は地球より 30 倍太陽から遠いので、光の所要時間も 30 倍になります。8 分 19 秒 × 30.2 で約 4 時間 11 分です。

球は回っている?

表面の変化が見えるように、ゆっくり回しています。この大きさで本当の自転をさせると遅すぎて気づけません。例外は木星と土星で、どちらも約十時間で一回転します。

模型を縮めると光の遅れも短くなりますか?

いいえ。ここで縮めているのは長さだけです。模型の光の速さは約 0.30 m/s なので、太陽から地球までの遅れは約 499 秒のままです。速く歩くと変わるのは訪問者の動きで、光のパルスや本物の光の速さは変わりません。

ここでは光が歩く速さより遅いのはなぜ?

縮めているのは長さだけだからです。光が地球に届くまでの時間は 499 秒のままですが、地球は 149.6 m 先にあります。したがって公園の光は 499 s で 149.6 m、約 0.30 m/s で進みます。1.4 m/s の散歩はそのほぼ五倍です。実際の光の遅れは変わりません。

草むらの遠くにある衛星があるのはなぜ?

本当に惑星からそれだけ離れているからです。ヒマリアは木星から 11.4 百万 km、フェーベは土星から 12.9 百万 km、ネレイドは海王星から平均 5.5 百万 km を回ります。その長さのレールは道を横切ってしまうので、それぞれ正しい距離の独立した柱に置いています。

探査機の位置は何に基づいている?

惑星の外側を進む探査機は、2026 年 10 月時点の太陽からの距離を使います。天体を周回したり着陸したりした探査機はその天体に載せ、L1・L2 点の探査機は地球の太陽側または後ろ 1.5 百万 km に置きます。エウロパ・クリッパーや JUICE のように航行中のものは、目的地に到着年とともに載せています。

断面に概数と表示されるのはなぜ?

地球の層は地震波で測定し、火星の核の大きさは着陸機インサイトの地震計に基づきます。木星、土星、天王星、海王星の内部へ地震計を送った人はいません。内部構造は重力や磁場の測定に合う模型から推定するため、展示台の大きさは丸めた値です。

地球と月の間にほかの惑星が全部入るって本当?

はい、ぎりぎり入ります。水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星の平均直径の合計は 380,016 km、月までの平均距離は 384,400 km です。地球の台座の脇に隠れた板の一枚がそれを説明します。道ではビー玉と月の粒の間の 38.4 cm の隙間です。

用語

  • AU(天文単位):149,597,870.7 km。地球と太陽のおおよその平均距離です。公園では 149.6 m です。
  • 長半径:楕円軌道のいちばん長い幅の半分。ここでは惑星の太陽からの平均距離として使っています。
  • 光の所要時間:秒速 299,792.458 km の光が、ある距離を進むのにかかる時間です。
  • 準惑星:太陽のまわりを回る丸い天体で、軌道のまわりからほかの天体を一掃していないもの。
  • カイパーベルト:海王星の外側、太陽から約 30 から 50 AU にある氷の天体の帯。
  • オールトの雲:太陽系を取り巻いていると考えられる遠い彗星の殻。直接観測されたことはありません。
  • ヘリオポーズ:太陽風が星間空間にふくらませた泡の縁。
  • L2:太陽と反対側、地球の外側 150 万 km にある点。探査機が地球と歩調をそろえてとどまれる場所です。

参考資料

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