آسمان‌نما چیست و تاریخچه ساخت آنها به چه زمانی برمی‌گردد؟

داستان آسمان نمای زایس

«هرگز وسیلهٔ تفریحی به آموزندگی این دسـتگاه سـاخته نـشده است، هیچ بازیچه‌ای افسون‌کنندگی این وسیله را نداشته، و استقبال عمومی از هیچ وسیلهٔ تفریحی بدین اندازه نـبوده است. این دستگاه، مدرسه و تئاتر و سینمایی است که باهم در یک جا گرد آمـده‌اند؛ نمایشنامه‌ای است که بـازیگرانش اخـتران آسمانند.» این سخنان ستایشی است که اخترشناس نامور سوئدی الیس استرومگرن ۱ هنگام تماشای آسمان نمای زایس در شهر مونیخ آلمان به سال ۱۹۲۴ از دستگاه نامبرده کرده است. از آن پس میلیونها تن منظره‌های هیجان انگیزی را کـه استرومگرن چنان استادانه وصف کرده به چشم دیده‌اند.

در تالار آسمان نما، تماشاگران گرداگرد وسیلهٔ غریبی که بیش از سه متر و نیم ارتفاع دارد می‌نشینند. سقف تالار به شکل گنبد نیمکره‌ای است که مـعمولا بـه قطر ۱۹.۵ تا ۲۲.۵ متر ساخته می‌شود.

نخست تالار آسمان نما با نور درخشانی روشن می‌شود؛ و نواهای دلپذیر موسیقی در هوا طنین می‌افکند. هنگامی که گویندهٔ نمایش قدم به تالار می‌گذارد جنب و جـوش در تـماشاگران می‌افتد. او پشت میز پر زرق و برقی که دارای کلیدها و افزارهای دیگر به کار انداختن آن وسیلهٔ غول پیکر است قرار می‌گیرد. روشنایی تالار آهسته آهسته کم می‌شود، تا جایی که تماشاگران فقط نـور ضـعیفی را گرداگرد افق تالار می‌بینند. اکنون سقف گنبدی به صورت آسمان شبانگاهی درآمده که آراسته به ستاره‌هاست. تماشاگران هنگام نگریستن به بالا فراموش می‌کنند که در تالار در بسته‌ای به شکل نـیمکره نـشسته‌اند.

دسـتگاهی که این منظرهٔ براستی هـیجان‌انگیز را پدیـد مـی‌آورد-یعنی آسمان‌نما- ساختهٔ یک مؤسسهٔ معروف آلمانی، یعنی شرکت زایس است که آلات و ادوات نوری و بصری می‌سازد. درست پیش از جنگ جهانی یکم، دکـتر اوسـکارفون مـولر ۲، رئیس موزهٔ فنی بزرگ مونیخ، از شرکت زایس درخـواست سـاختن دستگاهی کرد که بتواند منظرهٔ آسمان شب را به نحوی هرچه واقعی‌تر در محوطه‌ای بسته تقلید کند. در نمونهٔ نخستینی که شـرکت زایـس سـاخت، تماشاگران می‌بایست درون کرهٔ بزرگی بنشینند که بدنهٔ آن را سوراخ سـوراخ کرده بودند. این سوراخها نور منبعی را که بیرون از کره قرار داشت به درون راه می‌دادند و الگوی ستاره‌ها را پدید مـی‌آوردند. کـره را مـی‌شد برای نشان دادن حرکت ستاره‌ها به چرخش درآورد.

بـا در گـرفتن جـنگ جهانی یکم در اوت ۱۹۱۴‌، کارهای ساختن آسمان نما متوقف شد. پس از جنگ، دکتر والتر باوئر سـفلد ۳ طـرح دسـتگاه دیگری را ریخت. در این طرح، نیمکرهٔ ثابتی جای کرهٔ متحرک نمونهٔ پیشین را گرفت؛ و ستاره‌ها تـوسط اسـلایدها و پروژکتورهایی که در مرکز نیمکره قرار داشتند روی دیوارهٔ درونی نیمکره تصویر می‌شدند. نـخستین دسـتگاه از ایـن نوع در سال ۱۹۲۴ تکمیل شد. آن را روی سقف کارخانهٔ زایس در شهر ینا ۴ نصب کردند، و بعدها بـه مـونیخ فرستادند. از آن پس شرکت زایس و سایر سازندگان، آسمان نماهای مرغوب دیگری ساخته‌اند، که مـنظرهٔ آسـمان را آنـ‌سان که از هر نقطهٔ روی زمین دیده می‌شود نشان می‌دهند.

هم اکنون هزارها دستگاه از این‌گونه در جـهان وجـود دارنـد. در ایالات متحد آمریکا بدین منظور در نیویورک، بریج پورت، بوستون، فیلادلفیا، پیتسبورگ، چیل هیل، فلینت، سـنت لوئیـز، شـیکاگو، کولورادو، اسپرینگز، سانفرانسیسکو و لوس آنجلس تأسیسات بزرگی برپا کرده‌اند. از اینها گذشته، در حدود دویـست دسـتگاه کوچکتر ساخته شده‌اند که تقریبا همان کارهای دستگاههای بزرگ را انجام می‌دهند. این آسمان نماها، چه بـزرگ و چـه کوچک برطبق برنامهٔ منظم برای همگان نمایش می‌دهند و همچنین به‌طور خصوصی بـرای دبـستانها، دبیرستانها، دانشکده‌ها، و گروههای اجتماعی گوناگون به اجـرای نـمایش مـی‌پردازند. در مدرسه‌ها نیز تعداد بسیار زیادی آسمان نـمای کـوچکتر برپا کرده‌اند. این دستگاهها کمکهای پرارزشی به آموزش اخترشناسی و علوم دیگر می‌کنند.

در آنـچه از ایـن پس خواهد آمد، به تشریح سـاختمان و طـرز کار آسـمان نـمای زایـس، یعنی پیشگام این رشته، خواهیم پرداخـت. چـنانکه اشاره کردیم، این دستگاه تصویر ستاره‌ها را توسط یک سلسله پروژکتور دارای اسلاید بـر گـنبد آسمان نما می‌اندازد. هر یک از ایـن پروژکتورها دارای اسلایدی اسـت کـه تعداد زیادی از ستاره‌ها را نشان مـی‌دهد. پروژکـتورها را طوری ترتیب داده‌اند که تصویرهای آنها روی گنبد باهم الگوی پر ستارهٔ پیوسته‌ای پدید مـی‌آورند.

بـرای آسانی کار آسمان را به دو نـیمه تـقسیم کـرده‌اند-نیمکرهٔ شمالی و نـیمکرهٔ جـنوبی. برای نمایش ستاره‌های هـر نـیمکره شانزده پروژکتور لازم است. شانزده پروژکتور هر نیمکره نسبت به هم وضع ثابتی دارند و آنـها را درون یـک کرهٔ فلزی جا داده‌اند، چنانکه فـقط عـدسیها را می‌توان دیـد. ایـن دو کـره را که هریک دارای شانزده پروژکـتور است به وسیلهٔ قاب استوانه‌ای شکلی به هم مربوط کرده‌اند؛ و از اینرو سراسر این دستگاه بـه شـکل دمبل است که با آن ورزش می‌کنند.

هـر یـک از پروژکـتورها بـین ۲۰۰ تـا ۳۰۰ ستاره را نشان مـی‌دهد؛ یـعنی همهٔ پروژکتورها در حدود ۹۰۰۰ ستاره را می‌توانند نمایش دهند. این تعداد، شمارهٔ ستاره‌هایی است که چشم نامسلح در بـهترین اوضـاع و احـوال می‌تواند ببیند. البته ناظر نمی‌تواند همهٔ ایـن سـتاره‌ها را بـاهم مـشاهده کـند، زیـرا در هر لحظه نیمی از آنها زیر افق قرار گرفته‌اند. از این گذشته، ستاره‌ها هرچه به افق نزدیکتر باشند به علت افزایش ستبرای هوایی که نور باید از میان آن بگذرد کـم نورترند. بدین سبب برخی از ستاره‌های کم نور را فقط هنگامی می‌توان دید که تقریبا بر فراز سر قرار گیرند. بنابراین، در هر شب بسیار صاف و بدون ماه، در جایی دور از نورهای مصنوعی، بعید اسـت بـتوانید با چشم نامسلح بیش از ۳۰۰۰ ستاره را ببینید. آسمان را میلیاردها ستاره پر کرده‌اند، ولی اینها را فقط به یاری تلسکوپ می‌توان دید.

شب‌ها با گذشت زمان به نظر می‌رسد که ستاره‌ها به سوی مـغرب حـرکت می‌کنند. برای نشان دادن این حرکت، دستگاه دمبل مانند را گرد محورش می‌چرخانند. حرکت ستاره‌ها از مشرق به مغرب ظاهری است. واقعیت این است که زمـین گـرد محور خود از مغرب به مـشرق مـی‌چرخد، حال آنکه ستاره‌ها در آسمان نسبت به زمین ثابت باقی می‌مانند.

چنانکه از زمین دیده می‌شود، همهٔ ستاره‌ها باهم در آسمان حرکت می‌کنند. ولی خورشید مسیری خاص خـود دارد؛ سـیاره‌ها و ماه نیز چنین‌اند. از ایـنرو، بـرای هریک از این اختران باید یک پروژکتور مخصوص در نظر گرفت. این پروژکتورها را در محفظه‌ها یا جعبه‌هایی واقع در بخش استوانه شکل دستگاه زایس-یعنی قسمتی که دو کره را به هم می‌پیوندد-قرار داده‌اند. فـقط بـرای پنج سیاره پروژکتور پیش‌بینی کرده‌اند که عبارتند از: عطارد، زهره، مریخ، مشتری، و زحل. علت اینکه سیاره‌های دیگر را نشان نمی‌دهند این است که در واقع چشم نامسلح نمی‌تواند بخوبی آنها را تشخیص دهد.

طـرز کـار اجزای واقـع در محفظه یا جعبهٔ خورشید ساده است. چرخ دندهٔ بزرگی که در جعبه قرار دارد به ازای هر ۳۶۵ دور-هر دور نمایندهٔ یـک روز از سال است- که دستگاه می‌زند یک بار می‌چرخد. پروژکتور ویژهٔ خـورشید بـه ایـن دنده متصل است؛ و تصویر قرص درخشان بزرگی را بر گنبد می‌اندازد. در واقع خورشید دو پروژکتور دارد که دو تصویر همانند و مـنطبق ‌ بـر هم روی گنبد می‌اندازد، چنانکه فقط یک خورشید دیده می‌شود. این کار دو علت دارد. یـکی ایـنکه اگـر فقط یک تصویر خورشید وجود می‌داشت ممکن بود پروژکتور هنگام نمایش بسوزد و خورشید ناپدید گـردد. ولی با پیش‌بینی دو خورشید، احتمال اینکه هر دو لامپ باهم بسوزد کم است، و نمایش‌دهنده مـی‌تواند اطمینان داشته باشد کـه خـورشید در سراسر نمایش خواهد درخشید. علت دیگر انتخاب دو پروژکتور برای خورشید این است که هنگام تابش مستقیم پروژکتور به یکی از بستها یا میله‌های محفظه، از «چشمک زدن» خورشید جلوگیری کند. به همین دلیلها، بـرای هریک از سیاره‌های نامبرده و ماه نیز دو پروژکتور در نظر گرفته‌اند.

دو پروژکتور ویژهٔ ماه به چرخ دنده‌ای متصل‌اند که به ازای هر ۵ ر ۲۷ دور چرخش دستگاه یک دور کامل می‌زند. علت این است که ۵ ر ۲۷ روز طول می‌کشد تا مـاه یـک بار دور زمین بگردد و نسبت به سیاره‌ای مفروض به جای نخستین خود باز گردد. در خلال این مدت، خورشید در زمینهٔ ستارگان به سوی شرق حرکت کرده است؛ و بنابراین برای اینکه ماه نـسبت بـه خورشید به وضع اول خود باز گردد باید در حدود دو روز دیگر بگذرد. و سبب اینکه از یک ماه نو تا ماه نو دیگر در حدود ۵ ر ۲۹ روز طول می‌کشد همین است. پروژکتورهای ماه فزون بر نـشان دادن حـرکت ماه در میان ستاره‌ها به ساز و کار پیچیده‌ای مجهزند که هلالهای ماه را پدید می‌آورد.

آسمان نمای زایس مشتری و زحل را آنـ‌سان کـه در تـلسکوپهای کوچک دیده می‌شوند نشان مـی‌دهد-یـعنی زحـل با حلقه‌های کم پیدایش و مشتری با نوارهای سیاهی که از میانهٔ آن می‌گذرند-حال آنکه مریخ به رنگ سرخ نشان داده می‌شود. ایـن کـار را ازآنـ‌روی می‌کنند که سیاره‌های نامبرده باهم یا با دو سـیارهٔ دیـگری که روی گنبد نموده می‌شوند-زهره و عطارد-اشتباه نشوند.

پروژکتورهای خورشید، ماه، و سیاره‌ها همواره در جای خود قرار دارند، و تـا مـوقعی کـه هیچ‌یک از چرخ دنده‌ها از میلهٔ خود جدا نشود این اختران بـا واقع‌گرایی چشمگیری نموده خواهند شد. دقت نمایش آنها به دقت محاسبه‌های اخترشناس نمی‌رسد، ولی باید دانست که این دسـتگاه بـه چـنین دقتی هم نیاز ندارد، زیرا آسمان نمای زایس فقط برای نـشان دادن آسـمان چنانکه آدم غیر متخصص آن را می‌بیند ساخته شده است.

آسمان نما دارای دو موتور است که آن را از شرق به غرب (یـا در جـهت وارونـه) با دو سرعت گوناگون می‌چرخانند. حرکت ستاره‌ها در یک روز کامل را می‌توان در زمانی نزدیک به ۵ ر ۱۰ دقیقه یـا در حـدود ۵ ر ۳ دقـیقه نشان داد. چرخ دنده‌ای وجود دارد که میتواند حرکت کامل ستارگان را در مدتی کمتر از یک دقیقه نـشان دهـد؛ ولی آن وقت ستاره‌ها با چنان سرعتی گنبد را می‌پیمایند که بیشتر تماشاگران احساس ناراحتی مـی‌کنند. چـرخ دنـدهٔ مربوط به حرکت سریع را در نمایشهای همگانی به‌ندرت به کار می‌برند. این چرخ دنده بـویژه بـرای درسهای دانشکده سودمند است، زیرا در اینجا نمایش‌دهنده بیشتر می‌خواهد اطلاعات جامعتری به دانـشجو بـدهد تـا اجرای نمایش تفریحی.

پروژکتورهای مخصوص خورشید، ماه، و سیاره‌ها را هنگامی که ستارگان در حال سکونند می‌توان بـه کـار انداخت. سه موتور با سرعتهای گوناگون برای این کار در نظر گرفته شـده‌اند. یـکی از آنـها یک سال را در حدود سه دقیقه نشان می‌دهد، دیگری در یک دقیقه و سومی در تقریبا شش ثانیه. ایـن مـوتورها را مـی‌توان در دو سوی مخالف به کار انداخت؛ یعنی به یاری آنها می‌توان قرنها بـه گـذشته بازگشت یا به آینده سفر کرد.

آسمان نما به پروژکتورهای دیگری مجهز است که معمولا در نـمایشهای هـمگانی آنها را به کار نمی‌اندازند، ولی در کار دستگاه اهمیت فراوان دارند. یکی از اینها -بـه نـام پروژکتور دورسنج-به موتورهایی متصل است کـه مـا را بـه سرعت از میان سالها می‌گذرانند. این پروژکتور مـی‌تواند سـال مربوط به هر الگوی آسمان را درست همان طوری نشان دهد که کیلومتر شـمار اتـومبیل اندازهٔ راه پیموده شده را می‌نماید. نـمایش‌دهنده مـی‌تواند با فـشار دادن تـکمه‌ای کـه روی میز کنترل تعبیه شده، روی گـنبد بـالای سرش عددی را پدیدار سازد که مربوط به آن سال است.

یـک دسته پروژکتور استوای آسمانی (معدل النهار) را که در صفحهٔ استوای زمین قرار دارد نشان مـی‌دهد. بـه علاوه، این پروژکتورها دایره البـروج، یـعنی مـسیر سالانهٔ ظاهری خـورشید در مـیان ستاره‌ها، را نیز می‌نمایند. در یـک انـتهای قابی که دستگاه را نگه می‌دارد دو کرهٔ کوچک تعبیه شده که نصف النهار آسمانی را نـشان مـی‌دهند. نصف النهار آسمانی خطی فرضی اسـت کـه آسمان را بـه دو نـیمهٔ شـرقی و غربی بخش می‌کند؛ و از نـقطه‌های شمال و جنوب افق و سمت الرأس، نقطه‌ای که درست بالای سر ناظر است، می‌گذرد. پروژکتور دیگری درسـت مـتوجه شخص نمایش‌دهنده است و کم‌نورتر از آن است کـه دیـوار پشـت سـر او را نـشان دهد؛ بنابراین فـقط او مـی‌تواند آن را ببیند. وی به کمک آن می‌تواند دریابد که هر گروه از ستارگان را در چه عرض جغرافیایی می‌توان دید.

دو انـتهای شـرقی و غـربی قابی که دستگاه زایس را دربرمی‌گیرد توسط مـحوری افـقی بـه هـم مـربوطند. مـوتوری می‌تواند همهٔ دستگاه را گرد این محور بچرخاند، تا تغییر ممنظرهٔ آسمان را هنگامی که با سرعت ۸۰۰ کیلومتر در دقیقه روی سطح زمین به سوی شمال یا جنوب می‌رویم نشان دهـد. چون به سوی جنوب رویم، ستارهٔ آشنای جدی کم‌کم در آسمان پایین می‌آید؛ و سرانجام هنگامی که از استوا می‌گذریم به زیر افق فرو می‌رود و ناپدید می‌شود. چون به راه خود به سوی جـنوب ادامـه دهیم ستاره‌هایی را می‌بینیم که هرگز در نیمکرهٔ شمالی پیدا نمی‌شوند.

موتور دیگری دستگاه زایس را طوری می‌چرخاند که تغییرهایی را که بر اثر گذشت هزاران سال، در نتیجهٔ پیشروش اعتدالها پیدا می‌شود نشان دهد. این مـوتور مـی‌تواند در یک دقیقه بیش از ۰۰۰ ر ۲۰ سال مـا را پیـش ببرد.

تقریبا در همهٔ آسمان نماها، کارکنان تجهیزات دیگری طرح‌ریزی کرده و به دستگاه افزوده‌اند تا گرفتها، نورهای شمالی و جنوبی، رنگهای زیبای فرو شدن و برآمدن خـورشید، و پدیـده‌های جالب دیگری را که در دسـتگاه اصـلی نشان داده نمی‌شدند نمایش دهند. پروژکتور ویژه‌ای وجود دارد که حرکت ستارهٔ دنباله‌داری را میان ستاره‌ها نشان می‌دهد. این پروژکتور نشان می‌دهد که ستارهٔ دنباله‌دار نخست روشنتر و درازتر می‌شود و بعد منظره‌اش تغییر مـی‌کند و کـم نورتر و کوتاهتر می‌گردد.

گنبد آسمان نماها عموما از فولاد زنگ نزن ساخته می‌شود، و در آن میلیونها سوراخ وجود دارند که از ایجاد پژواک جلو می‌گیرند. از آلومینیوم و کاشیهای آکوستیک نیز برای این کار استفاده کرده‌اند. بـهترین جـنس برای سـاختمان گنبد، فولاد یا آلومینیوم است، زیرا وقتی نور درخشان پشت آن روشن شود شفاف می‌گردد؛ در نتیجه می‌توان پدیـده‌ها و صحنه‌های جالبی را از پشت گنبد در معرض دید تماشاگران نهاد.

تالار آسمان نـما بـه وسـیله‌های تهویه نیاز دارد، زیرا برای ایجاد تاریکی لازم باید با درهای دوگانه محکم بسته شود. دستگاه ظریفی برای پخـش ‌ صـوت پیش‌بینی شده که موسیقی پیش از نمایش و نیز موسیقی هنگام «برآمدن خورشید» را می‌نوازد. گـاهی بـخش مـهمی از نمایش را بازگویی سخنان کسی یا موسیقی خاصی تشکیل می‌دهد.

آسمان نما الهام‌بخش همهٔ کسانی بـوده است که نمایش آن را به چشم دیده‌اند. به گفتهٔ دکتر فیلیپ فاکس ۵، نـخستین مدیر آسمان نمای آدلر ۶ شـیکاگو، آسـمان نما «آسمانها را با فر و شکوه فراوان، پرتحرک و الهام‌بخش مجسم می‌کند، آن‌سان که اسرارآمیزی آن را می‌زداید ولی از ابهتش نمی‌کاهد.»

ترجمهٔ محمد حیدری ملایری

منبع: هدهد، آبان ۱۳۵۸