מפת כוכבים מסתובבת

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הפלניספרה להרכבה עצמית של המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת ת"א. קבצים להורדה והוראות הרכבת הפלניספרה ניתן למצוא בהמשך המאמר.

מפת כוכבים מסתובבת או פלניספרה (באנגלית: Planisphere) היא מפת כוכבים המורכבת משני חלקים המורכבים זה על זה ועל ידי סיבובם האחד ביחס לשני היא מציגה את כיפת השמיים, שאותה ניתן לראות ממקום מסוים על כדור הארץ, בכל תאריך ושעה. בהמשך מאמר זה תמצאו חלקים להדפסה והוראות הרכבה שיאפשרו לכם לבנות פלניספרה המתאימה עבור צופה מישראל.

בתמונה משמאל - הפלניספרה להרכב עצמית של המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת ת"א. קבצים להורדה והוראות להרכבת הפלניספרה ניתן למצוא בהמשך המאמר.

הפלניספרה מותאמת לקו הרוחב של צופה על כדור הארץ והיא מורכבת ממפת כוכבים שבמרכזה נמצא ציר הציבוב הצפוני של כדור הארץ (ליד כוכב הצפון) או ציר הסיבוב הדרומי של כדור הארץ. החלק העליון של הפלניספרה מחובר בציר אל מרכז החלק התחתון. על החלק העליון מסומנת צורה גאומטרית דמוית אליפסה המסמנת את האופק של הצופה בקו הרוחב שלו, ובזמן ובשעה מסוימים. ע"י סיבוב שני החלקים זה ביחס לזה זז מיקומו של סימון האופק וכך ניתן להציג את כיפת השמיים בכל תאריך ושעה. קביעת התאריך והשעה שעבורם נראים השמיים נעשית ע"י התאמת שנתות הנמצאות על כל חלק של הפלניספרה. על חלק אחד מסומנות שנתות השעות ביממה ועל החלק השני מסומנים שנתות של התאריך בשנה. השנתות בחלק הראשון מייצגות את סיבוב כדור הארץ סביב צירו (ראו: יממה כוכבית) ואילו החלק השני את סיבוב כדור הארץ סביב השמש.

מפת השמיים כפי שמוצגת ע"י פלניספרה הינה מעוותת ביחס למראה האמיתי של המיקום היחסי של הכוכבים בשמיים, הדבר נובע מהצורך להציג חלק גדול של שני חצאי הכדור השמיימי על גפי דף נייר שטוח. (ראו דוגמא בהמשך).

הסבר

ניתן לתאר את כיפת השמיים כקליפה כדורית דמיונית, כאשר הצופה מצוי במרכזה ואשר על פניה ממוקמים העצמים השמימיים השונים (השמש, הירח, כוכבים, כוכבית לכת וכדומה). צופה על כדור הארץ יכול לראות כמחצית מכיפת השמים, כאשר למעגל הגדול המפריד בין החצי הנראה של השמים לחצי הלא נראה אנו קוראים קו האופק. כאשר מסתכלים מעלה לשמים, אנו רואים למעשה את היטלם של הכוכבים על פני אותה קליפה כדורית מישורית, ללא יכולת לאמוד מרחקים אליהם - כמובן שמרחקים לגרמי השמים השונים אנו מודדים באמצעות מגוון שיטות גיאומטריות ופיסיקליות).

בדומה לקווי הרוחב והאורך, המאפיינים באופן מוחלט מיקום על פני כדור הארץ, כך גם לכיפת השמים מערכת קואורדינאטות באמצעותה ניתן לציין באופן מוחלט (כלומר ללא תלות במיקום צופה) את מיקומם של גרמי השמים. קיימות מספר מערכות (לצרכים שונים וביחס לנקודות מוצא שונות) אולם הנפוצה ביותר היא מערכת הקורדינאטות השמימית המשוונית, שהיא בקירוב ההטלה של המערכת הארצית על פני הכיפה השמימית. בדומה למערכת הארצית גם בשמימית קווי רוחב וקווי אורך. קווי האורך נקראים עלייה ישרה (Right Ascension) וקווי הרוחב נקראים נטייה (Declination). באופן זהה לקווי הרוחב הארציים, נטייה נמדדת מ -90 ועד +90 מעלות, בעוד העלייה הישרה נמדדת בשעות זמן, מאפס ועד 24 (על קו המשווה השמיימי, כל שעה שקולה ל- 15 מעלות). נטייה אפס מציינת את המשווה השמימי – הוא למעשה היטלו של קו המשווה הארצי על פני כיפת השמים. נטיות של -90 ו +90 מציינות את הקטבים השמימיים – אלו הן הנקודות בכיפת השמים אשר נמצאות בדיוק על המשך ציר סיבובו העצמי של כדור הארץ. בגלל סיבוב כדור הארץ סביב צירו, אנו רואים את כל הכוכבים (ושאר גרמי שמים) סובבים סביב הקוטב השמימי הצפוני (שם מצוי באופן מקרי ואף זמני (ראו: פרסציה), יש לאמר, כוכב המכונה בפינו כוכב הצפון); עולים ממזרח ושוקעים לכיוון מערב. הנקודה המצויה בדיוק מעל ראשו של הצופה מכונה זניט (zenith). המעגל הדמיוני העובר מהקוטב השמימי הצפוני, דרך הזניט ולעבר הקוטב השמימי הדרומי (מחלק למעשה את כיפת השמים באופן מדויק למזרח ולמערב) קרוי קו המצהר, או מרידיאן (meridian). עצמים שמימיים נראים במיטבם בהיותם על המרידיאן - "בזמן הצהירה שלהם", אז עוברים דרך שכבה דקה יותר של אטמוספירה וההפרעות שזו מייצרת קטנות יותר (ראו: ראות אסטרונומית).

מראה הכוכבים בשמים משתנה במהלך הלילה כתוצאה מסיבוב הארץ סביב צירו, ומשתנה במהלך השנה כתוצאה מסיבוב הארץ סביב השמש. כמו כן, משתנה מראה הכוכבים בהתאם לקו הרוחב על פני כדור הארץ ממנו צופים. "מפת שמיים חודשית" מציגה את מראה הכוכבים (ולפעמים גם גרמי שמים נוספים כגון הירח, כוכבי לכת ו"גופי שמים עמוקים") כפי שמתקבל מקו רוחב מסוים ובזמן - תאריך ושעה - נקובים. מפת השמים היא למעשה היטלה של חצי כיפת השמים הנראית על גבי מעגל מישורי, אשר היקפו מייצג את קו האופק, והנקודה המרכזית בו מייצגת את הזניט.

מפת שמים מיוחדת היא הפלניספרה (planisphere) – מפת שמים מסתובבת. בדומה לשאר מפות השמים החוגשיות, מותאמת הפלניספרה לצפייה מקו רוחב מסוים, אולם הייחוד שלה הוא בכך שהיא יכולה להציג את מראה הכוכבים עבור כל שילוב של תאריך ושעה. הפלניספרה מורכבת מבסיס - בו מוצגות כל קבוצות הכוכבים הנראות במהלך השנה מקו הרוחב המתאים, ומחלק עליון מסתובב המכיל בתוכו חלון אליפטי. בפלניספרה שלנו, מצוין סרגל תאריכים בהיקף העיגול העליון המסתובב, בעוד סרגל השעות (0-24, לפי שעון חורף מקומי) מצוין בהיקף מפת הכוכבים שבבסיס (אגב, באופן כזה שהשעה תואמת בדיוק את קואורדינאטת העלייה הישרה - RA - של הכוכבים במפה). כאשר מסובבים את החלק העליון לקבלת השילוב הרצוי של תאריך ושעה, אזי מתקבל מראה הכוכבים המתאים דרך החלון האליפטי, שהיקפו מייצג את קו האופק ומרכזו את הזניט, בדומה למפת שמים מעגלית רגילה. שימו לב לקו שחור דק המצויר על מפת השמים ואשר נראה כחותך את החלון האליפטי מצד לצד. קו זה מציין את מישור המילקה (ecliptic) – מישור סיבוב הארץ סביב השמש (לחילופין, מציין הקו את תנועת השמש על פני כיפת השמים במהלך השנה). קבוצות המזלות (כמו גם כוכבי הלכת, כאשר מופיעים במפות שמים אחרות) מצויות בסמוך לקו המילקה. הפלניספרה מאפשרת לנו לחוש בתנועת הכוכבים על פני כיפת השמים. סיבוב החלון האליפטי בכיוון הנכון (עם כיוון השעון) מאפשר לעקוב אחר תנועת הכוכבים וקבוצותיהם מזריחה, דרך הצהירה שלהם (כאמור - מעברם את קו המצהר – הוא הקו המחבר בין צפון לדרום שעל גבי החלון האליפטי ועובר דרך נקודת הזניט), ועד השקיעה באופק המערבי. באמצעות הפלניספרה, אנו יכולים לענות בנקל על שאלות כגון: באיזו תקופה במהלך השנה ניתן לראות קבוצת כוכבים מסוימת בשעות הערב? או - באיזו שעה בתאריך מסוים עוברת קבוצה כלשהי את קו המצהר, ו/או מתי זורחת ושוקעת באותו הלילה? או אולי – אילו קבוצות עוברות באזור הזניט עבור צופה מקו רוחב כשלנו?

הערות על קו האורך של הצופה ורצועת הזמן

רצועת הזמן (ראו: מערכות זמן) המגדירה את השעון של צופה מסוים על כדור הארץ איננה מותאמת בדיוק לקו האורך שלו. לדוגמא קו האורך בישראל הינו כ 35 מעלות מזרח ואילו השעון התקני בישראל מתיחס לרצועת זמן +2 שעות (UTC+2). מאחר וכל שעת זמן על מעגל גדול שווה ל-15 מעלות אזי רצועת הזמן שעל פייה אנו חיים מתאימה לקו אורך של 30 מעלות מזרח.

משמעות הסטייה הנ"ל של 5 מעלות עבור צופה מישראל היא שהשמש איננה צוהרת בממוצע (ראו: יממה שמשית) ב 12 בצהריים. אם כי זמן צהירתה הממוצע עבור צופה מישראל הוא בסביבות 11:40 בצהריים (5 מעלות הם 20 דקות זמן).

פלניספרות רגילות בדרך כלל מתאימות בדיוק לקו אורך המתאים לרצועת זמן ועל כן הן אינן מדויקות ויש בהן סטיות הנובעות מההבדל בין קו האורך של הצופה לרצועת הזמן שלו. הפלניספרה המוצגת כאן מתאימה עבור צופה בקו האורך של ישראל +35 מעלות מזרח ועל כן אין צורך לתקן את השעה המוזנת בפלניספרה זו.

בנה לעצמך מפת שמיים מסתובבת

בסיס הפלניספרה לבנייה עצמית. לבניית הפלניספרה מומלץ להדפיס את הקובץ בפורמט PDF בהפרדה גבוהה.
חלקה העליון של הפלניספרה לבנייה עצמית. לבניית הפלניספרה מומלץ להדפיס את הקובץ בפורמט PDF בהפרדה גבוהה.

על מנת להרכיב את הפלניספרה יש לעקוב אחר השלבים הבאים:

  • יש להוריד את ה קובץ בפורמט PDF הכולל את חלקי הפלניספרה להרכבה (ראו גם תמונות משמאל) - קובץ זה פורסם בעיתון המדע הפופולרי גלילאו ומופיע כאן באדיבותם.
  • הדפיסו באמצעות מדפסת צבעונית, על גבי דף נייר לבן אייכותי, את בסיס הפלניספרה.
  • הדפיסו באמצעות מדפסת צבעונית, על גבי שקף, את החלק העליון של הפלניספרה. רוב המדפסות הביתיתיות יכולות להדפיס על שקפים, אך יש להצטייד בשקפים מתאימים להדפסה.
  • גיזרו את החלק העליון של הפלניספרה לצורת עיגול - מיקום הגזירה מסומן ע"י מספריים.
  • מומלץ להדביק את בסיס הפלניספרה על גבי קרטון קשיח.
  • חברו את מרכז החלק העליון המודפס על השקף לבסיס הפלניספרה. נקודת החיבור על גבי השקף מסומנת בכוכבית והיא נמצאת בין הזניט (מסומנת באות z) לאופק הצפוני. נקודת החיבור על גבי הבסיס נמצאת בקרבת כוכב הצפון (פולריס) ומסומנת ב"+". את החיבור מומלץ לעשות ע"י ציר המאפשר סיבוב חופשי, כגון סיכה מתפצלת או כפתור טיק-טק.

הוראות שימוש

השימוש בפלניספרה הוא פשוט ביותר. על מנת לראות את מצב השמיים בתאריך ושעה מסוימים יש להתאים את השעה הרצויה המופיעה על הבסיס לגלגל התאריך המופיע על החלק העליון. כיפת השמיים הנראית מישראל תופיע בתוך החלון האליפטי השקוף.

שימו לב: הפלניספרה מעוותת במקצת את כיפת השמיים. הדבר מיוצג ע"י הקווים בחלון השקוף שעל גבי החלק העליון, המציגים אזימוטים (זווית צידוד מהצפון) קבועים והגבהות קבועות מעל האופק. הקווים מייצגים צידוד והגבהה בהפרשים של 30 מעלות זה מזה.

הערה שימושית נוספת היא כי באמצעות הפלניספרה ניתן גם לקרוא את זמן הכוכבים. זמן הכוכבים הוא למעשה קו האורך השמיימי (שאותו ניתן לקרוא על החלק התחתון במעגל השעות) של קו המצהר (המרידיאן).

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית


מחברים


עופר ירון, ערן אופק