В астрономии планисфера ( / ˈ p l eɪ . n ɪ ˌ s f ɪər , ˈ p l æ n . ɪ - / ) — аналоговый вычислительный инструмент для составления звёздных карт в виде двух регулируемых дисков, вращающихся на общей оси. Его можно настроить для отображения видимых звёзд в любое время и дату. Это инструмент, помогающий научиться распознавать звёзды и созвездия . Астролябия , инструмент, берущий своё начало в эллинистической астрономии , является предшественником современной планисферы. Термин планисфера контрастирует с армиллярной сферой , где небесная сфера представлена трёхмерной структурой колец.
Планисфера состоит из круглой карты звездного неба, прикрепленной в ее центре к непрозрачной круглой накладке с прозрачным окном или отверстием, так что в любой момент времени в области окна или отверстия будет видна только часть карты неба. Карта и накладка установлены так, что они могут свободно вращаться вокруг общей оси. Карта звездного неба содержит самые яркие звезды , созвездия и (возможно) объекты дальнего космоса , видимые с определенной широты на Земле. Ночное небо, которое можно увидеть с Земли, зависит от того, находится ли наблюдатель в северном или южном полушарии , и от широты. Окно планисферы предназначено для определенной широты и будет достаточно точным для определенного диапазона по обе стороны от нее. Производители планисфер обычно предлагают их в нескольких версиях для разных широт. Планисферы показывают только звезды, видимые с широты наблюдателя ; звезды, находящиеся ниже горизонта, не включены.
Полный двадцатичетырехчасовой цикл времени отмечен на ободе наложения. Полные двенадцать месяцев календарных дат отмечены на ободе звездной карты. Окно отмечено, чтобы показать направление восточного и западного горизонтов. Диск и наложение настроены так, чтобы местное время дня наблюдателя на наложении соответствовало дате этого дня на диске звездной карты. Часть звездной карты, видимая в окне, затем представляет (с искажением, поскольку это плоская поверхность, представляющая сферический объем) распределение звезд на небе в этот момент для спроектированного местоположения планисферы. Пользователи держат планисферу над головой с восточным и западным горизонтами, правильно выровненными, чтобы сопоставить карту с фактическим положением звезд.
Слово планисфера (лат. planisphaerium ) изначально использовалось во втором веке Клавдием Птолемеем для описания представления сферической Земли картой, нарисованной на плоскости. Такое использование продолжалось и в эпоху Возрождения: например, Герард Меркатор описал свою карту мира 1569 года как планисферу.
В этой статье это слово описывает изображение звездной небесной сферы на плоскости. Первая звездная карта, которая имела название «планисфера», была создана в 1624 году Якобом Барчем . Барч был зятем Иоганна Кеплера , открывателя законов Кеплера о движении планет .
Поскольку планисфера показывает небесную сферу в печатной плоской форме, всегда есть значительное искажение. Планисферы, как и все карты, изготавливаются с использованием определенного метода проецирования. Для планисфер используются два основных метода, выбор остается за дизайнером. Одним из таких методов является полярно -азимутальная равнопромежуточная проекция . С помощью этой проекции небо изображается с центром на одном из небесных полюсов (полярная), в то время как круги равного склонения (например, 60°, 30°, 0° (небесный экватор), −30° и −60°) лежат на равном расстоянии друг от друга и от полюсов (равноудаленные). Формы созвездий пропорционально правильны по прямой линии от центра наружу, но под прямым углом к этому направлению (параллельно кругам склонения) наблюдается значительное искажение. Это искажение будет ухудшаться по мере увеличения расстояния до полюса. Если мы изучим знаменитое созвездие Ориона в этой проекции и сравним его с настоящим Орионом, мы можем ясно увидеть это искажение. Одна известная планисфера, использующая азимутальную равнопромежуточную проекцию, решает эту проблему, печатая северный вид на одной стороне и южный вид на другой, тем самым уменьшая расстояние, нанесенное на карту от центра наружу.
Стереографическая проекция решает эту проблему, одновременно вводя другую. При использовании этой проекции расстояния между кругами склонения увеличиваются таким образом, что формы созвездий остаются правильными. Естественно, в этой проекции созвездия на краю становятся слишком большими по сравнению с созвездиями вблизи небесного полюса: Орион будет в два раза выше, чем должен быть. (Это тот же эффект, который делает Гренландию такой огромной на картах Меркатора.) Другим недостатком является то, что при большем пространстве для созвездий вблизи края планисферы пространство для созвездий вокруг рассматриваемого небесного полюса будет меньше, чем они заслуживают. Для наблюдателей в умеренных широтах, которые могут видеть небо вблизи небесного полюса своего полушария лучше, чем то, что ближе к горизонту, это может быть веской причиной предпочесть планисферу, сделанную с помощью метода полярно-азимутальной равнопромежуточной проекции.
Верхний диск содержит «горизонт», который определяет видимую часть неба в любой момент времени, что, естественно, составляет половину всего звездного неба. Эта линия горизонта большую часть времени также искажена, по той же причине, по которой искажены созвездия. Линия горизонта на стереографической проекции представляет собой идеальный круг. Линия горизонта на других проекциях представляет собой своего рода «сжатый» овал. Горизонт разработан для определенной широты и, таким образом, определяет область, для которой предназначена планисфера. Некоторые более дорогие планисферы имеют несколько верхних дисков, которые можно заменять, или имеют верхний диск с большим количеством линий горизонта для разных широт.
При использовании планисферы в широтной зоне, отличной от той, для которой она была разработана, пользователь либо увидит звезды, которых нет в планисфере, либо планисфера покажет звезды, которых нет в небе этой широтной зоны. Для тщательного изучения звездного неба может потребоваться купить планисферу специально для рассматриваемой области.
Однако большую часть времени часть неба около горизонта не будет показывать много звезд из-за холмов, лесов, зданий или просто из-за толщины атмосферы, через которую мы смотрим. Нижние 5° над горизонтом в частности едва ли показывают какие-либо звезды (не говоря уже об объектах), за исключением самых лучших условий. Поэтому планисферу можно довольно точно использовать от +5° до −5° проектной широты. Например, планисферу для 40° северной широты можно использовать между 35° и 45° северной широты.
Точные планисферы представляют небесные координаты : прямое восхождение и склонение . Изменение положения планет, астероидов или комет в терминах этих координат можно посмотреть в ежегодных астрономических справочниках, и они позволяют пользователям планисфер находить их на небе.
Некоторые планисферы используют отдельный указатель для склонения, используя ту же точку поворота, что и верхний диск. Некоторые планисферы имеют функцию склонения, напечатанную на верхнем диске, вдоль линии, соединяющей север и юг на горизонте. Прямое восхождение представлено на краю, где также находятся даты, с которыми следует устанавливать планисферу.
