آسمان‌نما: پیوند دانش و فناوری
سید حجت‌الحق حسینی
چکیده
یکی از بهترین روشهای آموزش اخترشناسی و تبیین مفاهیم مکانیک سماوی، همانندسازی رفتار اجرام آسمانی با نگاهی واقع گرایانه است. «آسمان نما» که نام عمومی و خاص مجموعهای است، شامل ابزار اخترشناسی، مکان آموزشی ستاره شناسی و نرم افزارهای رایانه ای هوشمند، روایتی دیگر از آسمان، به لطف فناوری، دارد. «انجمن بین المللی آسمان نما»، تنها مرجع جهانی برای ساماندهی امور و خواسته ها و بایسته های این فعالیت علمی است. کشورهای زیادی در جهان، آسمان نما دارند و رسماً با این انجمن همکاری می کنند.
کلیدواژه ها: آسمان نما، افلاک نما، انجمن بین المللی آسمان نما، آسمان نمای تهران، دستگاه فراتاب آسمان نما
پیشگفتار
بشر از آغاز پیدایش خود تا امروز بر «زمین» ایستاده و «آسمان» را نظاره کرده است. پدیده های زمینی و طبیعی زندگی از یک سو و زیبایی ها و رویدادهای آسمانی از سوی دیگر، همواره و همیشه انسان را مبهوت خود کرده اند. کوشش انسان برای فهم آسمان و رازهای آن هم سنگ تلاش او برای شناخت و بهره گیری زمین بوده است. اگر روز و روزگاری «اسطوره» از آسمان برای آدمی چهره عیان می کرد، امروزه این «فناوری» است که از زمین برای شناخت، بهره مندی و شاید چیرگی بر طبیعت و مواهب طبیعی عرض اندام می کند.
مدلسازی1 و الگوپذیری مهمترین ویژگی های فناوری بر پایة دانش ریاضیات و فیزیک کاربردی است. آسمان نما2 یا به تعبیری افلاک نما3 کوششی فناورانه و دانشی در عرصة علمی است که چندان راحت در دسترس انسان نیست. همانندسازی رفتار اجرام آسمانی از ستاره تا سیاره و شبه سیاره و روشنگری پدیده های آن از خورگرفت و مه گرفت تا بارش های شهابی و شفق و فلق خورشیدی، محتوای اصلی نمایش های آسمان نماست. فناوری آسمان نماها، در روزگار ما بیشتر و بیشتر نشئت گرفته از هوش مصنوعی4، مکاترونیک5 و دانش های میان رشته ای/ چندرشته ای6 است. سفری فناورانه از مکانیک تا دیجیتال، سرگذشت این ابزار نجومی است.
هر چه شناخت انسان از این ابزار و فن بیشتر و بهتر باشد، دامنة کنجکاوی او از سرگرمی تا آموزش اثربخش، گسترده تر می شود. مؤسسه های آموزشی، فرهنگی و تفریحی و بیشتر موزه های علم آسمان نما دارند؛ اگر چه اندازة این آسمان نماها متفاوت است. با آسمان نما می توان موقعیت ستاره ها را در هزاران سال پیش یا هزاران سال آینده نشان داد. با استفاده از آسمان نماهای رایانه‌ای می توان آسمان را حتی از چشم بینندهای تماشا کرد که بر کرة ماه ایستاده است یا در سفینة فضایی در حرکت است.
تاریخچه های گذرا در جهان و ایران
جهان
در سال 1699م. دکتر وایگل، استاد دانشگاه ینای آلمان، کره ای از ورق نازک فلزی ساخت و روی این کره، به مثابه آسمان کروی، محل دقیق ستارگان پرنورتر را سوراخ کرد. چند سوراخ بزرگتر نیز در محلی که آسمان ظاهراً بی ستاره به نظر می رسد به وجود آورد. با این اختراع، بیننده با نگاه کردن از این سوراخ های بزرگ به درون کره می توانست منظره ای از آسمان را مشاهده کند. بعدها کره های بزرگتری با همین روش ساخته شد.
در سال 1912 م. در شهر شیکاگوی آمریکا کره ای ساخته شد که به نام ات وود7، دانشمند نامدار جغرافی و زمین شناسی، نام گذاری شد. قطر این کره حدود 5 متر بود و به دور محوری می چرخید و برای 12 نفر جا داشت. در سطح داخلی و تاریک این کره وسایلی قرار داشت که می توانست ماه و خورشید و حرکت آنها را نشان دهد.
در سال 1923 م. دکتر بائر سفلد8 آلمانی که در کارخانة ابزارهای نوری کارل زایس9، سازندة انواع عدسی ها و ذره بین ها، کار می کرد، پیشنهاد داد در تالاری با سقف کروی، نورافکنی قرار دهند و با استفاده از آن جای ستارگان را بر این سقف نشان دهند. این کار انجام شد و امروزه با افزودن نورافکن های کوچکتر به نورافکن اصلی و تنظیم گردش آن با رایانه می توان بیش از 9000 ستاره را در آسمان نما دید و حرکت ستاره ها را ردیابی کرد. [3]
آسمان نمای مسکو در روسیه نیز در سال 1929 م. پایه گذاری شد که تا دهة هشتاد میلادی فعالانه کار می کرد، زیرا به دلیل مسایل سیاسی و اقتصادی و قطع کمک های دولتی بسته شد اما بار دیگر در سال 2004 م. و پس از سال ها تخریب و فرسودگی بازسازی شد و دوباره سامان گرفت.
آسمان نمای ادلر10 در شیکاگوی آمریکا در سال 1930 م. ساخته شد و آسمان نمای لندن نیز در سال 1958 م. کامل شد که نخستین آسمان نما با گنبد بتنی بود. پیشتاز و مروج آسمان نماهای کوچک در آمریکا، آرماند اسپیتز11 بود که صدها آسمان نمای کوچک در مناطق مختلف راه اندازی کرد. در سالهای 1970 م. در کشور ژاپن دو شرکت تولیدکنندة ابزارهای نوری به نام های سیزوگوتو12 و مینولتا13، صدها آسمان نمای کوچک در کشورهای مختلف جهان نصب کردند. از سال 1980 م. اونز14 و سادرلند15 نخستین آسمان نمای ستارهای رایانه ای را ساختند که توانمندی های بیشتری نسبت به آسمان نماهای مکانیکی داشت. در پایان سدة بیستم میلادی بیش از 100 آسمان نمای بزرگ در سراسر جهان مشغول به کار بودند. [4]
«انجمن بین المللی آسمان نما/ IPS»16 در اکتبر 1970 م. در شهر میشیگان آمریکا پایه گذاری شد و در طول 44 سال فعالیت حرفه ای و جهانی خود، هر دو سال یکبار بیست و سه همایش بین المللی در کشورهای آمریکا، کانادا، مکزیک، ژاپن، انگلستان، اسپانیا، استرالیا، مصر و چین برگزار کرده است.[5] این انجمن هفتصد نفر عضو از 35 کشور جهان دارد که اعم از مدیران، معلمان، فناوران، نویسندگان، هنرمندان، دانشمندان، دانشجویان و... هستند. دورة ریاست آن دو سال است و تاکنون 21 نفر آن را مدیریت کرده اند. [6] امروزه نزدیک 3000 آسمان نما و افلاک نمای آموزشی و تفریحی در مدارس، دانشگاه ها، مؤسسه های فرهنگی، موزه ها و مراکز علمی در بیش از 100 کشور جهان فعالیت دارند. بیشترین شمار این آسمان نماها در کشور آمریکا قرار گرفته اند. مجلة بین المللی «آسمان نما» یکی از کارهای انتشاراتی این انجمن است. در جهان سی و سه کارخانة طراحی و ساخت آسمان نما در کشورهای آمریکا، ژاپن، ایتالیا، برزیل، چین، انگلستان، اسپانیا و آرژانتین فعالیت می کنند که به آسمان نماهای ثابت و قابل حمل نیز خدمات تخصصی می دهند.
کتاب دستنامه برای آسمان نماهای قابل حمل از سوی کمیتة آسمان نماهای قابل حمل وابسته به انجمن بین المللی آسمان نما در 477 صفحه و در هفده بخش تخصصی در ژوئیه 2002 م. با ویراستاری سوزان رینولدز باتن17 راهنمای بسیار خوب و حرفه ای برای خرید و کاربری این نوع ابزارهای آموزشی است.
شمار کلی آسمان نماهای موجود و البته رسمی جهانی، و نیز افلاک نماهای آموزشی استاندارد پس از کشور آمریکا بدین قرار است: [7]
برترین آمارهای جزیی و دقیق شمار آسمان نماهای موجود در کشورهای جهان: [7]
ایران
نخستین آسمان نمای کشور ما، آسمان نمای تهران است که به همت سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح در اردیبهشت سال 1372 خورشیدی بنیانگذاری شد. نمایشگاه دائمی ادوات نقشه برداری در آنجا نیز تعریف شده است. آسمان نمای مرکز ستاره شناسی تهران نیز در سال 1379 خورشیدی با سقفی هنرمندانه و لامپ هایی نشاندهندة رنگ و قدر روشنایی ستاره ها به سعی و کوشش دکتر هدایت الله تاجبخش رونمایی شد. این آسمان نما در منطقة یک شمیران قرار دارد و از زیرمجموعه های شهرداری تهران است. همچنین آسمان نمای شهر ری در اردیبهشت 1383 مورد بهره برداری قرار گرفت. این آسمان نما وابسته به آستان حضرت عبدالعظیم الحسنی(ره) است. در کشور ما، آسمان نماها و افلاک نماهایی کوچک و نمایشی دیگری نیز وجود دارند. متأسفانه کشور ما، به دلایل مالی و حقوقی در نپرداختن حق عضویت انجمن، عضو رسمی انجمن بین المللی آسمان نماها نیست.
از دید دانش ستاره شناسی و فناوری مربوط
آسمان نما یا افلاک نما ساختمانی گنبدی شکل است که در تالار اصلی آن، آموزش همگانی اخترشناسی و رشته های وابسته انجام می شود. این تالار به طور سنتی دارای سقفی به شکل نیمکره است که تصویر اجرام آسمانی را همانگونه که از زمین دیده می شوند، بر آن می اندازند و با استفاده از یک نورافکن (پروژکتور) اصلی و شماری نورافکن های کوچکتر موقعیت های گوناگون زمین، ماه، خورشید، سیاره ها، ستارگان و صورت های فلکی و حرکت آنان را در آسمان برای بینندگان نمایش می دهند. اصطلاح آسمان نما در اصل برای توصیف ابزارهایی آموزشی یا نمایشی به کار میرفت که به منظور نشان دادن حرکت های مداری سیاره ها و قمرهای آنان طراحی شده بود. امروزه این اصطلاح در مورد نرم افزارهای رایانه ای یا پایگاه های اینترنتی نیز به کار می رود که تصویر آسمان شب و پدیده های گوناگون آسمانی را همانندسازی می کنند.
نور اصلی آسمان نما، که در وسط تالار کار گذاشته می شود دستگاه پیچیده ای است که از دو کره و چند استوانة متصل به آن تشکیل شده است. یکی از دو کره آسمان را آنگونه که از نیمکرة شمالی و دیگری آسمان را آنگونه که از نیمکرة جنوبی دیده می شود، نشان می دهند. داخل هر کره یک چراغ پرنور و دور آن صدها عدسی بسیار کوچک نصب شده است. نور از راه این عدسی ها روی پردة آسمان نما می افتد. پشت هر عدسی لامپی، که درون فضای کوچک فانوس مانندی قرار دارد تصویر اجرام آسمانی را روی پرده می اندازد و منظره ای مانند آسمان واقعی شب به وجود می آورد.
نورافکن اصلی آسمان نما دور دو راستای عمودی و افقی حرکت می کند و می تواند به حالت عمودی یا مایل درآید و دور خود بچرخد. هنگامی که دور خود می چرخد می توان حرکت ظاهری ستارگان را از شرق به غرب از چشم بینندهای که بر کره زمین ایستاده است، مشاهده کرد. اگر سرعت چرخش نورافکن زیاد باشد، وضعیت آسمان در یک شبانه روز را می توان تنها در یک دقیقه به نمایش گذاشت.
در یک آسمان نمای عمومی نمایش جلوه های آسمانی طبق برنامه ای منظم به مردم ارائه می شود. نمایش این برنامه ها می تواند با موسیقی، انواع جلوه های ویژه و با گفتاری همراه شود و توسط گوینده ای حرفه ای اجرا و ضبط شود. برای آنکه همه بازدیدکنندگان نمایش هایی همانند را مشاهده کنند، مسئولان این سازمان های آموزشی به خودکارسازی برنامه گرایش یافته اند. فراگیرترین آرایش صندلی های تماشاگران در آسمان نماها به صورت دایره هایی هم مرکز، پیرامون نورافکن اصلی تالار نمایش است.
تأسیسات و فناوری مربوط آسمان نماها بسیار متفاوت اند. برخی از آنها فضای نمایشی گسترده، موزه و نیروی انسانی حرفه ای و پشتیبانی دارند. ممکن است قطر گنبد نمایشی آنها بیش از 25 متر باشد و جایگاهی با گنجایش بیش از 600 تن تماشاگر داشته باشند. آسمان نماهای دیگری را که کوچکترند و گنجایش کمتری دارند، می توان ابزار کمک آموزشی (افلاک نما) دانست.
مهمترین ابزار هر آسمان نما، دستگاه نورافکن یا فراتاب آن است. فراتابها انواع گوناگونی دارند. نخستین دستگاه فراتاب الکترومکانیکی جدید در کارخانه ابزارهای نوری زایس در آلمان ساخته شد. فراتاب های کنونی، دستگاه هایی پیشرفته مرکب از عدسی ها، لامپ ها، چرخدنده ها و موتورهایی است که با رایانه کنترل می شوند و به گونه ای طراحی شده اند که حرکت دقیق اجرام آسمانی را در عرض های جغرافیایی گوناگون به درستی نمایش دهند.
فراتاب های الکترومکانیکی آسمان نماهای بزرگ به شکل دمبل ساخته می شوند و در مرکز تالار روی زمین قرار می گیرند. این فراتاب ها دارای 29000 قطعة مکانیکی اند و وزنشان به 5/2 تن میرسد. امروزه مؤسسه های آموزشی بزرگ در آسمان نماهای خود فناورهای مدرن، همچون فراتاب های دیجیتالی (رایانه ای هوشمند) و لیزری را جایگزین فراتاب های الکترومکانیکی کرده اند. به کمک این فناوری ها می توان آمیزه ای از تصاویر آسمان، عکس، فیلم و تصویرهای پویانمایی رایانه ای را به نمایش گذاشت.
سه معیار مهم نرم افزاری برای طراحی و کارآمدی برنامه های رایانه ای و پردازش محتوایی آنها عبارتاند از:
- ارائة تصویر واقعی آسمان آن چنانکه از زمین دیده می شود
- توانایی نشان دادن حرکت اجرام آسمانی در لحظة واقعی
- توانایی شبیه سازی مکانی و همانندسازی زمانی در زمان های گذشته و آینده. [7]
شرایط راهبردی حقوقی، معماری و علمی آسمان نما
از نگاه حقوقی؛
به دلیل عدم عضویت کشور ما در «انجمن بین المللی آسمان نما» هیچ موضوع خاصی در سطح ملی و جهانی قابل طرح و بررسی نیست. «انجمن بین المللی آسمان نما» الزامات و قوانینی را به طور دقیق در سیزده بند در نظام نامة حقوقی خویش به عنوان سازمان مرجع جهانی و در موضوع های کمیته های تخصصی (طراحی هنری و صنعتی، معماری مکان - فضا، ساخت انواع ثابت و قابل حمل آسمان نما و بهره برداری در فضاهای فرهنگی و آموزشی کوچک و بزرگ) در چهل و هشت صفحه آورده است. آخرین ویرایش این متن در اوت 2012 م. در دسترس همگان است. [8]
از دیدگاه معماری بنا و مدیریت فضا - مکان؛
آسمان نما، محیط و فضایی است که به بازنمایی آسمان و پدیده های آسمانی می پردازد، از این رو بسیار مهم است که در ساخت آن عناصر معماری بنا و نشانه های اخترشناسانه، متناسب با سه موضوع بسیار مهم و بنیادین زیر به کار گرفته شود:
1. دانش فنی و تخصصی مهندسی سازه
رعایت استانداردهای تخصصی در سطوح سازمانی و ملی و در همة ابعاد ایجاد و ساخت یک آسمان نما. استانداردهای سازمانی Build a Planetarium. 1994. IPS وابسته به کمیتة ساخت و مهندسی «انجمن بین المللی آسمان نما» و
Planetarium: Building improvement Project. CP 166185. University of Colorado. 393 pages. 05 March 2013.
راهگشا و کاربردی هستند. تمامی موارد سامانة صدا، جلوه های ویژة فراتاب ها (نورافکن ها)، انتخاب گنبد، نورپردازی، محیط آسمان نما، سامانة پرتو برش (لیزر)، انتخاب پیمانکاران و طراحان و معماران، طراحی پروژه، ساخت و هزینة عملیات، ایمنی و امنیت سازه و... به صورت روش اجرایی و پایش چک لیستی در آنها پرداخته شده است.
2. مسائل فرهنگی و اجتماعی
فرهنگ ملی و دستاوردهای میهنی و ای بسا افتخارات کشور در حوزة نجوم و دانشهای آسمانی (اخترفیزیک، کیهان شناسی، فضا و کیهان نوردی) در اینگونه مکان های علمی، جلوة بیشتری پیدا می کند. باورهای دینی و نگرشهای قومی نیز اهمیتی بالا در معماری بنا و مدیریت مکان - فضا دارند. اقبال مردم به اینگونه مکان های عمومی، یکی از نمودهای پاسداشت رفتارهای فرهنگی جامعه است.
3. شرایط اقلیمی و آمایش سرزمینی
اقلیم بر افراد انسان تأثیر می گذارد و خلق و خوی ویژهای را به نوعی در آنها نهادینه می کند. اقلیم بر بنا نیز اثر گذار است و بر پایة اصول ترمودینامیک، کمیتة انرژی و بیشینة آشفتگی، سازگاری و ماندگاری بنا را در تعمیر و تخریب سرعت می بخشد.
از نگاه دانش اخترشناسی و محتوای علمی:
آسمان نما در حوزة دانش های آسمانی (گاه شماری، اخترفیزیک، کیهان شناسی، شیمی کیهانی، اختر باستانشناسی، اختر شیمی و زیست فرازمینی و حیات هوشمند) می تواند و بایستی فیلم، عکس، نمایش های پویانمایی و... داشته باشد. اهمیت خاص این مسئله وقتی معلوم می شود که روزآمدی و اعتبار مفاهیم ارائه شده دانسته شود. اینجاست که شورای راهبردی و دانش آنها در گزینش، داوری و تدوین موارد آموزشی دیداری و شنیداری روشن می شود. عدم تعارض و تضاد بین نکته های گفته شده و ذهنیت های علمی، فرهنگی و دینی بیننده و شنونده بسیار مهم است.
پی نوشتها
1. Modeling
2. Planetarium
3. Orrery
4. Artificial intelligence
5. Mechatronics
6. Multidisciplinary
7. Atwood
8. Bauersfeld
9. Carl Zeiss
10. Adler
11. Armand Spitz
12. Seizo
13. Minolta
14. Evans
15. Sutherland
16. International Planetarium Society
17. Susan Reynolds Button
منابع
1. قنبری، جمشید. واژگان نجوم و اخترفیزیک. چ 1. مشهد: دانشگاه امام رضا(ع)، 1389 خ. ص 462
2. اکرمی، موسی. واژه نامة کیهان شناسی. چ 1. تهران: بنیاد دانشنامة بزرگ فارسی، 1376 خ. ص 24
3. میرهادی، توران و دیگران. فرهنگ نامة کودکان و نوجوانان. ج 5 چ 6. تهران: شورای کتاب کودک و شرکت تهیه و نشر فرهنگ نامة کودکان و نوجوانان، 1391 خ. ص 11.
4. موسوی بجنوردی، کاظم و دیگران. دانشنامة ایران. ج3 . چ 1. تهران: مرکز دائره المعارف بزرگ اسلامی، 1389 خ. ص 810.
5. WWW. ISP- Planetarium.org
6. Raul R. Engle. PLANETARIA. Vol: 11. No: 2. Second Quarter 1982. Historical Aspect if IPS
7. www. ISP - Planetarium.org Go to List of Planetariums. Page:16: نک
8. www.ISP-Planetarium.org Go to “LOWS of international Planetarium Society: نک