北京天文馆中天象仪的变迁及运用探讨,天文学论文

北京天文馆中天象仪的变迁及运用探讨,天文学论文摘要：近年来，球幕影院在中国发展迅猛，其以无与伦比的沉浸感、震撼的视听效果，带给观众非同一般的观影体验。大型科普场馆为了能够更好演示天象，一般会在其球幕影院中安装光学天象仪。然而，在实际使用经过中，绝大多数球幕影院还是以播放回放式科普节目为主，光学天象仪没有能发挥出应有的作用。介绍了天象仪的诞生发展以及蔡司IX型光学天象仪在北京天文馆天象厅中的实际使用情况，进而引发对光学天象仪功能定位的讨论和思考。本文关键词语:天象仪;诞生与发展;科普场馆;功能定位;天象仪和天文馆在英文中是同一个单词planetarium，最初用来称呼一种能够演示行星运动的机械装置——行星仪；如今用来指一种光学投影仪器，它能够把恒星、行星、卫星以及各种相关天文现象投影到半球状的银幕上，演示人造星空；安置天象仪的屋子，甚至整个建筑或机构，也叫作planetarium；在中文中，则分别译为天象仪、天象厅和天文馆。因而，经常有人讲，世界上由于有了天象仪所以有了天文馆。1、天象仪的诞生光学天象仪是用光学、电子和机械技术，真实地放映出肉眼可见的天文现象，因而也叫机械模拟光学投影式天象仪。一直以来德国蔡司天象仪都是光学天象仪的“主角〞，在文章不但初次向中国读者披露了蔡司天象仪的图片，同时也较为具体地介绍了蔡司天象仪的相关信息。1931-12-23，在南京举行的中国天文学会第九届年会上，中国近当代天文事业的奠基人高鲁作了题为(假天——就是一架天象仪〕的演讲，将蔡司天象仪介绍给国内的天文界同仁。随后，天文学家张钰哲也在(科学〕杂志上发表长文(假天〕。至此，蔡司天象仪被正式介绍给中国的公众，华而不实文名称、功能和具体构造部件也随之在中国发表。1923—1949年间，高鲁等近代天文学家，以及北京古观象台的工作人员都曾呼吁在中国引进光学天象仪，建立一座天文馆。但由于当时的特殊国情，始终没有能实现。然而，天文界人士一直没有放弃在国内建立天文馆的设想，经过李元、张钰哲等人的不懈努力，在新中国与中国科学院的支持下，中国大陆第一座天文馆——北京天文馆于1957年正式对外开放，天文学家陈遵妫任馆长，中国观众从此能够在国内观看蔡司天象仪的表演。3、天象仪在北京天文馆的变迁北京天文馆天象厅作为中国最早建设的天象厅，也是中国大陆地区最大的地平式天象厅，自1957-09-29开馆以来，前后一共使用过3台大型的光学天象仪。第一台是耶拿蔡司生产的第二代宇宙投影天象仪，型号为UPP23/2型。它是二战后继斯大林格勒天文馆〔UPP23/1S型〕、哥白尼天文馆〔UPP23/2型〕之后，耶拿蔡司生产的第三台大型光学天象仪。因而，北京天文馆也就成为了二战后建立的第三座大型天文馆。第二台是20世纪70年代由当时的北京工业学院、北京光学仪器厂、北京电源控制设备厂和北京天文馆联合研制的国产大型天象仪。该天象仪从1976—2007年在北京天文馆连续服役31年，接待了2000多万观众，成为了一代人的集体记忆。该国产天象仪的主要特点就是能够表演黄道上的二十四节气以及恒星天空中的三垣二十八宿，反映出了中国人的观星视角。第三台是卡尔蔡司UniversariumIX型光学天象仪，它是整个天象厅的心脏，能够逼真地复原地球上肉眼可见的9000颗左右恒星，投影星空的质量和真实星空的感觉一致，恒星的闪烁、星点颜色感觉真实自然，为观众带来最真实的星空体验。该光学天象仪演示的全天恒星位置以国际通用星表为基础，与实际位置没有可发觉偏差，星板上恒星位置偏差小于1μm；光源采用2个功率为400W的普通弧光灯，以保证系统能运行在一个平静和低热的环境中；在23m天象厅中单独使用UniversariumIX光学天象仪的情况下，其亮度能够到达150勒克斯以上。投影部分包括恒星球和行星投影器，能够演示天体的基本视运动，包括周日运动和周年运动。恒星球能够投影银河、仙女座大星云、大小麦哲伦星系、鬼星团、毕星团以及天狼星、老人星、牛郎织女星等知名亮星；显示全天88星座连线、图像和中文名称；显示基本天文坐标系统，包括赤道、地平、黄道及其刻度值等。行星投影器用来演示太阳、月球和主要行星的视运动；独立演示不同类型的日食、月食；逼真复原水星逆行、金星逆行等平常难以观测到的天文奇观。蔡司UniversariumIX型光学天象仪自2008年投入使用以来，凭借逼真的星空复原效果，备受观众喜欢。天象仪是帮助人们认识星空了解宇宙的一个工具，其自诞生到如今已近百年，历经数次科技革新。然而，无论天象仪如何变革，其所要表现的最本质的概念还是那样是灿烂的星空，没有了星空，一起都无从谈起。4、天象仪的应用讨论4.1、“现场秀〞式光学天象节目探寻求索当前，中国所有的科技场馆球幕影院都是以播放球幕影片为主，研究探寻求索“现场秀〞式光学天象节目能够拓宽球幕影院的应用范围，挖掘球幕影院的最大科普成效。“现场秀〞式光学天象节目能够根据学龄前儿童、小学生、中学生、大学生及一般观众等不同年龄段进行细分，使得科普内容更具有针对性；另外，“现场秀〞式光学天象节目能够根据社会热门或重要天文现象随时调整内容，使得每个节目都具有唯一性，到达节目常换常新的效果，有利于科普宣传。4.2、回放式光学天象节目制作以北京天文馆蔡司天象仪的Unipost系统为例，其既能够通过手动面板操作，可以以使用PC键盘启动所有控制命令。更重要的是，蔡司天象仪支持直接开创建立Cue文件，根据天象节目剧本进行指令编辑，再通过设置固定时间和相对时间将各种指令进行串联，构成完好的根据时间排序的节目指令段。除此之外，蔡司天象仪最新的Skycontrol控制系统能够自动辨别SMPTE时间码，因而能够通过读取时间码跟天象厅的其他多个不同设备同步协作，进而制作出各种回放式光学天象演示节目。4.3、光学天象仪与数字天象系统结合的天象节目研究一般意义上以为，光学天象仪能够给观众提供更好的观星体验，而数字天象系统则能够演示更丰富的节目内容和更强烈的视觉沉浸感。各系统之间能够通过串口信号进行通信，实现光学天象、数字天象以及激光系统的协同。在天象节目创作经过中，怎样巧妙地调用各个系统使其发挥出本身优势，将成为新型天象节目创作的一个难点。5、结束语当前，国内的科普场馆球幕影院多是以播放回放式节目为主，对于天象仪的应用研究较少，究其原因就是对天象仪的功能定位模糊以致找不到适宜的切入点。相比数字天象节目而言，“现场秀〞式光学天象节目更能调动观众积极性，触动人们内心深处对于美妙星空的向往。本质上，天象仪的作用应该类似于图书馆而非电影院，其核心在于对各阶段学校教育的补充以及对青少年天文学的启蒙。科普场馆需要利用天象仪架设起公众与璀璨星空之间的鹊桥，传播科学精神，启发天文梦想。以下为参考文献[1]张楠.国产大型光学天象仪的早期研制与影响[J].自然辩证法研究,2021,34(7):55-60.[2]张楠.蔡司光学天象仪在民国时期的群众传播及其影响[J]自然科学史研究,2021,37(2):259-271.