Планетария — это механическая модель Солнечной системы , которая иллюстрирует или предсказывает относительные положения и движения планет и лун , обычно в соответствии с гелиоцентрической моделью . Она также может представлять относительные размеры этих тел; однако, поскольку точное масштабирование часто нецелесообразно из-за фактических больших различий в соотношениях, она может использовать уменьшенное приближение. У греков были работающие планетарии , но первый современный образец был создан около 1712 года Джоном Роули. [1] Он назвал его «планетария» [2] в честь своего покровителя Чарльза Бойла, 4-го графа Оррери (в графстве Корк , Ирландия). На табличке на нем написано «Орерария, изобретенная Грэхемом в 1700 году, улучшенная Роули и подаренная им Джону [sic] графу Оррери, в честь которого она была названа по предложению Ричарда Стила ». [3] [4]
Планеты обычно приводятся в действие часовым механизмом с шаром, представляющим Солнце , в центре и планетой на конце каждого из ряда рычагов.
Механизм Антикитеры , обнаруженный в 1901 году в затонувшем судне у греческого острова Антикитеры в Средиземном море, демонстрировал суточные движения Солнца , Луны и пяти планет, известных древним грекам . Он был датирован периодом между 205 и 87 годами до н. э. [5] [6] [7] Механизм считается одним из первых планетариев. [8] Он был геоцентрическим и использовался в качестве механического калькулятора для расчета астрономических положений.
Цицерон , римский философ и политик, писавший в первом веке до нашей эры, упоминает о планетарных механических моделях. По его словам, греческие полиматы Фалес [9] и Посидоний [10] оба сконструировали устройство, моделирующее небесное движение.
,_Eberhard_Baldewein_et_al,_Marburg-Kassel,_1563-1568_-_Mathematisch-Physikalischer_Salon,_Dresden_-_DSC08057.jpg/1280px-Astronomical_clock_(Venus-Mercury_side),_Eberhard_Baldewein_et_al,_Marburg-Kassel,_1563-1568_-_Mathematisch-Physikalischer_Salon,_Dresden_-_DSC08057.jpg)
В 1348 году Джованни Донди построил первый известный часовой механизм системы. Он отображает эклиптическое положение Луны, Солнца, Меркурия , Венеры , Марса , Юпитера и Сатурна в соответствии со сложными геоцентрическими планетарными теориями Птолемея. [11] [12] Сами часы утеряны, но Донди оставил полное описание их астрономических зубчатых передач .
Еще в 1650 году П. Ширлеус построил геоцентрический планетарий, в котором Солнце было планетой, а Меркурий и Венера вращались вокруг Солнца в качестве его спутников . [13]
При дворе Вильгельма IV, ландграфа Гессен-Кассельского, в 1561 и 1563–1568 годах были построены двое сложных астрономических часов. Они используют четыре стороны для показа эклиптических положений Солнца, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, Луны, Солнца и Дракона (Лунных узлов) согласно Птолемею , календарь, восход и заход Солнца и автоматизированную небесную сферу с анимированным символом Солнца, который впервые на небесном глобусе показывает реальное положение Солнца, включая уравнение времени . [14] [15] В настоящее время часы экспонируются в Касселе в Астрономическо-физическом кабинете и в Дрездене в Математически-физическом салоне .
В труде «De revolutionibus orbium coelestium» , опубликованном в Нюрнберге в 1543 году, Николай Коперник бросил вызов западному учению о геоцентрической вселенной, в которой Солнце ежедневно вращается вокруг Земли . Он заметил, что некоторые греческие философы, такие как Аристарх Самосский, предлагали гелиоцентрическую вселенную. Это упростило кажущиеся эпициклические движения планет, сделав возможным представление траекторий планет в виде простых окружностей. Это можно было смоделировать с помощью зубчатых передач. Усовершенствованные инструменты Тихо Браге провели точные наблюдения за небом (1576–1601), и из них Иоганн Кеплер (1621) сделал вывод, что планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсам . В 1687 году Исаак Ньютон объяснил причину эллиптического движения в своей теории гравитации . [16]
В Музее истории науки в Оксфорде есть планетарий, построенный часовщиками Джорджем Грэхемом и Томасом Томпионом, датированный примерно 1710 годом . [17] Грэхем передал первую модель, или ее дизайн, знаменитому лондонскому изготовителю инструментов Джону Роули, чтобы тот сделал копию для принца Евгения Савойского . Роули было поручено сделать еще одну копию для своего покровителя Чарльза Бойля, 4-го графа Оррери , от которого устройство и получило свое название на английском языке. [18] [19] Эта модель была подарена сыну Чарльза Джону, позже 5-му графу Корку и 5-му графу Оррери . Независимо от него Христиан Гюйгенс опубликовал в 1703 году детали гелиоцентрической планетарной машины, которую он построил, живя в Париже между 1665 и 1681 годами. Он рассчитал зубчатые передачи, необходимые для представления года продолжительностью 365,242 дня, и использовал это для создания циклов главных планет. [13]
Картина Джозефа Райта «Философ, читающий лекцию о планетарии» ( ок. 1766 г. ), которая висит в Музее и художественной галерее Дерби , изображает группу, слушающую лекцию натурфилософа . Солнце в латунной планетарии является единственным источником света в комнате. Планетарий, изображенный на картине, имеет кольца, которые придают ему вид, похожий на вид армиллярной сферы . Таким образом, демонстрация могла изображать затмения . [20]
Если рассматривать это в хронологическом контексте, то в 1762 году морской хронометр Джона Гаррисона впервые позволил точно измерить долготу . В 1766 году астроном Иоганн Даниэль Тициус впервые продемонстрировал, что среднее расстояние каждой планеты от Солнца можно представить следующей прогрессией:
То есть, 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, ... Числа относятся к астрономическим единицам , среднему расстоянию между Солнцем и Землей, которое составляет 1,496 × 10 8 км (93 × 10 6 миль). Derby Orrery не показывает среднее расстояние, но демонстрирует относительные движения планет.
Планетарий Эйсинга был построен с 1774 по 1781 год Эйзе Эйсингой в его доме во Франекере , в Нидерландах. Он демонстрирует планеты по всей ширине потолка комнаты и работает практически непрерывно с момента своего создания. [21] Этот планетарий является планетарием в обоих смыслах этого слова: сложная машина, показывающая планетарные орбиты, и театр для изображения движения планет. Дом Эйсинга был куплен голландской королевской семьей, которая назначила ему пенсию.
В 1764 году Бенджамин Мартин разработал новый тип планетарной модели, в которой планеты поддерживались на латунных рычагах, ведущих от ряда концентрических или коаксиальных трубок. С такой конструкцией было трудно заставить планеты вращаться, а луны — вращаться вокруг планет. Мартин предположил, что традиционная планетария должна состоять из трех частей: планетария, где планеты вращались вокруг Солнца, теллуриона ( также теллуриана или теллуриума ), который показывал наклонную ось Земли и то, как она вращалась вокруг Солнца, и лунариума, который показывал эксцентрические вращения Луны вокруг Земли. В одной планетарии эти три движения могли быть установлены на общем столе, отдельно используя центральный шпиндель в качестве первичного двигателя. [8]
Все планетарии являются планетариями . Термин планетарий существует только с 1714 года. Гранд-планетарий — это тот, который включает внешние планеты, известные на момент его создания. Слово планетарий изменило значение, и теперь обычно относится к полусферическим театрам, в которых изображения ночного неба проецируются на верхнюю поверхность. Планетарии могут широко варьироваться по размеру от ручных до комнатных. Планетарий используется для демонстрации движения планет, в то время как механическое устройство, используемое для предсказания затмений и транзитов , называется астрариум .
Orrery должен включать Солнце, Землю и Луну (плюс, по желанию, другие планеты). Модель, которая включает только Землю, Луну и Солнце, называется теллурионом или теллурием, а модель, которая включает только Землю и Луну, называется лунариумом . Jovilabe — это модель Юпитера и его лун. [22]
Планетарий покажет орбитальный период каждой планеты и скорость вращения , как показано в таблице выше. Теллурион покажет Землю с Луной, вращающейся вокруг Солнца. Он будет использовать угол наклона экватора из таблицы выше, чтобы показать, как она вращается вокруг своей оси. Он покажет Луну Земли, вращающуюся вокруг Земли. [23] Лунариум предназначен для показа сложных движений Луны , когда она вращается вокруг Земли.
Оррерии обычно не строятся в масштабе . Человеческие оррерии, где люди перемещаются как планеты, также были построены, но большинство из них временные. В обсерватории Арма в Северной Ирландии есть постоянная человеческая оррерия , в которой есть шесть древних планет, Церера и кометы Галлея и Энке . Уран и далее также показаны, но в довольно ограниченном виде. [24] Еще одна находится в обсерватории Sky's the Limit и Центре природы в Твентинайн-Палмс, Калифорния ; это точная по масштабу (20 миллиардов к одному), точная по положению (с точностью до четырех дней) человеческая оррерия. Первые четыре планеты находятся относительно близко друг к другу, но для посещения следующих четырех требуется определенное количество пеших прогулок. [25] Французская группа F-HOU инициировала перепись всех постоянных человеческих оррери с новой попыткой изучить их влияние на образование в школах. [26] Доступна карта известных человеческих оррерий. [27]
Обычные механические часы можно использовать для создания чрезвычайно простой планетной системы, демонстрирующей этот принцип, с Солнцем в центре, Землей на минутной стрелке и Юпитером на часовой стрелке; Земля будет совершать 12 оборотов вокруг Солнца за каждый оборот Юпитера. Поскольку фактический год Юпитера длится 11,86 земных лет, модель быстро потеряет точность.
Во многих планетариях есть проекционный планетарий , который проецирует на купол планетария Солнце с точками или небольшими изображениями планет. Обычно они ограничиваются планетами от Меркурия до Сатурна, хотя некоторые включают Уран. Источники света для планет проецируются на зеркала, которые соединены с двигателем, который приводит в движение изображения на куполе. Обычно Земля совершает оборот вокруг Солнца за одну минуту, в то время как другие планеты совершают полный оборот за периоды времени, пропорциональные их фактическому движению. Таким образом, Венера, которая совершает полный оборот вокруг Солнца за 224,7 дня, совершит полный оборот на планетарии за 37 секунд, а Юпитер — за 11 минут 52 секунды.
Некоторые планетарии воспользовались этим, чтобы использовать планетарии для имитации планет и их лун. Так, Меркурий совершает оборот вокруг Солнца за 0,24 земного года, а Фобос и Деймос совершают оборот вокруг Марса в аналогичном соотношении времени 4:1. Операторы планетариев, желающие показать это, надели на Солнце красный колпак (чтобы сделать его похожим на Марс) и выключили все планеты, кроме Меркурия и Земли. Аналогичные приближения можно использовать для показа Плутона и его пяти лун.
.jpg/1280px-Thinktank_Birmingham_-_object_1956S00682.00001(1).jpg)
Сапожник Джон Фултон из Фенвика, Эйршир , построил три таких саней в период с 1823 по 1833 год. Последняя из них находится в Художественной галерее и музее Келвингроув в Глазго .
Планетарий Эйсинга, построенный чесальщиком шерсти по имени Эйзе Эйсинга в его собственной гостиной в небольшом городе Франекер во Фрисландии , на самом деле является планетарием. Он был построен между 1774 и 1781 годами. Основание модели обращено вниз от потолка комнаты, а большая часть механических работ находится в пространстве над потолком. Он приводится в движение маятниковыми часами, которые имеют 9 гирь или прудов. Планеты движутся вокруг модели в реальном времени. [28]
Инновационная концепция заключается в том, чтобы люди играли роль движущихся планет и других объектов Солнечной системы. Такая модель, называемая человеческим планетарием, была создана в обсерватории Арма. [24]
[...] надпись на латунной табличке, прикрепленной к планетарному телескопу Роули, которая гласит: «Оррери изобретен Грэхемом в 1700 году. Усовершенствован Роули и подарен им Джону Графу Оррери, в честь которого он был назван по предложению Ричарда Стила».
Пока модель находилась у Роули, граф Оррери поручил ему сделать для него копию, и Роули затем назвал модель планетарием в честь своего покровителя. [...] Было высказано предположение, что сэр Ричард Стил (ирландский эссеист, 1672-1729) наткнулся на модель Роули в презентации, проведенной Роули, и, ничего не зная о модели Грэхема, назвал ее планетарием в честь графа Оррери, чтобы популяризировать ее. [...] лектор и писатель Дезагюлье (1683-1744) [...] приписал[d] фактическое название планетарии Стилу, хотя, вполне возможно, это был Роули [...].
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )dicebat enim Gallus sphaerae illius alterius Solidae atque plenae vetus esse inventum, et eam a Thalete Milesio primum esseornatam, post autem ab Eudoxo Cnidio, discipulo ut ferebat Platonis, andem illam astris quae caelo inhaererent esse descriptam;
Но если бы эта сфера, которая была недавно сделана нашим другом Посидонием, регулярные вращения которой показывают ход солнца, луны и пяти блуждающих звезд, как это совершается каждый день и каждую ночь, была перенесена в Скифию или Британию, кто в этих варварских странах усомнился бы, что эта сфера была сделана столь совершенной благодаря усилиям разума?
{{cite web}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
