天体の軌道と教材・教育の問題

こんな腕時計を見つけました。
いや、時計じゃないですね。
単なるアクセサリーです。
それにしても凄い値段。



なぜこんなものを見つけたかというとグーグル先生に「地球を中心　惑星の軌道」と聞いたら引っ掛かったんですね。
じゃあなぜそんな検索をしたかというと、この図面が気になったからです。



天動説的な絵ですが、黄道12星座の説明したものです。
太陽系惑星は太陽を中心として円軌道なんですが、地球を中心とした時ときはどんな絵になるんだろうかと考えたわけです。
理系人間としては、軌道を数式化して地球を座標（空間座標なのでXYZ軸）の基準点に移動して、PCでグラフ化すれば簡単に図表化できます。
そこでふと気になったのが、なぜ惑星の軌道は平面的なのかということです。
太陽系の軌道は下図の通りで、一部平面ではないものの主惑星の軌道は全て同一の面で構成されています。



同じ疑問は誰でも持っているようで国立天文台のQ&Aに答えがありました。

「太陽系の8つの惑星の公転方向が一致していること、そして、惑星の軌道がほぼ同一の平面内にあることは、太陽系のでき方に密接に関係すると考えられています。
まず、太陽系がどのようにしてできたのかを簡単に説明します。宇宙にあったガスやちりの集まりである暗黒星雲の濃くなった部分が、自分の重力で縮み始めます。縮むにしたがって、ガスやちりの密度はだんだん高くなっていきます。密度が低いうちはバラバラな方向に運動していたガスやちりですが、密度が高くなると、お互いがぶつかり始め、反対方向の運動はうち消されるようになります。反対方向の運動がうち消されて平均化された結果、物質どうしはお互いにそれ以上ぶつからないように、1つの平面上を、ほとんど円軌道で、同じ方向に回転するようになりました。中心に集まった物質は太陽へと成長し、周りを回転している物質は、集まって惑星などになりました。その後、太陽が輝きだしたために、集まって惑星などに成長することができなかったガスやちりは太陽系の外に吹き飛ばされてしまい、現在のような太陽系の姿になったと考えられています。」

物理学は得意だったのでちょっと考えれば「ああ、そりゃそうだな」と理解できることなんですが、宇宙規模の思考回路は持ち合わせていませんでした。

そして、先ほどの黄道12星座の図面ですが、宇宙空間の正しい認識と軌道に対する説明と理解なしに「こういうものなんだ」と覚えてしまうところに、単に記憶するという教育の怖さを感じました。

中学、高校時代は数学や物理の公式を理解するために「証明」という課題がありました。それにハマり過ぎて授業では習わない公式や定理を次々と見つけ出してしまい、テストでその公式を使って回答していたら教師から注意されたことがありました。教えてない公式を使うなと。

まあ、そんな思い出話です。



追記
こんな動画がありました。
参考にどうぞ。
周転円ってやつですかね？