北京天文館中天象儀的變遷及運用探討,天文學(xué)論文摘要：近年來，球幕影院在中國發(fā)展迅猛，其以無與倫比的沉浸感、震撼的視聽效果，帶給觀眾非同一般的觀影體驗。大型科普場館為了能夠更好演示天象，一般會在其球幕影院中安裝光學(xué)天象儀。然而，在實際使用經(jīng)過中，絕大多數(shù)球幕影院還是以播放回放式科普節(jié)目為主，光學(xué)天象儀沒有能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。介紹了天象儀的誕生發(fā)展以及蔡司IX型光學(xué)天象儀在北京天文館天象廳中的實際使用情況，進(jìn)而引發(fā)對光學(xué)天象儀功能定位的討論和思考。本文關(guān)鍵詞語:天象儀;誕生與發(fā)展;科普場館;功能定位;天象儀和天文館在英文中是同一個單詞planetarium，最初用來稱呼一種能夠演示行星運動的機(jī)械裝置——行星儀；如今用來指一種光學(xué)投影儀器，它能夠把恒星、行星、衛(wèi)星以及各種相關(guān)天文現(xiàn)象投影到半球狀的銀幕上，演示人造星空；安置天象儀的屋子，甚至整個建筑或機(jī)構(gòu)，也叫作planetarium；在中文中，則分別譯為天象儀、天象廳和天文館。因而，經(jīng)常有人講，世界上由于有了天象儀所以有了天文館。1、天象儀的誕生光學(xué)天象儀是用光學(xué)、電子和機(jī)械技術(shù)，真實地放映出肉眼可見的天文現(xiàn)象，因而也叫機(jī)械模擬光學(xué)投影式天象儀。一直以來德國蔡司天象儀都是光學(xué)天象儀的“主角〞，在文章不但初次向中國讀者披露了蔡司天象儀的圖片，同時也較為具體地介紹了蔡司天象儀的相關(guān)信息。1931-12-23，在南京舉行的中國天文學(xué)會第九屆年會上，中國近當(dāng)代天文事業(yè)的奠基人高魯作了題為(假天——就是一架天象儀〕的演講，將蔡司天象儀介紹給國內(nèi)的天文界同仁。隨后，天文學(xué)家張鈺哲也在(科學(xué)〕雜志上發(fā)表長文(假天〕。至此，蔡司天象儀被正式介紹給中國的公眾，華而不實文名稱、功能和具體構(gòu)造部件也隨之在中國發(fā)表。1923—1949年間，高魯?shù)冉煳膶W(xué)家，以及北京古觀象臺的工作人員都曾呼吁在中國引進(jìn)光學(xué)天象儀，建立一座天文館。但由于當(dāng)時的特殊國情，始終沒有能實現(xiàn)。然而，天文界人士一直沒有放棄在國內(nèi)建立天文館的設(shè)想，經(jīng)過李元、張鈺哲等人的不懈努力，在新中國與中國科學(xué)院的支持下，中國大陸第一座天文館——北京天文館于1957年正式對外開放，天文學(xué)家陳遵媯?cè)勿^長，中國觀眾從此能夠在國內(nèi)觀看蔡司天象儀的表演。3、天象儀在北京天文館的變遷北京天文館天象廳作為中國最早建設(shè)的天象廳，也是中國大陸地區(qū)最大的地平式天象廳，自1957-09-29開館以來，前后一共使用過3臺大型的光學(xué)天象儀。第一臺是耶拿蔡司生產(chǎn)的第二代宇宙投影天象儀，型號為UPP23/2型。它是二戰(zhàn)后繼斯大林格勒天文館〔UPP23/1S型〕、哥白尼天文館〔UPP23/2型〕之后，耶拿蔡司生產(chǎn)的第三臺大型光學(xué)天象儀。因而，北京天文館也就成為了二戰(zhàn)后建立的第三座大型天文館。第二臺是20世紀(jì)70年代由當(dāng)時的北京工業(yè)學(xué)院、北京光學(xué)儀器廠、北京電源控制設(shè)備廠和北京天文館聯(lián)合研制的國產(chǎn)大型天象儀。該天象儀從1976—2007年在北京天文館連續(xù)服役31年，接待了2000多萬觀眾，成為了一代人的集體記憶。該國產(chǎn)天象儀的主要特點就是能夠表演黃道上的二十四節(jié)氣以及恒星天空中的三垣二十八宿，反映出了中國人的觀星視角。第三臺是卡爾蔡司UniversariumIX型光學(xué)天象儀，它是整個天象廳的心臟，能夠逼真地復(fù)原地球上肉眼可見的9000顆左右恒星，投影星空的質(zhì)量和真實星空的感覺一致，恒星的閃爍、星點顏色感覺真實自然，為觀眾帶來最真實的星空體驗。該光學(xué)天象儀演示的全天恒星位置以國際通用星表為基礎(chǔ)，與實際位置沒有可發(fā)覺偏差，星板上恒星位置偏差小于1μm；光源采用2個功率為400W的普通弧光燈，以保證系統(tǒng)能運行在一個平靜和低熱的環(huán)境中；在23m天象廳中單獨使用UniversariumIX光學(xué)天象儀的情況下，其亮度能夠到達(dá)150勒克斯以上。投影部分包括恒星球和行星投影器，能夠演示天體的基本視運動，包括周日運動和周年運動。恒星球能夠投影銀河、仙女座大星云、大小麥哲倫星系、鬼星團(tuán)、畢星團(tuán)以及天狼星、老人星、牛郎織女星等知名亮星；顯示全天88星座連線、圖像和中文名稱；顯示基本天文坐標(biāo)系統(tǒng)，包括赤道、地平、黃道及其刻度值等。行星投影器用來演示太陽、月球和主要行星的視運動；獨立演示不同類型的日食、月食；逼真復(fù)原水星逆行、金星逆行等平常難以觀測到的天文奇觀。蔡司UniversariumIX型光學(xué)天象儀自2008年投入使用以來，憑借逼真的星空復(fù)原效果，備受觀眾喜歡。天象儀是幫助人們認(rèn)識星空了解宇宙的一個工具，其自誕生到如今已近百年，歷經(jīng)數(shù)次科技革新。然而，無論天象儀如何變革，其所要表現(xiàn)的最本質(zhì)的概念還是那樣是燦爛的星空，沒有了星空，一起都無從談起。4、天象儀的應(yīng)用討論4.1、“現(xiàn)場秀〞式光學(xué)天象節(jié)目探尋求索當(dāng)前，中國所有的科技場館球幕影院都是以播放球幕影片為主，研究探尋求索“現(xiàn)場秀〞式光學(xué)天象節(jié)目能夠拓寬球幕影院的應(yīng)用范圍，挖掘球幕影院的最大科普成效?！艾F(xiàn)場秀〞式光學(xué)天象節(jié)目能夠根據(jù)學(xué)齡前兒童、小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生及一般觀眾等不同年齡段進(jìn)行細(xì)分，使得科普內(nèi)容更具有針對性；另外，“現(xiàn)場秀〞式光學(xué)天象節(jié)目能夠根據(jù)社會熱門或重要天文現(xiàn)象隨時調(diào)整內(nèi)容，使得每個節(jié)目都具有唯一性，到達(dá)節(jié)目常換常新的效果，有利于科普宣傳。4.2、回放式光學(xué)天象節(jié)目制作以北京天文館蔡司天象儀的Unipost系統(tǒng)為例，其既能夠通過手動面板操作，可以以使用PC鍵盤啟動所有控制命令。更重要的是，蔡司天象儀支持直接開創(chuàng)建立Cue文件，根據(jù)天象節(jié)目劇本進(jìn)行指令編輯，再通過設(shè)置固定時間和相對時間將各種指令進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成完好的根據(jù)時間排序的節(jié)目指令段。除此之外，蔡司天象儀最新的Skycontrol控制系統(tǒng)能夠自動辨別SMPTE時間碼，因而能夠通過讀取時間碼跟天象廳的其他多個不同設(shè)備同步協(xié)作，進(jìn)而制作出各種回放式光學(xué)天象演示節(jié)目。4.3、光學(xué)天象儀與數(shù)字天象系統(tǒng)結(jié)合的天象節(jié)目研究一般意義上以為，光學(xué)天象儀能夠給觀眾提供更好的觀星體驗，而數(shù)字天象系統(tǒng)則能夠演示更豐富的節(jié)目內(nèi)容和更強(qiáng)烈的視覺沉浸感。各系統(tǒng)之間能夠通過串口信號進(jìn)行通信，實現(xiàn)光學(xué)天象、數(shù)字天象以及激光系統(tǒng)的協(xié)同。在天象節(jié)目創(chuàng)作經(jīng)過中，怎樣巧妙地調(diào)用各個系統(tǒng)使其發(fā)揮出本身優(yōu)勢，將成為新型天象節(jié)目創(chuàng)作的一個難點。5、結(jié)束語當(dāng)前，國內(nèi)的科普場館球幕影院多是以播放回放式節(jié)目為主，對于天象儀的應(yīng)用研究較少，究其原因就是對天象儀的功能定位模糊以致找不到適宜的切入點。相比數(shù)字天象節(jié)目而言，“現(xiàn)場秀〞式光學(xué)天象節(jié)目更能調(diào)動觀眾積極性，觸動人們內(nèi)心深處對于美妙星空的向往。本質(zhì)上，天象儀的作用應(yīng)該類似于圖書館而非電影院，其核心在于對各階段學(xué)校教育的補(bǔ)充以及對青少年天文學(xué)的啟蒙?？破請鲳^需要利用天象儀架設(shè)起公眾與璀璨星空之間的鵲橋，傳播科學(xué)精神，啟發(fā)天文夢想。以下為參考文獻(xiàn)[1]張楠.國產(chǎn)大型光學(xué)天象儀的早期研制與影響[J].自然辯證法研究,2021,34(7):55-60.[2]張楠.蔡司光學(xué)天象儀在民國時期的群眾傳播及其影響[J]自然科學(xué)史研究,2021,37(2):259-271.