Planetarium - Orrery

Mała planetarnia przedstawiająca Ziemię i planety wewnętrzne

Orrery jest mechaniczny model Układu Słonecznego , który ilustruje lub prognozuje względne pozycje i ruchy planet i księżyców , zwykle zgodnie z heliocentrycznej modelu . Może również reprezentować względne rozmiary tych ciał; jednakże, ponieważ dokładne skalowanie jest często niepraktyczne ze względu na rzeczywiste duże różnice stosunków, zamiast tego można zastosować słabsze przybliżenie. Chociaż Grecy mieli działającą planetarię , pierwszy planetarium, który był planetarium epoki nowożytnej, został wyprodukowany w 1704 roku, a jeden został podarowany Charlesowi Boyle, 4. hrabia Orrery – stąd nazwa. Są one zazwyczaj napędzane mechanizmem zegarowym z kulą przedstawiającą Słońce w środku i planetą na końcu każdego z ramion.

Historia

Starożytne wersje

Mechanizm z Antykithiry (główny fragment), ca. 125 p.n.e.

Carlo G Croce, rekonstrukcja Astrarium Dondiego , pierwotnie zbudowanego w latach 1348-1364 w Padwie

Mechanizm Antikythera , odkryta w 1901 roku w wypadku off greckiej wyspie Antikythera i intensywnie badane, wykazywał dobowe wniosków o Słońcu , Księżycu i pięciu znanych planet . Został datowany na okres od 150 do 100 lat p.n.e. Ręczny mechanizm z Antikythery jest obecnie uważany za jeden z pierwszych planetarium, ale przez wiele dziesięcioleci był ignorowany, ponieważ uważano go za zbyt skomplikowany, aby był prawdziwy. Był geocentryczny i służył jako kalkulator mechaniczny przeznaczony do obliczania pozycji astronomicznych.

Według Cycerona , rzymskiego filozofa, który pisał w I wieku pne, grecki erudyta Posidonius skonstruował model planetarny.

Wczesne wersje

Zegar astronomiczny (strona Wenus-Merkury), Eberhard Baldewein i in., Marburg-Kassel, 1563–1568 - Salon Matematyczno-Fizyczny, Drezno - DSC08057

W 1348 r. Giovanni Dondi zbudował pierwszy znany mechanizm tego systemu napędzany zegarem. Wyświetla pozycję ekliptyczną Księżyca , Słońca , Merkurego , Wenus , Marsa , Jowisza i Saturna zgodnie ze skomplikowanymi geocentrycznymi teoriami planetarnymi Ptolemeuszy. Sam zegar jest stracony, ale Dondi pozostawił pełny opis swoich astronomicznych pociągów zębatych.

Dopiero w 1650 roku P. Schirleus zbudował geocentryczne planetarium, w którym Słońce jest planetą, a Merkury i Wenus krążą wokół Słońca jako jego księżyce .

Na dworze Wilhelma IV Landgrafa Hesji-Kassel zbudowano w latach 1561 i 1563-1568 dwa skomplikowane zegary astronomiczne. Wykorzystują one cztery boki, aby pokazać pozycje ekliptyczne Słońca , Merkurego , Wenus , Marsa , Jowisza , Saturna , Księżyca , Słońca i Smoka (węzłów Księżyca) według Ptolemeusza , kalendarza, wschodu i zachodu słońca oraz zautomatyzowanego nieba kula z animowanym symbolem Słońca, która po raz pierwszy na kuli ziemskiej pokazuje rzeczywistą pozycję Słońca wraz z równaniem czasu . Zegary są teraz wystawiane w Kassel w Astronomisch-Physikalisches Kabinett iw Dreźnie w Mathematisch-Physikalischer Salon.

W opublikowanym w Norymberdze w 1543 roku De revolutionibus orbium coelestium Mikołaj Kopernik zakwestionował zachodnie nauczanie o geocentrycznym wszechświecie, w którym Słońce codziennie krąży wokół Ziemi . Zauważył, że niektórzy greccy filozofowie, tacy jak Arystarch z Samos, zaproponowali heliocentryczny wszechświat. Uprościło to pozorne ruchy planetarne planet, umożliwiając reprezentację toru planet w postaci prostych okręgów. Można to modelować za pomocą kół zębatych. Ulepszone instrumenty Tycho Brahe wykonały precyzyjne obserwacje nieba (1576–1601) iz nich Johannes Kepler (1621) wywnioskował, że planety krążą wokół Słońca po elipsach . W 1687 Isaac Newton wyjaśnił przyczynę ruchu eliptycznego w swojej teorii grawitacji .

Nowoczesne planetarium

Orrery wewnątrz Sphaera Copernicana, zaprojektowany przez Józefa z Gottorp i zbudowany przez Andreasa Böscha, 1653

Filozof wygłaszający wykład o planetarium (ok. 1766) Josepha Wrighta z Derby

Planetarium zbudowane przez gręplarza Eise Eisingę w latach 1774-1781 w jego salonie, najstarsze działające planetarium na świecie

W Muzeum Historii Nauki w Oksfordzie znajduje się planetarium zbudowany przez zegarmistrzów George'a Grahama i Thomasa Tompiona z ok. 1710 roku . Graham przekazał pierwszy model lub jego projekt słynnemu producentowi instrumentów Johnowi Rowleyowi z Londynu, aby wykonać kopię dla księcia Eugene'a z Sabaudii . Rowleyowi zlecono wykonanie kolejnej kopii dla swojego patrona Charlesa Boyle'a, 4. hrabiego Orrery , od którego urządzenie wzięło swoją nazwę w języku angielskim. Model ten został podarowany synowi Karola Janowi, później 5. hrabia Cork i 5. hrabia Orrery . Niezależnie od tego, Christiaan Huygens opublikował w 1703 r. szczegóły heliocentrycznej maszyny planetarnej, którą zbudował mieszkając w Paryżu w latach 1665-1681. Obliczył przekładnie potrzebne do reprezentowania roku 365,242 dni i wykorzystał je do wytworzenia cykli głównego planety.

Obraz Josepha Wrighta Filozof wygłaszający wykład o planetarium , w którym w miejscu Słońca umieszczono lampę ( ok. 1766 ) wiszący w Derby Museum and Art Gallery , przedstawia grupę słuchającą wykładu filozofa przyrody . . Słońce w mosiężnej planetarium zapewnia jedyne światło w pomieszczeniu. Przedstawiona na obrazie planetarium posiada pierścienie, które nadają mu wygląd zbliżony do kuli armilarnej . Demonstracja była w ten sposób w stanie zobrazować zaćmienia .

Aby umieścić to w kontekście chronologicznym, w 1762 roku John Harrison „s morskiego chronometru pierwszy włączony dokładny pomiar długości . W 1766 astronom Johann Daniel Titius po raz pierwszy wykazał, że średnią odległość każdej planety od Słońca można przedstawić w następujący sposób:

${\ Displaystyle {\ Frac {4 + 0}{10}}, {\ Frac {4+3}{10}}, {\ Frac {4+6}{10}}, {\ Frac {4+12} {10}},{\frac {4+24}{10}},{\frac {4+48}{10}},.....}$

To znaczy, 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, 5,2 ... Numery odnoszą się do jednostek astronomicznych , średnia odległość między Słońcem a Ziemią, czyli 1,496 x 10 ⁸ km (93 × 10 ⁶ mil). Derby Orrery nie pokazuje średniej odległości, ale demonstruje względne ruchy planet.

Planetarium Eisinga zostało zbudowane w latach 1774-1781 przez Eise Eisinga w jego domu we Franeker w Holandii. Wyświetla planety na całej szerokości sufitu pokoju i działa prawie nieprzerwanie od momentu powstania. Ta planetarium to planetarium w obu znaczeniach tego słowa: skomplikowana maszyna ukazująca orbity planet i teatr obrazujący ruch planet. Dom Eisinga kupiła holenderska rodzina królewska, która dała mu emeryturę.

1766 Benjamin Martin Orrery, używany na Harvardzie

W 1764 roku Benjamin Martin opracował nowy typ modelu planetarnego, w którym planety były przenoszone na mosiężnych ramionach wyprowadzonych z szeregu koncentrycznych lub współosiowych rur. Przy tej konstrukcji trudno było wprawić planety w ruch obrotowy i sprawić, by księżyce obracały się wokół planet. Martin zasugerował, że konwencjonalne orrery powinna składać się z trzech części: planetarium, w którym planety krążą wokół Słońca w tellurion (również Tellurian lub telluru ), który pokazał nachyloną oś Ziemi i jak to obracało się wokół Słońca, a lunarium który pokazał ekscentryczne rotacje Księżyca wokół Ziemi. W jednej maszynowni te trzy ruchy można było zamontować na wspólnym stole, oddzielnie wykorzystując środkowe wrzeciono jako główny napęd.

Wyjaśnienie

Wszystkie planetaria to planetaria lub planetaria (alternatywna liczba mnoga). Termin planetarium istnieje dopiero od 1714 roku. Wielki planetarium to taki, który obejmuje planety zewnętrzne znane w czasie jego budowy. Słowo planetarium zostało uchwycone i obecnie zwykle odnosi się do półkulistych teatrów, w których obrazy nocnego nieba są wyświetlane na powierzchni nad głową. Planetaria (orreries) mogą mieć różne rozmiary, od ręcznych do wielkości pokoju. Planetarium służy do demonstrowania ruchu planet, a urządzenie mechaniczne służące do przewidywania zaćmień i tranzytów nazywa się astrarium .

Planetarium powinno właściwie obejmować Słońce, Ziemię i Księżyc (plus opcjonalnie inne planety). Model, który obejmuje tylko Ziemię, Księżyc i Słońce, nazywa się tellurionem lub tellurem, a model , który obejmuje tylko Ziemię i Księżyc, to lunarium . Jovilabe to model Jowisza i jego księżyców.

Planetarium pokaże okres orbitalny każdej planety i prędkość rotacji , jak pokazano w powyższej tabeli. Tellurion pokaże Ziemię z Księżycem krążącym wokół Słońca. Użyje kąta nachylenia równika z powyższej tabeli, aby pokazać, jak obraca się wokół własnej osi. Pokazuje Księżyc Ziemi, obracający się wokół Ziemi. Lunarium zostało zaprojektowane tak, aby pokazywać złożone ruchy Księżyca, gdy obraca się on wokół Ziemi.

Orreries zwykle nie są budowane na dużą skalę . Zbudowano również ludzkie planetarium, w którym ludzie poruszają się jak planety, ale większość z nich jest tymczasowa. W Armagh Observatory w Irlandii Północnej znajduje się stały ludzki planetarium, na którym znajduje się sześć starożytnych planet, Ceres oraz komety Halley i Encke . Pokazano również Urana i nie tylko, ale w dość ograniczonym zakresie. Inny znajduje się w Sky's The Limit Observatory and Nature Center w Twentynine Palms w Kalifornii. Jest to skalowalna skala (20 miliardów do jednego), wierna pozycjonowaniu (z dokładnością do czterech dni) ludzkiej planetarium. Pierwsze cztery planety są stosunkowo blisko siebie, ale kolejne cztery wymagają pewnej ilości wędrówek, aby je odwiedzić. Spis wszystkich stałych ludzkich salonów został zainicjowany przez francuską grupę F-HOU w celu zbadania ich wpływu na edukację w szkołach. Dostępna jest mapa znanych ludzkich krasnoludów

Zwykły zegar mechaniczny mógłby zostać użyty do wyprodukowania niezwykle prostej planetarium ze Słońcem w centrum, Ziemią na wskazówce minutowej i Jowiszem na wskazówce godzinowej; Ziemia wykonałaby 12 obrotów wokół Słońca na każdy 1 obrót Jowisza. Rzeczywisty rok Jowisza to 11,86 lat ziemskich, więc ten konkretny przykład szybko utraciłby dokładność. Prawdziwa planetaria byłaby dokładniejsza i zawierałaby więcej planet, a być może również sprawiłaby, że planety będą się obracać.

Planetarium projekcyjne

Wiele planetariów (budynków) posiada układ projekcyjny , który wyświetla na kopule planetarium Słońce z kropkami lub małymi obrazami planet. Zwykle ograniczają się one do planet od Merkurego do Saturna , chociaż niektóre obejmują Uran . Źródła światła dla planet są rzutowane na lustra, które są nastawione na silnik, który napędza obrazy na kopule. Zwykle Ziemia okrąży Słońce w ciągu jednej minuty, podczas gdy inne planety zajmą orbitę w okresach proporcjonalnych do ich rzeczywistego ruchu. Tak więc Wenus, której okrążenie Słońca zajmuje 224,7 dni, zajmie 37 sekund, aby okrążyć planetę planetarną, a Jowiszowi 11 minut 52 sekundy.

Niektóre planetaria wykorzystały to do wykorzystania planetarium do symulacji planet i ich księżyców. Tak więc Merkury krąży wokół Słońca w 0,24 roku ziemskiego, podczas gdy Fobos i Deimos krążą wokół Marsa w podobnym stosunku 4:1. Operatorzy planetarium, którzy chcieli to pokazać, umieścili czerwoną czapkę na Słońcu (aby upodobnić go do Marsa) i wyłączyli wszystkie planety oprócz Merkurego i Ziemi. Podobne sztuczki można wykorzystać do pokazania Plutona i jego pięciu księżyców.

Godne uwagi planetarium

Planetarium wykonane przez Roberta Bretella Bate'a , około 1812 roku. Obecnie w Thinktank, Birmingham Science Museum .

Szewc John Fulton z Fenwick w hrabstwie Ayrshire zbudował trzy trzy w latach 1823-1833. Ostatni znajduje się w Galerii Sztuki i Muzeum Kelvingrove w Glasgow .

Planetarium Franeker zbudowany przez zgrzeblarce wełny nazwie Eise Eisinga we własnym salonie, w małym mieście Franeker w Fryzji , w rzeczywistości jest planetarium. Został zbudowany w latach 1774-1781. „Twarz” modelu spogląda w dół z sufitu pomieszczenia, z większością mechanicznych prac w przestrzeni nad sufitem. Jest napędzany zegarem wahadłowym, który ma 9 odważników lub stawów. Planety poruszają się po modelu w czasie rzeczywistym.

Nowatorska koncepcja polega na tym, aby ludzie odgrywali rolę poruszających się planet i innych obiektów Układu Słonecznego. Taki model, zwany ludzkim planetarium, został precyzyjnie rozplanowany w Obserwatorium Armagh .

W kulturze popularnej

• System konstrukcyjny Meccano jest popularnym narzędziem do budowy bardzo dokładnych maszynowni. Model 391, pierwszy Meccano Orrery, został opisany w podręczniku Meccano Manual z czerwca 1918 roku.
• W fabule filmu The Dark Crystal z 1982 roku , UrSkek TekTih z pomocą swojego kolegi UrSkek ShodYod zbudował gigantyczną automatyczną maszynownię dla Aughry w obserwatorium na szczycie góry, w którym mieszka.
• W filmie science fiction z 2000 roku Pitch Black , planetarium został użyty do zademonstrowania zbliżającego się zaćmienia planety.
• W historycznym 2020 powieść pomieszczeniu z liści przez Kate Grenville , prowizoryczny orrery wykonane z odpadków znalezionych we wczesnych kolonii Nowej Południowej Walii przez pierwszego astronoma kolonii, William Dawes , służy jako metafora pragnienie ludzkiej miłości ogólnie, aw szczególności ewoluujący fikcyjny związek Elizabeth Macarthur z Dawesem.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Symulator Układu Słonecznego JPL
• Fundacja Long Now
• University of Pennsylvania Orrery