プラネタリウムは、宇宙内の惑星やその他の物体の位置と動きを示す教育装置です。現代のプラネタリウムは複雑な光学機器です。惑星、月、星の画像をドーム天井に投影し、夜の空を正確に表現します。このような機器が設置されている部屋や建物はプラネタリウムとも呼ばれます。
典型的なプラネタリウムは、1 つまたは複数の明るいランプからの光を、金属板に開けられた何千もの小さな穴を通して集光することによって星の画像を形成します。プレートは 2 つの球状構造の周囲に配置されており、1 つは北半球の星用、もう 1 つは南半球の星用です。月と惑星の画像は、2 つの星の球の間のフレームに取り付けられた別々の投影装置によって生成されます。プラネタリウムは、さまざまなギアと電気モーターのセットを使用して、星の昇りや沈み、黄道に沿った月や惑星の動きを表示できます。プラネタリウムでは、遠い過去や未来の、地球上の任意の場所、任意の時点からの天空の様子を表示することもできます。追加の投影装置は、日食、オーロラ、流星などの現象を描写したり、天体の座標系や星座の輪郭などの指導補助を示すために使用されます。
別のタイプのプラネタリウムでは、テレビの受像管に似たコンピュータ制御のブラウン管を使用します。星や惑星の画像が鏡筒のスクリーン上に形成され、魚眼レンズによってドーム型の天井に投影されます。
初期のプラネタリウム
初期のプラネタリウムは、球体またはドームの内側に描かれた星空の持ち運び可能な写真、または太陽系の機械模型のいずれかでした。 17 世紀後半のヨーロッパでは、太陽の周りの惑星の動きを模倣した小型プラネタリウムが時計の中に組み込まれていました。それらの中には、惑星の周りの衛星の公転を示したものさえありました。
この時代に、ゴットルプ・グローブとして知られる、持ち運び可能な星空の絵を備えた最初のプラネタリウムの 1 つが、現在のドイツで作られました。プラネタリウムの主要部分は、直径 10.2 フィート (3.1 m) の中空の銅球で、その中にテーブルと 12 人が座れる湾曲したベンチがありました。球体の内面には星座の絵が描かれていました。星は金でコーティングされた銅の釘の頭で、中央の石油ランプの光で輝いていました。地球を表す銅の球体がテーブルの上に置かれていました。
18 世紀初頭には、1712 年に製作されたアイルランドの貴族、オーラリー伯爵にちなんで名付けられたオーラリーとして知られる模型プラネタリウムが建設されました。今日に至るまで、小型の衛星は生徒が惑星の動きを理解するのに役立つため、理科の教師によって使用されています。
19 世紀後半に電灯とモーターが発明されてからは、大型の軌道台の建設が可能になりました。これらの最初のものは、1920 年代初頭にドイツのミュンヘンにあるドイツ博物館に設置されました。
円形の部屋の中心には、太陽を表す大きな光る地球儀がありました。光を当てた小さな地球儀は惑星を表しており、小さな地球儀は棒で天井から吊り下げられていました。ロッドはモーター駆動の自動車に固定され、世界中の「軌道」軌道に沿って移動しました。地球を表す地球の下には、人が乗れる小さなモーター駆動のプラットフォームがありました。軌道衛星が走行している間、ライダーは地球の視点から太陽の周りを惑星が公転する様子をシミュレーションすることができました。同様の種類の衛星が後にニューヨーク市のヘイデン プラネタリウムとノースカロライナ大学チャペルヒル校にも建設されました。
メカニカルプロジェクター
最初の近代的なプラネタリウムは、1924 年頃にドイツのイェーナにあるツァイス光学工場で建設されました。マーク I として知られるこの装置は、ドイツのカール ツァイス社によってミュンヘンのドイツ博物館に設置され、高さ 32 フィート (10 m) のドームの中に取り付けられました。 ）直径。アドラー プラネタリウムは、1930 年にシカゴに建設され、米国初の大型プラネタリウムでした。
スターボールとして知られる凹型の金属球は、31 個のレンズを使用して 4,500 個の星の画像をドーム上に表示しました。ボールに取り付けられた 7 つの追加のプロジェクターにより、太陽、月、水星、金星、火星、木星、土星の画像が作成されました。これらの投影機の動きは、星に対する太陽体の動きを再現しました。画像の照明は、31 個のレンズに囲まれたボールの中心にある明るい電球から発せられました。各レンズの後ろには、写真スライドとして機能するスター プレートと呼ばれるディスクが取り付けられていました。ランプからの光はプレートの穴を通過し、それぞれの穴が星を表しました。各レンズがスタープレートの穴を通してドームに光を集中させることで、31 台のプロジェクターが一緒になって空全体の画像を生成しました。
ただし、ミュンヘンのプラネタリウムにはいくつかの制限がありました。プラネタリウムの視界はミュンヘンと同じ北緯にある他の場所に限定されていました。つまり、プラネタリウムではミュンヘンの緯度で地平線上に昇る星しか見ることができませんでした。しかし、技術の進歩により、ミュンヘンのプラネタリウムの改良版では、地球上のあらゆる場所でいつでも、最大 26,000 年の過去または未来の空を映し出すことができるようになりました。改良されたプラネタリウムでは、2 つの大きな星球とその間にある惑星投影機を使用しており、太陽系のどの場所からでも星は同じように見えますが、惑星はそうではありません。これは、太陽系が恒星までの距離よりもはるかに小さいためです。
ツァイス映写機の成功により、20 世紀には何千ものプラネタリウムが設立されました。米国では、最初のツァイス映写機は 1930 年代にシカゴのアドラー プラネタリウム、ニューヨーク市のヘイデン プラネタリウム、フィラデルフィアのフランクリン研究所科学博物館のフェルス プラネタリウム、ロサンゼルスのグリフィス天文台に設置されました。日本の後藤光学工業株式会社、ミノルタ株式会社、米国企業のスピッツ社も、20 世紀後半にはプラネタリウム映写機の大手メーカーとなりました。
現在、技術的に進歩した機械式プロジェクターは、実際の星と同じくらい鮮明で明るい画像を表示します。ニューヨーク市のヘイデン プラネタリウムにある Zeiss Mark IX として知られるそのような装置の 1 つは、9,000 個を超える星の画像を投影します。光ファイバーと呼ばれる髪の毛ほどの細いガラスの束を使ってドームに光を当てます。繊維が非常に小さいため、ドーム上の画像は点状で、空に浮かぶ本物の星のように見えます。太陽、月、惑星の画像は、コンピューター制御のモーターによって操作される別々のプロジェクターによって作成されます。
デジタルプロジェクター
コンピューターは、情報を処理するために数字または数字のコードを使用します。したがって、コンピュータ化されたプロジェクターを備えたプラネタリウムは、デジタル プラネタリウムとして知られています。機械式プロジェクターは、太陽系の宇宙の 1 つの領域のみから見た星を表示できます。これは、スタープレートの穴が互いの位置を変えることができないためです。ただし、デジタル プロジェクター システムにはスター プレートを使用しないため、この制限はありません。代わりに、コンピュータがビデオ画面上に画像を作成します。次に、レンズが各画像をドームに投影します。太陽系以外の場所から見た星を表示するには、コンピューターが画面上の画像を変更するだけです。
1980 年代初頭、米国のエバンス アンド サザーランド コーポレーションは、バージニア州リッチモンドの科学博物館に最初のデジタル プラネタリウムを設置しました。それ以来、デジタル プラネタリウムはさらに発展し、今でははるかに現実的な惑星の画像を生成できるようになりました。天文学以外の分野でも重要な天体の映像を映し出すことができる先進的なプラネタリウムです。たとえば、生きた細胞の非常に拡大された画像を通じて飛行をシミュレートできます。一日中いつでも空の状態をシミュレートできる天文学に基づいたコンピューター プログラムは、デジタル プラネタリウムとみなすこともできます。
デジタル プラネタリウムでは、エンターテイメント用のショーも上映されます。たとえば、音楽のサウンド トラックを伴ったアニメーションのコンピュータ生成アートの表示に使用できます。
ポータブルプラネタリウム
技術的に進歩したプラネタリウムは、ほとんどの学校や地域社会にとっては高価すぎます。しかし、その多くは安価なポータブルプラネタリウムを購入しています。たとえば、あるモデルには、35 人の子供を収容できるように設計された膨張可能なドームが付いています。このプロジェクターには、プラスチックのシリンダーで囲まれた小さな電球と、星を投影するための透明なスポットのある黒いシリンダーが付いています。他にも、銀河、星座、さらには生きた細胞の内部を映す手頃な価格の円筒もあります。
