Кіріспе

Астрономия туралы білім беру және ойын-сауық шоуларын ұсынатын театр, түнгі аспанды бақылауға арналған театр. Планетарий (планетарийлер немесе планетария) – астрономия және түнгі аспан туралы білім беру және ойын-сауық шоуларын көрсету, немесе аспандық навигацияны үйрену үшін салынған театр. Көптеген планетарийлердің ерекшелігі – үлкен күмбез пішіндес проекциялық экран, оған жұлдыздар, планеталар және басқа да аспан денелерінің суреттері шығарылып, олардың қозғалысын шынайы түрде көрсетуге болады. Проекцияны жұлдыз шарлары, слайд проекторлар, бейнелер, фуллдом проектор жүйелері және лазерлер сияқты әр түрлі тәсілдермен жасауға болады. Көптеген жүйелер уақыттың кез келген сәтінде – өткенде немесе қазіргі уақытта аспанды модельдеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар Жер бетіндегі кез келген ендік нүктесінен түнгі аспан қалай көрінетінін көрсетуге болады. Планетарийлердің мөлшері Санкт-Петербургтегі 37 метрлік күмбезден ("No 1 планетарий" деп аталады) бастап, үш метрлік инфляциялық жылжымалы күмбездерге дейін жетеді, онда көрермендер еденде отырады. Батыс жарты шардагы ең ірі планетарий – Нью-Джерси штатындағы Либерти ғылым орталығындағы Дженнифер Чалсти планетарийі, оның күмбезінің диаметрі 27 метрге жетеді. Үндістанның Калькутта қаласындағы Бирла планетарийі 630 орынмен ең көп орынға ие. Солтүстік Америкада Нью-Йорктегі Америка табиғи тарих мұражайындағы Хейден планетарийі 423 орынмен ең көп орынға ие. "Планетарий" термині кейде Күн жүйесін бейнелейтін басқа да құрылғыларды, мысалы компьютерлік симуляцияларды немесе оррерилерді сипаттау үшін де қолданылады. Планетарийлік бағдарламалық құрал – аспанның үш өлшемді суретін екі өлшемді компьютер экранына немесе 3D бейнелеу үшін виртуалды шындық гарнитурасына шығаратын бағдарламалық қамтамасыз ету. "Планетариан" термині планетарийдің кәсіби қызметкерлерін сипаттау үшін қолданылады.

Ерте кездері

Ежелгі грек ғалымы Архимед Күн мен Айдың және планеталардың қозғалысын болжайтын алғашқы планетарий құрылғысын жасаған деп есептеледі. Антикитера механизмының табылуы мұндай құрылғылар ежелгі дәуірде болғандығын, бірақ Архимедтің өмірінен кейін пайда болған болуы мүмкін екенін дәлелдеді. Новаралық Кампанус өзінің "Theorica Planetarum" еңбегінде планеталық экваториумды сипаттап, оны қалай жасауға болатыны туралы нұсқаулар берді. 1650 жылға қарай салынған Готторф глобусының ішкі жағында шоқжұлдыздар бейнеленген. Бұл құрылғылар қазіргі кезде көбінесе оррериялар деп аталады (оррерия графының құрметіне). Шындығында, бүгінгі таңда көптеген планетарийлерде проекциялық оррериялар бар, олар Күн жүйесін (Күн мен Сатурнға дейінгі планеталардың барлығын қамтиды) өздерінің тұрақты орбиталық жолдарымен күмбезге проекциялайды. 1229 жылы Бесінші крест жорығы аяқталғаннан кейін, Хогенштауфен әулетінен шыққан Киелі Рим императоры Фридрих II жұлдыздар немесе планеталарды бейнелейтін тесіктермен салынған шатырды әкелді. Құрылғыны айналатын үстелмен іштен басқарды. 18 ғасырдағы оррериялардың кішігірім өлшемдері олардың әсерін шектеді, сол ғасырдың соңына қарай бірқатар педагогтар үлкенірек нұсқасын жасауға тырысты. Адам Уокердің (1730-1821) және оның ұлдарының білім берумен театрлық иллюзияларды үйлестіруге жасаған тырысы ерекше көзге түседі. Уокердің "Эйдоуранионы" оның қоғамдық лекцияларының немесе театрлық қойылымдарының негізгі бөлігі құрады. Уокердің ұлы бұл "күрделі машинаны" былай сипаттайды: "Биіктігі жиырма фут, диаметрі жиырма жеті фут: ол көрермендердің алдында тік тұр, ал оның глобустары соншалықты үлкен, олар театрдың ең алыс нүктелерінен де анық көрінеді. Жердің әрбір планетасы мен серігі ешқандай тірексіз кеңістікте ілініп тұрғандай көрінеді, жылдық және тәуліктік айналысын ешқандай себепсіз орындайды". Басқа лекция оқытушылары өздерінің құрылғыларын насихаттады: Р.Е. Ллойд өзінің "Dioastrodoxon" немесе "Grand Transparent Orrery" құрылғысын жарнамалады, ал 1825 жылы Уильям Китченер диаметрі 42 фут (13 метр) болатын "Ouranologia" құрылғысын ұсынды. Бұл құрылғылар, әдетте, астрономиялық дәлдіктен гөрі, көпшілікті қызықтыратын көріністер мен әсерлі суреттерге басымдық берді. Ең көне, әлі де жұмыс істеп тұрған планетарийді Фризияның Франкер қаласында табуға болады. Оны Эйзе Эйзинга (1744-1828) өз үйінің тұрғын бөлмесінде салған. Эйзинга планетарийді салуға жеті жыл жұмсады, ол 1781 жылы аяқталды. 1905 жылы Мюнхендегі Немец мұражайының директоры Оскар фон Миллер (1855-1934) М. Зендтнерден дөңгелекті оррерия мен планетарийдің жаңартылған нұсқаларын тапсырды, кейіннен Йенадағы Карл Цайсс оптикалық зауытының бас инженеры Франц Майермен бірге гелиоцентрлік және геоцентрлік қозғалысты көрсетуге қабілетті ең үлкен механикалық планетарийді жасады. Бұл құрылғы 1924 жылы Немец мұражайында қойылды, бірақ соғыс салдарынан құрылыс жұмыстары тоқтатылды. Сатурн орбитасының диаметрі 11,25 метр болатын. Қабырғаға электр шамдары арқылы 180 жұлдыз проекцияланды. Осы құрылыс жүргізіліп жатқан кезде, фон Миллер сонымен қатар, Хайдельберг университетінің Landessternwarte Heidelberg Königstuhl обсерваториясының директоры, неміс астрономы Макс Вольфпен бірге Цайсс зауытында жұмыс істеді. Олар Уоллес В. Атвудтың Чикаго ғылым академиясындағы жұмысынан және Вальтер Бауэрсфельд пен Рудольф Штраубельдің Цайсстағы идеяларынан шабыттанған жаңа дизайнды жасады. Нәтижесінде планетарий дизайны пайда болды, ол оптикалық проектордың ішінде жұлдыздар мен планеталардың барлық қажетті қозғалыстарын тудырады және бөлмеде орталықта орнатылып, жарты шардың ақ бетіне бейнелерді проекциялайды. 1923 жылдың тамызында бірінші (I модель) Цайсс планетариуы түнгі аспанның суреттерін Цайсс зауытының шатырына орнатылған 16 метрлік жарты шар тәрізді бетон күмбездің ақ гипстелген қабырғасына проекциялады. Алғашқы ресми көрсетілім 1923 жылдың 21 қазанында Мюнхендегі Немец мұражайында өтті.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін

Соғыстан кейін Германия Шығыс және Батыс Германияға бөлінген кезде, Zeiss фирмасы да екіге бөлінді. Оның бір бөлігі Шығыс Германиядағы Йена қаласындағы дәстүрлі штаб-пәтерінде қалды, ал екінші бөлігі Батыс Германияға көшті. Zeiss компаниясының алғашқы планетарийлерін жасаған Вальтер Бауэрсфельд, басқа Zeiss басшыларымен бірге Батыс Германияға көшіп барды. 1959 жылы қайтыс болғанға дейін ол Zeiss West басқару тобында қызмет етті. Батыс Германиядағы фирма 1954 жылы үлкен планетарийлерді қайта жасауды бастады, ал Шығыс Германиядағы фирма бірнеше жылдан кейін кішкентай планетарийлерді жасауға кірісті. Сол кезде планетарий өндірушілердің жетіспеуінен бірнеше бірегей үлгілер жасалды, мысалы, Сан-Францискодағы Голден Гейт паркіндегі Калифорния Ғылым академиясы салған планетарий, ол 1952–2003 жылдары жұмыс істеді. Коркош ағайындары Бостон Ғылым мұражайы үшін үлкен проектор жасады, ол Уран планетасын көрсетуге қабілетті бірінші (және көп уақыт бойы жалғыз) планетарий болды. Көптеген планетарийлер Уранды көзге көрінетіндей жақсы көрсетілмейді. 1950-60 жылдардағы ғарыш жарысы планетарийлердің бүкіл әлемде танымалдығын арттырды, себебі АҚШ ғарыш кеңістігіндегі жаңа мүмкіндіктерден қалып қояды деген қауіп туды, бұл АҚШ-тың жоғары мектептерінде 1200-ден астам планетарий орнатуға бағытталған үлкен бағдарламаны ынталандырды. Арманд Шпиц кішкентай, арзан планетарийлерге сұраныс бар екенін түсінді. Оның алғашқы үлгісі – Spitz A – он екі қырлы пирамидадан жұлдыздарды көрсетуге арналған, бұл жер шарын жасауға кеткен шығынды азайтты. Планеталар механикалық түрде қозғалмады, бірақ қолмен жылжытуға болатын. Одан кейін жаңартылған мүмкіндіктермен бірнеше үлгілер шықты, соның ішінде мыңнан астам жұлдызды көрсеткен A3P үлгісінде ендік, тәуліктік және жылдық қозғалыстар, сондай-ақ Күн, Ай (фазаларымен бірге) және планеталар үшін моторлар орнатылды. Бұл үлгі 1964 жылдан 1980 жылға дейін жүздеген мектептерде, колледждерде және тіпті шағын мұражайларда орнатылды. Жапония 1960 жылдары планетарий өндіру бизнесіне кірді, Гото және Минолта бірнеше түрлі үлгілерді сәтті сатты. Гото әсіресе сәтті болды, себебі Жапония Білім министрлігі олардың ең кішкентай үлгісінің бірін – E 3 немесе E 5 (сандар күмбездің диаметрін көрсетеді) – Жапониядағы барлық бастауыш мектепке орнатты. Нью-Йорк қаласындағы Хейден планетарийінің бұрынғы лекторы Филипп Стерн бағдарламалана алатын кішкентай планетарий жасау идеясын ойлап тапты. Оның "Аполлон" үлгісі 1967 жылы пластикалық бағдарламалық тақта, жазылған лекция және фильмдермен бірге ұсынылды. Өзі төлей алмағандықтан Стерн Лонг-Айлендтегі Viewlex аудиовизуалды фирмасының планетарий бөлімінің басшысы болды. Әртүрлі сыныптар мен жалпыхалықтық аудитория үшін отызға жуық дайын бағдарламалар жасалды, ал операторлар өз бағдарламаларын жасауға немесе планетарийді тікелей эфирде жүргізуге мүмкіндік алды. "Аполлонды" сатып алушыларға екі дайын шоудан таңдау мүмкіндігі берілді және одан да көп сатып алуға болатын. Бірнеше жүз дана сатылды, бірақ 1970 жылдардың соңында Viewlex планетарий бизнесіне қатысы жоқ себептермен банкрот болды. 1970 жылдары OmniMax киножүйесі (қазір IMAX Dome деп аталады) планетарий экрандарында көрсету үшін жасалды. Соңғы кезде кейбір планетарийлер өздерін күмбезді театрлар деп атап, кең экранды немесе "айналдыратын" фильмдер, толық күмбезді бейне және музыкамен үйлесетін лазерлік шоулар сияқты кеңейтілген қызметтер ұсынады. 1977 жылы Массачусетс штатындағы Learning Technologies Inc. компаниясы бірінші оңай тасымалданатын планетарийді ұсынды. Филип Садлер бұл патенттелген жүйені жобалады, ол жұлдыздарды, көптеген мифологиялардан алынған шоқжұлдыздарды, аспандық координаттар жүйесін және тағы да көптеген нәрселерді алынып-қойылатын цилиндрлерден көрсетті (Viewlex және басқалары өздерінің портативті нұсқаларын жасады). 1989 жылы Германия біріккен кезде екі Zeiss фирмасы да бірікті және көптеген түрлі өлшемдегі күмбездерді қамту үшін ұсыныстарын кеңейтті.

Компьютерлік планетариумдар

1983 жылы Evans & Sutherland компаниясы компьютерлік графиканы көрсететін алғашқы сандық планетарий проекторын орнатты (Хансен планетарийі, Солт-Лейк-Сити, Юта). Digistar I проекторы жұлдыздық аспан мен сызықтық суреттерді көрсету үшін векторлық графика жүйесін пайдаланды. Бұл операторға Жерден көрінетіндей ғана емес, сонымен қатар кеңістікте және уақытта алыс орналасқан нүктелерден көрінетіндей қазіргі түнгі аспанды көрсетуге үлкен мүмкіндік берді. Планетарий проекторларының ең соңғы буындары, Digistar 3-тен бастап, толық күмбездік бейне технологиясын ұсынады. Бұл кез келген бейнені проекциялауға мүмкіндік береді.

Электромеханикалық/оптикалық дәстүрлі проекторлар

Дәстүрлі планетарийлік проекция аппараттары ішіндегі жарығы бар қуыс допты және әр жұлдыз үшін кішкентай тесікті пайдаланады, сондықтан оны "жұлдыз добы" деп атайды. Ең жарқын жұлдыздардың кейбіреулерінде (мысалы, Сириус, Канопус, Вега) жеткілікті жарық беру үшін тесіктердің өте үлкен болуы керек, сондықтан тесікте жарықты күмбездегі өткір нүктеге бағыттау үшін кішкентай линза орнатылады. Кейінгі және қазіргі планетарийлердегі жұлдыз шарларында әр жарқын жұлдызға жеке проекторлар болады, олар қолда ұсталатын кішкентай шамдар тәрізді, әр жарқын жұлдызға арналған линзаларымен жабдықталған. Контактілік ажыратқыштар проекторлардың "көрініс шегінен" төмен проекциялауына кедергі жасайды. Жұлдыз шарлары әдетте Жердің күнделікті айналымын және Жердегі ендіктің өзгеруін имитациялау үшін тұтастай айналуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, күн мен түн теңдеулерінің прецессиясын жасау үшін айналу механизмі де қарастырылған. Көбінесе, мұндай шарлардың біреуі оңтүстік эклиптикалық полюсіне бекітіледі. Бұл жағдайда көрініс оңтүстікке қарай тым төмен түспейді, күмбезге оңтүстіктегі бос аймақты проекцияламайды. Кейбір жұлдыз проекторларында проектордың қарама-қарсы жағында екі шар болады, олар гантель тәрізді. Бұл жағдайда барлық жұлдыздар көрсетіледі және көрініс екі полюске немесе олардың арасындағы кез келген нүктеге бағытталуы мүмкін. Бірақ екі шардың проекциялық өрістері олардың кездесетін немесе жапсысатын жерінде сәйкес келуі керек. Кішкентай планетарий проекторларына тұрақты жұлдыздар, Күн, Ай, планеталар және түрлі тұмандықтар кіреді. Үлкен проекторларға кометалар мен жұлдыздардың көптеген түрлері қосылуы мүмкін. Экранның сыртында (қалалық немесе ауылдық көріністермен толық) және Құс жолының айналасында қараңғылықты көрсету үшін қосымша проекторлар қосылуы мүмкін. Ал кейбіреулері координаттар сызықтары мен шоқжұлдыздарды, фотосуреттерді, лазерлік дисплейлерді және басқа да кескіндерді қосады. Әрбір планета күмбезге жарық түсіретін, нақты бағытталған жарық шоғы арқылы проекцияланады. Планета проекторлары планеталардың қозғалысын имитациялау үшін өз орналасуын өзгертуге мүмкіндік беретін механизмдермен жабдықталған. Бұл механизмдер мынадай түрлерінен болуы мүмкін: Коперниктік. Бұл жүйеде біліс Күнді бейнелейді. Әр планетаны бейнелейтін айналмалы бөлікте жарық орналасқан, ол Жерді бейнелейтін айналмалы бөлікке қарай бағытталған болуы керек. Бұл механикалық қиындықтар тудырады: планеталардың жарықтары сымдар арқылы қуаттандырылуы керек, олар планеталар айналғанда иілуі керек, ал мыс сымдарды жиі иіп, металдық шаршауға алып келуі мүмкін, нәтижесінде сымдар үзілуі мүмкін. Егер планета Жерге қарама-қарсы тұрса, оның жарығы механизмнің орталық осімен кесіліп қалуы мүмкін. (Егер планета механизмі нақтылықтан 180° бұрылған болса, жарықтар Жерде орналасқан және әр планетаға қарай бағытталған, ал кесіліп қалу қаупі Жермен бірге пайда болады.) Птолемейлік. Бұл жүйеде орталық ось Жерді бейнелейді. Әр планетаның жарығы тек орталық осьтің айналасында айналатын және деферент пен эпицикл (немесе планетарий өндірушісі оларды қалай атаса да) арқылы басқарылатын тіреуге орнатылған. Бұл жағдайда Птолемейдің сандық мәндері күнделікті айналысты жою үшін қайта қарастырылуы керек, себебі планетарийде бұл басқаша қамтамасыз етіледі. (Бір планетариумда, бұл Птолемейге белгісіз болған Уран планетасының Птолемейлік типтегі орбиталық тұрақтыларын қажет етті.) Компьютерлік басқару. Бұл жүйеде планеталардың барлық шамдары тек орталық осьтің айналасында айналатын тіреулерге орнатылған және компьютермен басқарылады. Жақсы көрініс тәжірибесін ұсынса да, дәстүрлі жұлдыз шар проекторлары бірнеше шектеулерге ие. Практикалық тұрғыдан алғанда, жарықтың төмен деңгейі көрермендердің көздерінің "қараңғыға бейімделуіне" бірнеше минут уақыт қажет етеді. "Жұлдыз шар" проекциясы білім беру тұрғысынан түнгі аспанның Жерге байланысты көрінісінен тысқары қадам жасай алмайтынымен шектеледі. Соңында, көптеген дәстүрлі проекторлардағы әртүрлі үстіне жапсырылған проекциялық жүйелер дұрыс жасыруға қабілетсіз. Бұл планетаның бейнесі жұлдыз өрісінің үстіне проекцияланғанда (мысалы), жұлдыздардың планетаның бейнесі арқылы жарқырап көрінуі мүмкін, бұл көру тәжірибесінің сапасын төмендетеді. Осы себептерге байланысты кейбір планетарийлер көпіршіктің астындағы қабырғаларға немесе еденге проекцияланған немесе көрермендердің көзіне жарқырап түсетін жұлдыздарды көрсетеді. Алайда, жаңа типтегі оптикалық-механикалық проекторлар, жұлдыздарды көрсету үшін оптикалық талшықтарды пайдаланады, аспанның әлдеқайда реалистік көрінісін ұсынады.

Цифрлық проекторлар

Планетарийлердің саны артып келеді, олар кейбір шектеулерін жою үшін цифрлық технологияны қолданады, дәстүрлі түрде жұлдыз шарының айналасында орналасқан өзара байланысты проекторлардың толық жүйесін алмастырады. Цифрлық планетарий өндірушілері мұндай жүйелердің техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтатынын және дәстүрлі "жұлдыз шарларына" қарағанда сенімділігін арттыратынын мәлімдейді, себебі оларда аз қозғалатын бөліктер бар және әдетте бірнеше жеке жүйе арасындағы күмбездегі қозғалысты синхрондау қажет болмайды. Кейбір планетарийлер бір күмбезде дәстүрлі оптомеханикалық проекцияны және цифрлық технологияларды біріктіреді. Толыққанды цифрлық планетарийде күмбездің бейнесі компьютерде жасалады, содан кейін катодты сәулелі түтік, LCD, DLP немесе лазерлік проекторлар сияқты әртүрлі технологияларды пайдалана отырып, күмбезге проекцияланады. Кейде бүкіл күмбез бетіне жарықты тарату үшін балық көзі линзасымен жабдықталған бір проектор күмбездің ортасына жақын орналастырылады, ал басқа конфигурацияларда күмбездің көкжиегі бойында орналасқан бірнеше проекторлар бірігіп, үздіксіз бейне құрайды. Цифрлық проекция жүйелері түнгі аспанның бейнесін пиксельдердің үлкен массиві ретінде жасайды. Жалпы айтқанда, жүйе қаншалықты көп пикселді көрсетсе, көру тәжірибесі соғұрлым жақсы болады. Цифрлық проекторлардың бірінші буыны ең жақсы дәстүрлі "жұлдыз шарлары" проекторларының бейне сапасына тең келетін пикселдерді шығара алмаса, қазіргі жоғары деңгейдегі жүйелер адамның көру қабілетінің шегіне жақындаған ажыратымдылықты ұсынады. LCD проекторлардың жарық пен толық қара түсті проекциялау мүмкіндігі шектеулі, бұл олардың планетарийлерде қолданылуын шектейді. LCOS және модификацияланған LCOS проекторлары LCD контраст коэффициенттерін жақсартты және LCD пиксельдері арасындағы кішкентай аралықтардың "экран есігі" әсерін жойды. "Қара чип" DLP проекторлары стандартты DLP дизайнын жақсартады және жарқын бейнелермен салыстырмалы түрде қолжетімді шешім ұсына алады, бірақ қара деңгей проекторларды физикалық түрде қоршауды талап етеді. Технология жетіліп, бағасы төмендеген сайын лазерлік проекция күмбездік проекция үшін перспективалы болып көрінеді, өйткені ол жарқын бейнелерді, кең динамикалық диапазонды және өте кең түсті кеңістікті ұсынады.

Мазмұнын көрсету

Әлемдегі планетарийлердің көпшілігі көпшілікке көрсетілімдер ұсынады. Дәстүр бойынша, «Бүгін түнде аспанда не көрінеді?» сияқты тақырыптарға немесе діни мерекелер (әсіресе Рождество жұлдызы) сияқты түнгі аспанмен байланысты мәселелерді қамтитын көрсетілімдер көрермендер арасында танымал болған. Көптеген планетарийлер тікелей форматты ұнатады, себебі тікелей эфирде сөйлейтін адам немесе жүргізуші көрермендердің сұрақтарына жауап бере алады. 1990 жылдардың басынан бері толыққанды 3D цифрлық планетарийлер көрсетілім жүргізушіге қосымша мүмкіндіктер берді, өйткені олар ғарышқа кез келген нүктеден қарауға мүмкіндік береді, тек бізге жақсы таныс Жерден көрінетін көрініс емес. Бұл жаңа виртуалды шындық мүмкіндігі, ғаламды аралап саяхаттау артықшылығы білім беруде маңызды пайдасын тигізеді, себебі кеңістіктің тереңдігін көрсетеді, көрермендерге жұлдыздардың алып аспан сферасының ішіне жабысқан деген ежелгі қате түсініктен арылуға және оның орнына Күн жүйесінің және одан тысқары аймақтардың нақты орналасуын түсінуге көмектеседі. Мысалы, планетарий енді көрермендерді Орион сияқты таныс шоқжұлдызға қарай «ұшыра» алады, бұл Жерден қарағанда үйлесімді пішін құрайтын жұлдыздардың Жерден әртүрлі қашықтықта екенін және сондықтан адам қиялы мен мифологиядан басқа байланысы жоқ екенін көрсетеді. Әсіресе, визуалды қабілеті жоғары немесе кеңістікті сезінетін адамдар үшін бұл тәжірибе басқа демонстрациялардан гөрі білім беруде тиімді болуы мүмкін.