פלנטריומים ואביזרי הדגמה

פלנטריומים ומכשירי הדגמה נועדו לדמות את כיפת השמים ואירועים במערכת השמש ללא שימוש בטלסקופ, בחד סגור.  יש שני סוגים של מכשירי הדמייה:

המראים את מצב השמים

מדגימים תופעות במערכת השמש

מכשירי ההדמייה מהסוג השני מדגימים בדרך כלל תופעות המתרחשות במערכת השמש, כמו מופעי הירח, ליקויים, סדור כוכבי הלכת במערכת השמש וכן את המערכת הקופרניקנית והגיאוצנטרית. מטבע הדברים, אי אפשר לשמור על קנה מידה נכון או אפילו מייצג של הגופים המודגמים במכשירי ההדגמה ולכן לעתים הם עשויים להטעות. אחת הדוגמאות הקלאסיות הם מכשירי ההדגמה של מופעי הירח והליקויים.  מכשירים אלה מכילים בדרך כלל את כדור הארץ כשסביבו הירח ושניה סובבים סביב השמש, כאשר לעתים יש המוסיפים גם את נוגה או כוכב חמה. מכשירים אלה עשויים להיות ממנועים חשמלית או ידנית. למכשירים אלה שתי בעיות עיקריות  הנובעות מקנה המידה השגוי:

הם אינם ממחישים את הליקויים

אינם ממחישים את מופעי הירח

שתי הבעיות נובעות מכך שעקב אי האפשרות ליצור מתקן בעל קנה מידה נכון, ברוב המכריע של מכשירים אלה נותר ליקוי חמה בכל מולד וליקוי ירח בכל מילוא.  מכאן נובעת גם הסיבה לטעות השניה – כיוון שבכל מילוא כדור הארץ מצוי בין הירח לשמש, לא יתכן מילא אלא רק ליקוי חמה. כמובן שאפשר להתגבר על כך כאשר יוצרים מודל שבו הירח סובב סביב כדור הארץ במסלול שהוא נטוי למישור המילקה, אלא שנכון לכתיבת שורות אלה, מודלים מסחריים כאלה נדירים ביותר או שלא קיימים. יתרה מכך, גם אם הרח ינוע במסלול שהוא נטוי למישור המילקה, עדיין יהיה צורך במודל גדול מאוד שבו יהיה אפשר להדגים ליקויים חלקיים או ליקויים מלאים.

כיוון שמודלים אלה עשויים לגרום לתפיסות שגויות בתחום הוראת האסטרונומיה, אנו ממליצים להימנע ממודלים המדגימים את ליקויי החמה או את מופעי הירח ולהסתפק או בשרטוטים קיימים הממחישים נכון את התופעות או בתוכנות מחשב המדגימות את שתי תופעות הטבע האלה.  דרך נוספת היא ליצור מודלים כאלה עם התלמידים, באופן שיענו על הצורך להדגים בצורה נאמנה את שתי התופעות.  מעבר ליתרון הדידקטי שלהם יש כמובן יתרון בחסכון בעלויות כאשר מקימים מודל באופן משותף על תלמידים. 

מודלים המדגימים את  מערכת השמש

מודלים אלה פשוטים יחסית. הם מבוססים על העיקרון של השמש במרכז המודל וסביבה נעים כוכבי הלכת לפי הסדר. חסרונו של מודל זה הוא בקנה המידה המעוות של המרחקים שבין כוכבי הלכת ובחוסר קנה המידה בין גודל כוכבי הלכת למרחקם מהשמש.

המודל השני הוא המודל הגיאוצנטרי שבו כדור הארץ מצוי במרכז המודל וסביבו כוכבי הלכת, השמש והירח, כאשר מודגמת תנועת האפיציקלואידה של כוכבי הלכת סביב כדור הארץ. גם מודל זה אינו מדויק מבחינת קנה מידה אך כיוון שהוא נועד להמחיש מודל שגוי מעיקרו, שמראש לא נבנה לפי קנה המידה הנכון, אי הדיוק בקנה המידה אינו משמעותי לצורך המחשת המודל הגיאוצנטרי.

גם כאן, הפתרון היעיל והזול ביותר הוא ליצור את המודל עם התלמידים.

בנו מודלים במו ידיכם

פלנטריומים

פלנטריומים הם שם כולל עבור מכשירי הדמיה המקרינים את כיפת השמים על תקרה או על כיפה ייעודית. הפלנטריומים מגיעים במגוון גדלים, החל מפלנטריומים ביתיים, המקרינים על תקרת החדר, ועד פלנטריומים המוצבים במוזיאונים הגדולים בעולם.

הפלנטריומים מקרינים בדרך כלל את כוכבי השבת, בדרך כלל לפי הופעתם בשמים בהתאם לעונות השנה. הפלנטריומים האופטיים הפשוטים אינם מקרינים את כוכבי הלכת כיוון שאלו משנים את מיקומם ביחס לכוכבי השבת, תכונה שקשה ליישמה בפלנטריומים אופטיים פשוטים. בפלנטריומים דיגיטליים לעומת זאת, אפשר להראות את מצב השמים כולל מיקום כוכבי השבת הואיל ואלה מקרינים תוכנת מחשב.

ההקרנה על כיפה

למעט פלנטריומים ביתיים המקרינים על תקרה, המקרנים שמטרתם דידקטית מקרינים על כיפה. חשוב להעיר שחתך הכיפה חייב להיות חתך של חצי כדור כדי שידמה באופן הנכון את כיפת השמים. כל כיפה שאינה בעלת חתך כדורי וגובהה קטן מקוטרה, אינה מיועדת לתצוגות פלנטריום, בייחוד שמטרתן דידקטית! כל המקרין את כיפת השמים על כיפה שאינה בעלת חתך של חצי כדור מחטיא את מטרת הפלנטריום !

ישנם שלש סוגי פלנטריומים עיקריים:

פלנטריומים אופטיים

פלנטריומים דיגיטליים

פלנטריומים היברידיים

פלנטריומים אופטיים

פלנטירומים אלה מבוססים על עיקרון הקרנת השמים על ידי מכשיר אופטי המבוסס על מנורה וגוף מחורר, או מודפס. כיום יש פלנטריומים המקרינים את השמים על ידי נורה המצויה בתוך שקף המגולגל לצורת גליל מסביב לנורה. על השקף מודפסת מפת השמים ואור הנורה החודר מבעד להדפס הכוכבים מקרין את מיקומם על השמים.

פלנטריומים מקצועיים יותר עשויים בצורה של כדור, שבו שתי כיפות השמים, הצפונית והדרומית. בכדור המתכת מחוררים חורים בהתאם לבהירויות הכוכבים ומיקומם בשמים. הנורה המצויה בתוך הכדור מאירה ואורה חודר מבעד לחורים ומקרין את דמויות הכוכבים. כיוון שצורת הפלנטריומים הכדורים תואמת את החתך הכדורי של שתי כיפות השמים, ההדמיה נכונה יותר בעיקר באזור הקטבים. לשני סוגי הפלנטריומים אפשר להוסיף מקרנים המקרינים את דמויות כוכבי הלכת, השמש והירח.

ככל שהפלנטריום משוכלל יותר, גדלות אפשרויות השימוש בו. בפלנטריומים אופטיים מקצועיים, המוצבים במוזיאונים ובמרכזי פלנטריומים חשובים, המקרן מצויד במערכת מכנית של גלגלי שיניים, המקרינה את דמות כוכבי הלכת ואת תנועתם בשמים בדיוק לפי תנועתם בתאריך הרצוי, כולל הדמיה של תנועתם הקדומנית והאחורית. כמו כן יש אפשרות להצגת השמים בתאריכים שונים המתחשבים גם בנקיפת הקטבים. כמובן שככל שאיכות המקרן גדלה, כך גדלה איכות תמונת השמים וכוכבי הלכת המוקרנים מבעדו.

פלנטריומים דיגיטליים

הפלנטריום הדיגיטלי הוא למעשה מחשב ומקרן, המקרין את הצגת הפלנטריום על כיפה בעלת חתך חצי כדורי. ליבו של הפלנטריום הדיגיטלי הוא התוכנה, ואיכותו וכמובן מחירו של פלנטריום דיגיטלי נגזרים מאיכות התוכנה שלו, הממשק הגרפי וכמובן הממשק למשתמש. יש פלנטריומים פשוטים, המבוססים על עדשת עין דג ועל תוכנות מדף שלא תוכננו מראש להצגת פלנטריום איכותית, כגון סטלריום. פלנטריומים מקצועיים מבוססים על ציוד ייעודי שנבנה במיוחד עבור המקרן (עדשות עין דג בעלות תכנון מיוחד, מקרן איכותי וכדומה) ובעיקר תוכנות מיוחדת הכוללות הן איכות גרפית, מבחר גדול של אפשרויות הדגמה וכמובן - ממשקים ייעודיים למשתמשים. אלה עשויים להתבסס על שלט יד עם מקשים פונקציונליים, מקלדות ייעודיות ועוד.

 

העיקרון של פלנטריומים דיגיטליים מבוסס על הקרנה של הדמיות המתקבלות על ידי תוכנת מחשב. הפלנטריומים הדיגיטליים הפושטים מקרינים בדרך כלל תוכנת מדף, כאשר את מסך המחשב מחליפה עדשת עין דג המקרינה את כיפת השמים על כיפת הפלנטריום. כיוון שמדובר במחשב, אפשר להוסיף סרטים, תמונות ואף סרטים המדמים חווית תלת-ממדית.

חשוב לזכור שהפלנטריומים הדיגיטליים הם מקרן סטנדרטי המקרין מבעד לעדשת עין דג. לכן, איכותם של פלנטריומים דיגיטליים המבוססים על מקרן יחיד תהיה פחותה מאיכות המתקבלת בפלנטריומים אופטיים, אולם עושר ההדמייה המבוססת על מחשב אמורה לפצות על הירידה באיכות האופטית. בפלנטריומים מקצועיים ההקרנה מתבצעת על ידי 3 מקרנים לפחות המקרינים סימולטנית את כיפת השמים, כל מקרן מקרין לגזרה אחרת ובכך מושגת איכות גבוהה ביותר. הבעיה של מקרנים אלה היא בעלותם הגבוהה הנאמדת בכמה מאות אלפי דולרים.

לדף הפלנטריומים הדיגיטליים וכן לסרטוני הדגמה

מקרנים היברידיים

מקרנים אלה משלבים למעשה את היתרון של האיכות האופטית המושגת במקרן אופטי עם האפשרות להקרנת סרטים ותמונות. הפלנטריומים ההיברידים המקצועיים משלבים כמה מקרנים עם פלנטריום אופטי קלאסי. אולם אפשר להפוך גם מקרן פלנטריום סטנדרטי המיועד להקרין על כיפת פלנטריום למקרן היברידי על ידי הוספת מחשב נייד עם מקרן המקרין סרטים ותמונות על כיפת הפלנטריום בד בבד עם המצגת האופטית.

כיפת הפלנטריום

כאמור, פלנטריומים ביתיים פשוטים מקרינים את פני השמים על תקרת החדר. הללו אינם בנויים מלכתחילה להקרין על כיפה.  לכן, כאשר אנו מבקשים לבצע הקרנה של מופע פלנטריום אנו מקרינים על שני סוגי כיפות:

כיפה קבועה

כיפה מתנפחת

הכיפה הקבועה כשמה כן היא – תלויה על תקרת החדר.  כמובן שקוטר התקרה תלוי בעצמת המקרן וכמובן בתקציב.

למעט פלנטריומים ביתיים המקרינים על תקרה, המקרנים שמטרתם דידקטית מקרינים על כיפה. חשוב להעיר שחתך הכיפה חייב להיות חתך של חצי כדור כדי שידמה באופן הנכון את כיפת השמים. כל כיפה שאינה בעלת חתך כדורי וגובהה קטן מקוטרה, אינה מיועדת לתצוגות פלנטריום, בייחוד שמטרתן דידקטית! כל המקרין את כיפת השמים על כיפה שאינה בעלת חתך של חצי כדור מחטיא את מטרת הפלנטריום ! כמו כן, חשוב ביותר להקפיד על כך שפנים הכיפה צבוע בצבע מיוחד המיועד למסכי הקרנה.

קוטר של כיפה קבועה עשוי לנוע משלושה מטרים ויותר.

כיפה מתנפחת

פתרון זה נועד להקנות מסך בעל חתך חצי כדורי כאשר אין בנמצא חלל שאפשר להקצותו לכיפה קבועה או כאשר מבקשים להשתמש בפלנטריום להצגות פלנטריום נודדות. חשוב מאוד שהכיפה תהיה עשויה מחומר עמיד כיוון שיש לקחת בחשבון בלאי הכרוך בניפוח, שינוע והמוני צופים הנכנסים ויוצאים מהכיפה. כמו כן רצוי להקפיד שפנים הכיפה יהיה צבוע בצבע המיוחד למסכי הקרנה.