Planetarium - co to jest? Jaka technologia pozwala nam oglądać nocne niebo

Planetarium to miejsce lub urządzenie, które służy odtwarzaniu wyglądu nieba w różnych szerokościach geograficznych. Dodatkowo możemy dzięki niemu śledzić ruch ciał niebieskich. Chociaż pierwotnie określenie to odnosiło się jedynie do urządzeń wyświetlających nocne niebo na półkulistym ekranie, dzisiaj planetarium oznacza obiekt w pełni wyposażony do nauczania i popularyzacji astronomii. 

Kopuły planetariów mają zwykle od 3 do 35 metrów średnicy, a w zależności od zastosowania - mogą być stacjonarne lub przenośne. Te drugie składają się z nadmuchiwanej kopuły, którą można umieścić, np. w sali gimnastycznej. Chociaż jakość wyświetlanego obrazu nie jest tak dobra, jak w przypadku planetarium stacjonarnego, to wciąż stanowią wartą uwagi alternatywę. 

Największym wyzwaniem przy budowie planetarium jest zachowanie odpowiednich warunków w czasie wyświetlania projekcji. Kluczowe tu będzie uzyskanie odpowiedniego kontrastu, mając na uwadze, że jasne elementy będą odbijać światło, co może negatywnie wpłynąć na wrażenia w czasie pokazu. Z tego powodu współczesne kopuły planetariów często nie są pomalowane na biało, ale raczej na szaro, co zmniejsza odbicie do około 35-50 proc.

Kolejnym kluczowym elementem jest sam projektor, dzięki któremu możemy zobaczyć obrazy nocnego nieba. Nosi on nazwę "gwiezdnej kuli", ponieważ znajdują się na nim otwory przepuszczające światło, dzięki czemu widzimy obraz nieba. Najjaśniejsze gwiazdy często mają osobne projektory z soczewkami ogniskującymi dla pojedynczych jasnych gwiazd.

Gwiezdne kule montuje się w taki sposób, by obracając się, mogły symulować ruch gwiazd na nocnym niebie. Poza tym współczesne planetaria umożliwiają obserwację nocnego nieba z różnych szerokości geograficznych, a planety są rzutowane z pomocą skupionego światła punktowego, co odzwierciedla ich odmienny charakter. 

Pojawia się również coraz więcej planetariów, które wykorzystują technologię cyfrową zamiast tradycyjnych kul gwiezdnych. Producenci planetariów cyfrowych twierdzą, że takie systemy obniżają koszty utrzymania i zwiększają niezawodność w porównaniu z tradycyjnymi, ale jest też wiele obiektów, które łączą w sobie obie techniki wyświetlania obrazu. 

W Polsce istnieje ok. 30 planetariów, z czego ok. 10 to przenośne obiekty. Chyba najlepiej znanym planetarium jest to w Toruniu, a otwarte 1994 roku. Jego kopuła ma 15 metrów, co czyni go jednym z większych tego typu obiektów w Polsce.

Jednak najstarszym (otwartym w 1955 roku) i największym (kopuła 23 m) jest planetarium w Chorzowie im. Mikołaja Kopernika. Pozostałe planetaria znajdują się głównie w dużych miastach w Polsce, a w Warszawie są aż dwa tego typu obiekty: Planetarium w Muzeum Techniki NOT w Pałacu Kultury i Nauki oraz Planetarium "Niebo Kopernika" w Centrum Nauki Kopernik. 

Przez lata technologia, która umożliwiała odtwarzanie nocnego nieba, bardzo się zmieniła. Pierwsze planetaria niezbyt przypominały miejsca, które dziś znamy. Pierwsze planetarium przypisuje się Archimedesowi i pomagało ono przewidywać ruchy Słońca, Księżyca oraz planet. Odkrycie mechanizmu z Antykithiry dowiodło, że takie urządzenia istniały już w starożytności, chociaż było to prawdopodobnie po śmierci Archimedesa. 

Campanus z Novary (1220-1296), włoski matematyk i astronom jako pierwszy opisał, jak zbudować planetarium. A pierwsze planetarium podobne do współczesnego, Globe of Gottorf zostało zbudowane w 1650 roku. Na kopule namalowano wybrane konstelacje gwiazd, co dziś nazywamy orrerami. Współcześnie orrery to specjalne projektory, które rzutują obraz na kopułę, na której znajdują się Słońce oraz planety.  

W XVIII wieku technologia na tyle się rozwinęła, że pojawiły się kolejne sposoby na prezentowanie nocnego nieba widzom. Adam Walker (1730–1821) wraz z synami próbował łączyć sztukę iluzji z nauką. Ale dopiero w 1905 roku powstało pierwsze planetarium zbliżone do tego, co znamy dzisiaj. 

W 1905 r. Oskar von Miller (1855–1934) z Deutsches Museum w Monachium zamówił planetarium, nad którym pracował z Franzem Meyerem, głównym inżynierem w zakładach optycznych Carla Zeissa. 

Było to największe mechaniczne planetarium, jakie kiedykolwiek zbudowano, zdolne do wyświetlania zarówno ruchu heliocentrycznego (Słońce w centrum), jak i geocentrycznego (Ziemia w centrum). Planety poruszały się w nim po szynach napędzanych silnikami elektrycznymi, a żarówki odwzorowywały 180 znanych gwiazd. 

Z powodu I wojny światowej, prace przerwano, ale w 1923 udało się opracować pierwszy model planetarium Zeissa, który wyświetlał obrazy nocnego nieba na białym tynku. Po II wojnie światowej Zeiss podzielił się na dwa oddziały. Zachodniniemiecka firma wznowiła produkcję dużych planetariów w 1954 r. Przez ten czas producenci na całym świecie próbowali stworzyć swoje unikatowe planetaria. 

Planetaria zaczęły powstawać w latach 50. XX wieku, kiedy wyścig kosmiczny między USA a ZSRR przybierał na sile. W tym czasie w Stanach Zjednoczonych powstało ponad 1200 miejsc do obserwacji obrazów nocnego nieba. 

Kolejny przełom nastąpił jednak dopiero w 1983 roku, kiedy firma Evans & Sutherland zainstalowała pierwszy cyfrowy projektor w planetarium wyświetlający wygenerowaną komputerowo grafikę (planetarium Hansen, Salt Lake City, Utah). Dzięki zastosowaniu systemu grafiki wektorowej, mamy możliwość oglądania nocnego nieba nie tylko z Ziemi, ale również z wybranych przez operatora punktów w Układzie Słonecznym. 

Od tego czasu technologia opracowana przez Evans & Sutherland cały czas jest rozwijana. Powstają m.in. małe, przenośne planetaria, które umożliwiają obserwację nocnego nieba w warunkach domowych.