PLANETARIO

PLANETARIO

. È un apparecchio o dispositivo capace di rappresentare e raffigurare gli aspetti e i movimenti dei corpi celesti, con speciale riguardo a quelli che compongono il nostro sistema solare.

Tralasciando di ricordare i più antichi e leggendarî tentativi e le tanto numerose sfere armillari dell'antichità e del Medioevo (che naturalmente rispecchiano le teorie astronomiche dell'epoca), come pure gli svariati e semplici modelli di uso scolastico riproducenti il moto della Terra e dei pianeti intorno al Sole, le fasi della Luna, le, eclissi, ecc., ci limiteremo a dire soltanto di quella che può considerarsi la prima realizzazione di una macchina veramente degna del nome di planetario, e cioè dell'apparecchio ideato da W. Bauersfeld e costruito nel 1924 dalla Casa Zeiss di Jena. Nel Deutsches Museum di Monaco è raccolta ed esposta al pubblico una ricca collezione di antichi planetarî.

Il planetario Zeiss, o planetario per antonomasia, può essere schematicamente rappresentato da uno strumento (fig. 1), posto al centro di una sala a vòlta emisferica e contenente dei gruppi di proiettori. Sulla superficie interna della vòlta, dipinta di bianco o ricoperta in modo opportuno di tela, i proiettori inviano dei raggi luminosi atti a rappresentare la configurazione della sfera celeste quale apparirebbe in un determinato luogo della Terra e in una determinata epoca. Lo strumento consta essenzialmente di due grossi globi, i quali contengono i proiettori delle stelle fisse, uno per le stelle del cielo boreale e l'altro per quelle del cielo australe. Sono precisamente 8900 puntini luminosi che possono successivamente venire proiettati sulla vòlta bianca della cupola, a rappresentare, nelle medesime configurazioni e raggruppamenti aventi in cielo, tutte le stelle fino alla grandezza 6^M,6 e cioè fino alla meno brillante visibile a occhio nudo in una limpida notte illune. Anche il loro diverso splendore è reso abilmente nel planetario con grande approssimazione al vero, dando differente grandezza al diametro dei dischetti perforati delle lastrine di proiezione.

Entrambe le sfere possono rotare attorno a un asse orizzontale diretto nel senso est-ovest, intorno a un asse perpendicolare al piano dell'orbita terrestre (asse dell'eclittica) e infine intorno a un asse parallelo all'asse della Terra (asse polare). Sulla sommità di queste due sfere, e in posizione diametralmente opposta l'una dall'altra, vi sono due globi più piccoli contenenti gli apparecchi che proiettano nel cielo i nomi delle principali costellazioni, rispettivamente del cielo boreale e del cielo australe.

I due dischi posti sul fianco di ciascuna sfera contengono i proiettori della Via Lattea; il corpo cilindrico centrale, diviso in due parti dall'asse orizzontale est-ovest, contiene i meccanismi di proiezione della Luna, del Sole, dei pianeti; e precisamente da una parte quelli del Sole, della Luna e di Saturno, dall'altra quelli di Mercurio, Venere, Marte, Giove.

Mancano naturalmente nel planetario gli altri tre pianeti: Urano, Nettuno, Plutone, i quali non sono visibili a occhio nudo.

Vi sono ancora due speciali proiettori, inseriti nel meccanismo del Sole, i quali tramandano con sufficiente fedeltà alla natura la luce zodiacale; e infine, posti sul basamento fisso dello strumento, altri quattro proiettori hanno l'ufficio di descrivere sulla vòlta bianca il meridiano locale, o meridiano del luogo di osservazione, in forma di sottile linea graduata da nord a sud passante per lo zenit, che nel planetario è nel centro della vòlta della sala.

Così congegnato, l'apparecchio, se non fosse dotato di movimento alcuno, potrebbe servire a rappresentare sulla vòlta emisferica della sala, fatta in questa l'oscurità e accese le lampade elettriche dei proiettori, l'aspetto del cielo corrispondente a un'unica e determinata epoca. Ma l'apparecchio è fornito di motori elettrici facilmente comandabili a distanza da una sorta di cattedra, su cui prende posto l'astronomo illustratore, i quali permettono di rappresentare, naturalmente con enorme accelerazione, i movimenti dei corpi celesti, e principalmente il moto diurno, il moto annuo, il moto di precessione, il movimento in latitudine.

Col primo l'apparecchio ruota solidalmente intorno all'asse polare che si mantiene costantemente parallelo all'asse terrestre, dando a tutti i proiettori un movimento in senso contrario a quello della rotazione della Terra; in tal maniera i raggi luminosi scaturenti da essi possono seguire il corso apparente dei rispettivi astri. Nel planetario si può far compiere a questi una rotazione completa con velocità variabile, in modo da ottenere il trascorrere d'un intero giorno in quattro minuti, in due minuti e persino in soli cinquanta secondi.

I proiettori del Sole, della Luna e dei pianeti, che insieme con le stelle fisse partecipano a questo movimento diurno, che li fa sorgere, culminare al meridiano e tramontare, sono però congegnati in maniera da seguire con la massima approssimazione quanto avviene nella realtà: così si può osservare che, nel corso di qualche giorno, essi cambiano di posizione rispetto alle stelle fisse, e questo perché durante il moto diurno dello strumento uno speciale ingranaggio permette all'albero che comanda i meccanismi dei pianeti, della Luna, del Sole, di spostarsi anch'esso con un lento moto corrispondente appunto al loro effettivo movimento.

I pianeti nella realtà girano intorno al Sole seguendo orbite leggermente ellittiche; i piani di queste orbite sono inclinati di qualche grado sul piano dell'orbita terrestre. Nell'organo dei pianeti che forma, come abbiamo detto, una specie di grosso cilindro nella parte centrale del planetario, le orbite planetarie sono eseguite in scala piccolissima conservando i rapporti quali sono in natura. Coordinando opportunamente dei movimenti circolari eccentrici (v. fig. 2), si sono potute imitare in modo relativamente semplice, ma efficace, queste orbite ellittiche. In ogni settore dell'organo dei pianeti la posizione della Terra e la posizione del rispettivo pianeta sono rappresentati da perni che percorrono le orbite corrispondenti; i due perni sono congiunti da una sbarretta di metallo: a un'estremità di questa, dove sta il pianeta, trovasi un piccolo apparechio di proiezione, il quale mantiene costantemente la direzione Terra-pianeta, qualunque siano le posizioni reciproche assunte dai due corpi celesti (fig. 3). I raggi di luce che scaturiscono dal proiettore indicano perciò sempre la direzione in cui il pianeta è visto dalla Terra, onde l'immagine del pianeta stesso nel cielo artificiale è sempre proiettata nella medesima direzione nella quale, in corrispondenza di quella particolare epoca, si osserverebbe nella realtà il pianeta.

Per i pianeti "inferiori" Mercurio e Venere, che hanno le orbite racchiuse nell'interno dell'orbita terrestre, i meccanismi sono un po' più complicati perché, al fine di rendere il più prossimo alla realtà il loro complesso moto apparente sulla sfera celeste, si sono dovute costruire le sbarrette direttrici che congiungono la Terra con i pianeti sotto forma di quattro aste snodate e riunite a rombo (v. fig. 4).

Invece è naturalmente più semplice il meccanismo del Sole, poiché questo occupa il centro del sistema planetario e intorno a esso ruota anche il nostro punto di osservazione, la Terra. Il meccanismo della Luna infine permette di raffigurarne le fasi in giusta corrispondenza con la realtà per mezzo d'un complesso congegno a diaframmi, e mette anche in buona evidenza il fenomeno della retrogradazione dei nodi dell'orbita lunare.

Un motore separato produce poi quello che si può dire il moto annuo del Sole, della Luna, dei pianeti; anche questo si può realizzare con tre differenti velocità, e precisamente tali da far compiere al Sole un intero giro lungo l'eclittica in quattro minuti, in un minuto e finalmente in soli sette secondi.

Il planetario permette di mostrare l'aspetto del cielo in qualunque epoca, non solo la presente, ma anche quella da noi più lontana, sia nel passato sia nel futuro.

Per questo esiste nell'apparecchio un contatore degli anni, che indica con esattezza l'anno a cui si riferisce la configurazione del cielo che in quel momento l'apparecchio stesso proietta; onde, per ottenere la raffigurazione del cielo in una qualsiasi epoca, basta dare il movimento annuo, nel senso diretto o retrogrado secondo che si tratta di un'epoca futura o passata, e attendere che il contatore degli anni segni la data desiderata. Si potrà assistere in tal maniera, attraverso la successiva rappresentazione dei fenomeni celesti, all'avvicendarsi delle stagioni e al susseguirsi rapido degli anni. Si osserverà come il Sole; nel suo moto apparente originato dal movimento di rivoluzione della Terra, proceda da ovest verso est, movendosi lungo l'eclittica e attraversando le costellazioni dello zodiaco; la Luna, che gira intorno alla Terra in un tempo assai più breve, ripetere numerosissime volte le sue fasi; e infine i complessi movimenti dei pianeti Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, movimenti apparenti. (diretti, retrogradi, stazioni), che sono la risultante del movimento di essi lungo le loro orbite ellittiche intorno al Sole e del contemporaneo movimento del nostro luogo di osservazione, la Terra.

Il planetario riproduce anche, con sorprendente approssimazione, il movimento di precessione (v.), ossia il lentissimo movimento conico dell'asse terrestre intorno a un asse perpendicolare al piano dell'eclittica, movimento causato dalla forma ellissoidica della Terra e dall'inclinazione del suo asse polare (di rotazione) sul piano dell'eclittica. Per effetto di esso, il polo celeste si sposta lentissimamente in cielo descrivendo intorno al polo dell'eclittica un cerchio minore di raggio sferico uguale all'obliquità dell'eclittica (23°26′52″,3 all'inizio del 1934) in 26.000 anni circa (esattamente 25.800). Le conseguenze di questo movimento sono tre: la precessione degli equinozî, il cambiamento della stella chiamata polare e il variare delle costellazioni visibili in un dato luogo, dipendente dal variare delle coordinate celesti. Essendo questo movimento ottimamente realizzato dal planetario, si potrà osservare, lasciando trascorrere i millennî in rapida successione nel modo anzidetto (dando cioè a tutto l'apparecchio il moto annuo), lo spostamento del punto equinoziale di primavera (punto γ) lungo l'eclittica, la sostituzione della attuale stella polare (a Ursae Minoris) successivamente con tutte le stelle che si trovano sul circolo minore di centro nel polo dell'eclittica e raggio sferico eguale all'obliquità dell'eclittica, e quindi l'apparente lento rivolgimento di tutta la vòlta celeste intorno all'asse perpendicolare al piano dell'orbita terrestre. Ma anche dando all'apparecchio il più veloce movimento, quello che fa trascorrere l'anno in sette secondi, per riprodurre completamente l'intero ciclo precessionale ci vorrebbero ben cinquanta ore; per ovviare a questo inconveniente il planetario è dotato di un altro motore indipendente che permette di compiere tutto il movimento direttamente in quattro minuti.

questo dunque il terzo dei movimenti proprî del planetario. Con esso si può assistere allo svolgersi ancora più rapido dei millennî, e osservare, ad esempio, come fra 13.000 anni circa sarà stella polare Vega (a Lyrae) e si vedranno d'estate rifulgere verso sud le costellazioni dei Gemelli, Orione, il Toro, che ora invece si offrono ai nostri sguardi nel cielo invernale.

Il planetario, oltre a permettere la visione del cielo di un'epoca qualunque, permette ancora quella che si avrebbe in una qualsiasi località della Terra, dai poli all'equatore. Questo è possibile perché lo strumento può rotare intorno all'asse orizzontale est-ovest: l'angolo che forma l'asse polare con il piano dell'orizzonte corrisponde alla latitudine geografica di quel luogo della Terra, del quale si vuol riprodurre nel planetario la corrispondente configurazione celeste. I punti d'incontro dell'asse polare con la sfera celeste sono resi visibili da due appositi proiettori che dànno l'immagine luminosa d'una freccia, l'estremità della quale indica il punto esatto del polo celeste, punto che naturalmente si trova lungo il meridiano locale già proiettato sulla vòlta emisferica della sala.

Si può quindi, leggendo su questo (nell'apposita graduazione) l'altezza del polo, rilevare immediatamente la latitudine del luogo della Terra corrispondente alla configurazione celeste proiettata dal planetario.

Numerosi sono i planetarî costruiti e in funzione nelle principali città del mondo; ricordiamo, tra i più importanti, i due italiani di Roma e di Milano (il primo dei quali è stato installato, anziché in un edificio appositamente costruito, in una sala delle Terme di Diocleziano convenientemente adattata) e poi quelli delle città di Aquisgrana, Barmen, Berlino, Dresda, Düsseldorf, Amburgo, Hannover, Lipsia, Mannheim, Norimberga, Stoccarda, Vienna, Mosca, Chicago.

Architettura - Per la realizzazione costruttiva di un planetario, che è insieme edificio e grande strumento, diverse sono le soluzioni. La più semplice ed economica è quella di adattare allo scopo ambienti già esistenti, di dimensioni adeguate. La migliore è invece di costruire l'edificio ex novo tenendo conto dei seguenti dati caratteristici, fissi e necessarî.

Sala a pianta circolare di raggio non superiore a m. 10 (per il planetario Bauersfeld tale dimensione arriva a m. 12,50) coperta da una calotta perfettamente sferica impostata su un tamburo alto m. 3. Al centro l'apparecchio Zeiss, propriamente detto planetario.

La calotta è in funzione di schermo e dovrà quindi internamente presentare una superficie ininterrotta completamente bianca. Il tamburo invece sarà tenuto il più scuro possibile per assorbire i raggi luminosi prodotti al di sotto dell'orizzonte.

I modi d'impostare lo strumento sono due: fisso e mobile; a essi corrispondono due sistemi costruttivi. Se lo strumento è fisso, la sala può essere usata unicamente per dimostrazioni connesse al suo uso; se lo strumento è mobile, la sala può essere usata con vantaggio anche per proiezioni e conferenze; lo strumento scorrerà allora sopra rotaie verso un lato della sala o addirittura in ambiente a essa contiguo. Questo sistema, usato in qualche planetario tedesco, porta l'inconveniente di dovere, data l'altezza dello strumento, tagliare parte della semicalotta, al di sopra dell'orizzonte. Per far ciò bisogna studiare bene il sistema che permetta di chiudere con facilità questa apertura e consenta di ristabilire la continuità nella superficie della calotta.

Difficoltà notevoli sono state incontrate nel risolvere il problema dell'aereazione e quello dell'acustica della sala. Il primo fu risolto con speciali impianti d'immissione d'aria filtrata, riscaldata o raffreddata, secondo le stagioni. Il secondo col creare due cupole concentriche, l'una interna in tela bianca montata su intelaiatura emisferica a traliccio metallico, e l'altra esterna per proteggere questa dalle intemperie. La calotta esterna si costruisce di forma e dimensioni adatte a produrre le condizioni migliori per l'acustica dell'ambiente, che può anche essere corretta mediante dispositivi speciali applicati nell'intercapedine fra il telone emisferico e le pareti esterne dell'edificio.

A Milano il problema è stato risolto con ottimi risultati, annegando il traliccio di ferro, ossatura della cupola esterna, non nel calcestruzzo ordinario ma in un impasto di cemento e sughero.

Gl'impianti tecnici necessarî richiedono un ampio locale, bene arieggiato e isolato dall'umidità; in genere esso trova posto nel sotterraneo in prossimità del salone.

Le dimensioni quasi fisse della sala limitano il numero massimo degli spettatori intorno ai 250-300. Questo numero serve di base per lo studio dell'edificio e per il suo funzionamento; come sala di pubblico spettacolo, esso richiede un ampio vestibolo con facilità d'ingresso e d'uscita, biglietteria, uffici, direzione, ampî locali per i servizî igienici, eventuale abitazione del custode, sala delle macchine, cabina cinematografica, magazzino. L'ingresso alla sala è generalmente del tipo a labirinto per evitare qualsiasi infiltrazione di luce anche durante il movimento del pubblico. Lo spettacolo, che raffigura la vòlta stellata del cielo, obbliga una continua attenzione del pubblico verso l'alto. Importantissima è quindi la scelta dei sedili: ne vediamo in uso di girevoli ed altri con schienale a inclinazione variabile. La loro distribuzione nella sala può essere o a cerchi concentrici, o a file parallele; in ogni caso devono potersi fissare al pavimento.

Vaste e bene studiate uscite di sicurezza, aprentisi all'esterno, sono indispensabili.

La massima parte delle città che in questi ultimi tempi hanno provveduto all'installazione dei planetarî (v. sopra) lo hanno fatto in edifici appositamente costruiti a questo scopo, che, per la forma centrale, acquistano tipo architettonico spesso di grande interesse.

Bibl.: W. Bauersfeld, as Projektionsplanetarium des deutschen Museums in München, in Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, LXVIII (1924); F. A. Mejer, Das mechanische Planetarium des deutschen Museums in München, ibid., LXIX (1925); D. Todd, A new optical Projection Planetarium for Visualizing the Motions of the Celestial Bodies as seen by the naked Eye from the Earth, in Popular Astronomy, XXXIII; A. Kauffmann, Das Zeiss-Planetarium, in Schweizerische technische Zeitung, 1925; W. Bauersfeld, Das Zeissische Projektions-Planetarium, Jena 1926; W. Williger, Il Planetario Zeiss, 2ª ed., Milano 1929; G. Armellini, Il planetario di Roma, in Capitolium, Roma (1929); G. L. Andrissi, Il planetario, cenni illustrativi, Roma 1929; R. Paribeni, Il planetario di Roma, Roma 1929; Il planetario Hoepli di Milano, Milano 1932. In un senso più generale, si può ricordare il Planetario tascabile Hoepli di Andrissi e Tosi, Milano 1935, che però è soltanto un atlante celeste.