در قسمت اول آنچه که باید درباره آسمان نما بدانید، درباره آسمان نما، تاریخچه آن و آسمان نماهای کامپیوتری صحبت کردیم.گفتیم که واژه «آسمان نما» گاهی به طور عموم برای توصیف دستگاه هایی که منظومه ی شمسی را شبیه سازی میکنند، مانند یک شبیه سازی کامپیوتری یا یک افلاک نما استفاده می شود. در این قسمت برآنیم تا درباره تکنولوژی های آسمان نما صحبت کنیم. با آسمان نمای شباهنگ همراه باشید.
تکنولوژی آسمان نماها
گنبد
گنبد آسمان نما از قطر ۳ تا ۳۵ متر (در نوع گنبد ثابت) متغیر است و می تواند ۱ تا ۵۰۰ نفر را در خود جای دهد. گنبد ها می توانند بسته به برنامه ای که در آنها اجرا میشود ثایت یا قابل حمل باشند.
گنبد های قابل حمل بادی می توانند در چند دقیقه باد شوند. چنین گنبدهایی معمولا در مدرسه یا مراکز اجتماعی استفاده می شوند.
آسمان نماهای موقتی از قطعات فایبر گلس GPR (کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری که از پشم شیشه به عنوان ماده‌ی تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده میشود) که به هم متصل شده و روی یک قاب قرار می گیرند ساخته شده است. چون ممکن است ساخت آنها چند ساعت طول بکشد این آسمان نماها برای برنامه هایی مانند نمایشگاه که گنبد می تواند برای مدت حداقل چند روز ثابت باقی بماند مناسب تر هستند.
گنبدهای بادی کم فشار برای بعضی از شرایط نیمه دائمی مناسب هستند. آنها از یک فن (بادکننده) برای استخراج هوا از پشت گنبد استفاده میکنند و سپس اجازه میدهند که فشار جو شکل صحیح گنبد را ایجاد کند.
گنبد های دائمی کوچک تر اغلب از فایبرگلس ساخته می شوند. این روش ساخت ارزان است اما هنگامی که پروژکتور صدا را هم مانند تصویر منعکس می کند ، صداهای داخل این نوع گنبد از کاربرد آن می کاهد. چنین گنبدی در آسمان نماهایی با مخاطبان بیشتر دارای مشکلاتی در رابطه با گرمایش و تهویه نیز است، زیرا هوا نمی تواند از داخل آن عبور کند .
گنبد های آسمان نماهای قدیمی از مصالح ساختمانی سنتی استفاده می کردند و سطحشان با گچ پوشیده می شد. این روش نسبتا گران است و دارای همان مشکلات مربوط به صدا و تهویه روش GRP است.
بسیاری از گنبدهای مدرن از بخش های آلومینیومی نازک با میله هایی که از ساختار پشتی محافظت می کند ساخته شده اند. استفاده از آلومینیوم باعث می شود که گنبد به آسانی از هزاران حفره کوچک ساخته شود. این روش بازتاب صدا به مخاطبان را کاهش می دهد و ویژگی های صوتی بهتری ارائه می دهد، اجازه می دهد یک سیستم صدا از طریق گنبد و از جهات مناسبی به گوش مخاطبان برسد و همچنینباعث می شود تا هوا از طریح سطوح گردش کند و هوای داخل کنترل شود .
تجربه مشاهده آسمان نما در واقع به طور قابل توجهی به دامنه دینامیکی عکس و تفاوت کنتراست بین تاریکی و روشنایی وابسته است (محدوده دینامیکی عکس عبارت است از تفاوت مقدار روشنایی بین تاریک‌ترین نقاط و روشن‌ترین نواحی عکس که دارای جزئیات قابل تشخیص باشند.) این می تواند در هر محیط نمایش گنبدی یک چالش باشد زیرا یک تصویر روشن در یک طرف گنبد می تواند نور را به طرف دیگر گنبد منعکس کند، سطح سایه را افزایش دهد و در نتیجه باعث شود تصویر کمتر واقعی به نظر برسد. از آنجاییکه آسمان نماهای سنتی به طور عمده دارای نقاط کوچک نور (ستاره ها) در پس زمینه ای سیاه هستند این مشکل برای آنها مسئله ای جدی نبود، اما برای آسمان نماهای جدید هنگامی که پروژکتور دیجیتال بخش بزرگی از گنبد را با تصاویر نورانی (مانند تصویر بزرگ خورشید) پر میکند مشکل ایجاد می کند. به همین دلیل گنبد های مدرن اغلب نه به رنگ سفید بلکه به رنگ خاکستری هستند که بازتاب نور را ۳۵-۵۰ درصد کاهش می دهد. این کار باعث افزایش سطح کنتراست می شود.
یک چالش عمده در ساخت گنبد آسمان نما این است که گنبد تا حد ممکن نامرئی ساخته شود. رنگ کردن گنبد پس از نصب یک مسئله مهم است و اگر به درستی انجام شود می تواند گنبد را تقریبا نامرئی کند .
به طور سنتی گنبد های آسمان نماها به طور افقی، مطابق با افق طبیعی آسمان شب واقعی نصب می شد. با این حال به دلیل این ساختار برای مشاهده ی راحت و مستقیم نیاز به صندلی هایی با شیب بالا داشت، اکنون به طور فزاینده ای گنبد ها بین ۵ تا ۳۰ درجه از افق کج ساخته می شوند تا راحتی بیشتری فراهم کنند. گنبد های این چنینی معمولا صندلی ها را به شیوه ی استادیوم، در ردیف های مستطیلی تنظیم می کنند و همچنین دارای صندلی هایی در ردیف دایره ای هستند که در مرکز نوری قرار گرفته اند.
آسمان نماها گاهی اوقات شامل کنترل هایی مانند دکمه یا اهرمک در بازوی صندلی ها هستند تا اجازه دهد بازخورد مخاطبان در نمایش تاثیر بگذارد.
بیشتر بخوانید:
ساخت آسمان نمای بادی در مدرسه یا خانه
انواع پروژکتور ها
پروژکتورهای نوری/ الکترومکانیکی سنتی
دستگاه های نمایش تصویر قدیمی از یک توپ توخالی با یک منبع نور در داخل آن و سوراخ هایی بر روی توپ برای هر ستاره استفاده می کردند، از این رو اسم آنها را « توپ ستاره ای » مینامیدند . برای برخی از درخشان ترین ستاره ها مانند ستاره شباهنگ، ستاره سهیل و ستاره وگا حفره میبایست آنقدر بزرگ باشد تا نور به اندازه کافی از آن عبور کند و باید یک لنز کوچک در سوراخ وجود داشته باشد تا نور را به یک نقطه در گنبد متمرکز کند. در آسمان نماهای بعدی و مدرن تر، ستارگان درخشان اغلب پروژکتور ویژه ی خود را دارند، مانند فانوس های کوچک دستی و لنز های متمرکز کننده برای نمایش درخشندگی ستاره. قطع کننده های تماسی نیز از نمایش پروژکتور ها در زیر خط افق جلوگیری می کنند.
توپ ستاره ای معمولا باید در جای ثابتی می شد به طوری که بتواند به طور کامل برای شبیه سازی چرخش روزانه زمین و تغییر عرض جغرافیایی بچرخد. دلیل دیگر چرخش توپ ستاره ای به منظور ایجاد تاثیر تقدم اعتدالین است.
برخی از پروژکتور های این چنینی دارای دو توپ در انتهای مخالف هم هستند مانند دمبل. در این صورت تمام ستارگان را میتوان نشان داد و می توان تا قطب ها و هر جای دیگر بین آنها را دید. اما باید توجه داشت میدان های نمایشی هر پروژکتور وقتی دو توپ به هم می رسند یا با هم همپوشانی دارند با یکدیگر مطابقت می کنند.
پروژکتور های آسمان نماهای کوچک شامل مجموعه ای ثابت از ستاره ها، خورشید، ماه، سیارات و سحابی های مختلف هستند. پروژکتورهای بزرگ تر همچنین شامل ستاره های دنباله دار و انتخاب های بسیار بیشتری از ستارگان هستند. از چند پروژکتور دیگر نیز می توان برای نمایش شفق و همچنین راه شیری در اطراف و خارج از صفحه نمایش استفاده کرد. بعضی از آسمان نماها از خطوط مختصات، صور فلکی، اسلاید های عکس، نمایشگرهای لیزری و تصاویر دیگر نیز استفاده می کنند.
هر سیاره با توجه به شدت تمرکز یک نقطه نوری در گنبد نمایش داده می شود. پروژکتور های سیارات باید چرخ داشته باشند تا مکان خود را تغییر دهند و در نتیجه بتوانند حرکات سیارات را شبیه سازی کنند. به این منظور این پروژکتور ها می توانند به انواع زیر باشند :
مدل copernican (خورشید مرکزی): در این پروژکتور ها محور نشان دهنده خورشید است . قطعه چرخشی ای که هر سیاره را نشان میدهد، دارای نوری است که بایستی مرتب شده و هدایت شود تا نوسان آن همیشه به سمت قطعه چرخشی که نشان دهنده زمین است قرار گیرد. این روش مشکلات مکانیکی زیر را ایجاد می کند:
- چراغ هایی که معرف سیارات هستند باید توسط سیم روشن شوند. این سیم ها باید خم شوند تا سیاره ها بتوانند بچرخند و به طور مرتب خم شدن سیم مسی موجب ایجاد قطعی برق به دلیل فرسودگی سیم می شود .
- هنگامی که یک سیاره مخالف زمین است، نور آن به وسیله ی محور مرکزی مکانیسم مسدود می شود .
مدل ptolemaic (زمین مرکزی): در اینجا محور مرکزی زمین است. هر نور سیاره بر روی یک پایه است که تنها در محور مرکزی چرخانده و توسط یک راهنما هدایت می شود .
مدل کنترل کامپیوتری: در اینجا تمام نور سیارات بر روی پایه ها یی قرار می گیرند که فقط در محور مرکزی چرخانده و توسط یک کامپیوتر کنترل میشوند .
با وجود ارائه یک تجربه ی خوب برای بیننده پروژکتور های توپ ستاره ای سنتی از چندین محدودیت اصلی رنج میبرند . از دیدگاه علمی به دلیل سطح نوری پایین، چندین دقیقه طول می کشد تا بینندگان چشم خود را به تاریکی تطبیق دهند. پروژکتورهای توپ ستاره ای به دلیل عدم توانایی در نمایش چشم انداز آسمان از بیرون از مرز های زمین از نظر آموزشی دارای محدودیت هستند.
با این حال نسل جدید پروژکتورهای مکانیکی_نوری با استفاده از تکنولوژی فیبر نوری برای نمایش ستارگان، دید بسیار واقع گرایانه تری از آسمان ارائه می دهد.
پروژکتورهای دیجیتال
شمار فزاینده ای از آسمان نماها از تکنولوژی دیجیتال برای جایگزینی کل سیستم پروژکتورهای متصل شده به توپ ستاره ای استفاده می کنند. تولیدکنندگان آسمان نماهای دیجیتال ادعا می کنند این سیستم ها هزینه ی نگهداری کمتر و قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به سیستم توپ ستاره ای سنتی دارند، چرا که بخش های متحرک کمتری وجود دارد و به طور کلی نیاز به همگام سازی حرکت در گنبد بین چندین سیستم جداگانه وجود ندارد. بعضی آسمان نماها پروژکتورهای نوری_مکانیکی و دیجیتالی را در یک گنبد با هم ترکیب می کنند.
پروژکتور دیجیتالی زایس
در یک آسمان نمای تمام اتوماتیک، تصویر گنبدی توسط یک کامپیوتر تولید می شود و سپس با استفاده از تکنولوژی های مختلف از جمله لامپ پرتو کاتدی، LCD، DLP و پروژکتورهای لیرزی بر روی گنبد قرار میگیرد . گاهی یک پروژکتور در نزدیکی مرکز گنبد نصب میشود تا نور را بر تمام سطح گنبد پخش کند . در حالی که در بعضی دیگر از آسمان نماها چندین پروژکتور در اطراف گنبد نصب میشود تا بدون نیاز به یکدیگر تصاویر را ترکیب کنند.
سیستم های پروژکتور دیجیتالی با ایجاد تصویری از آسمان شب به شکل آرایش بزرگی از پیکسل ها کار میکنند . به طور کلی، هر چه تعداد پیسکل هایی که یک سیستم می تواند نمایش دهد بیشتر باشد تجربه نمایش بهتر خواهد بود. در حالی که اولین نسل از پروژکتورهای دیجیتال قادر نبودند پیکسل های کافی برای مطابقت کیفیت تصویر نمایش داده شده در بهترین پروژکتورهای سنتی توپ ستاره ای ارائه دهند، سیستم های پیشرفته در حال حاضر رزولوشنی ارائه می دهند که به مرزهای بینایی انسان نزدیک می شوند .
محتوای نمایش
در آسمان نماها ارائه هنرمندانه ای از صورت های فلکی ها نمایش داده می شود. در سراسر جهان اکثر آسمان نماها نمایش هایی را برای عموم مردم تهیه می کنند. به طور سنتی این نمایش ها برای مخاطبان با موضوعاتی مانند «چه چیزی در آسمان شب وجود دارد؟» یا نمایش هایی با موضوعات جالب مانند جشنواره های مذهبی مرتبط با آسمان شب در بین مردم محبوب بوده است.
نمایش صورت های فلکی در آسمان نما
از اوایل دهه ی ۱۹۹۰، آسمان نماهای دیجیتال کاملا ۳ بعدی یک درجه آزادی بالاتر به صفحه نمایش خود اضافه کردند تا به شبیه سازی این اجازه را بدهد که چشم اندازی از هر نقطه از فضا (نه فقط چشم انداز زمین که ما با آن آشنا هستیم) ارائه دهد. با این واقعیت مجازی قابلیت سفر در سراسر جهان برای ایجاد مزایای آموزشی جدید فراهم می کند. زیرا به وضوح بیان می کند که فضا عمیق است و به مخاطبان کمک می کند عقاید باستانی ای که فکر می کردند ستاره ها داخل یک کره ی آسمانی غول پیکر گیر کرده اند را رها کنند و به جای آن برای درک درست منظومه شمسی و فراتر از آن تلاش کنند.
به عنوان مثال یک آسمان نما اکنون می تواند مخاطبانش را به سمت یکی از صورت فلکی های آشنا مانند شکارچی پرواز دهد و نشان دهد ستاره هایی که از دیدگاه ناظر زمینی به شکلی هماهنگ به نظر می رسند در فاصله های بسیار متفاوتی از زمین قرار گرفته اند و به جز در تخیل و اسطوره سازی انسان ها به یکدیگر متصل نیستند.
مترجم: لیلا رضایی
