Projektionsplanetarium

Planetarien in Deutschland nach Größe unterteilt

Ein Planetarium (griech.-lat. Planetenmaschine) bedeutete ursprünglich ein Gerät zur Veranschaulichung des Planetenlaufs. Bis zum 19. Jahrhundert verstand man darunter einen kleinen mechanischen Apparat, den man inzwischen als „Orrery“ bezeichnet. Unter dem modernen Planetarium versteht man heute zum einen ein Gebäude mit einer halbkugelförmigen Kuppel, auf deren Innenfläche Bilder des Sternenhimmels von einem speziellen Projektor erzeugt werden. Diese Art Planetarium bezeichnet man als Projektionsplanetarium. Zu den wesentlichen Merkmalen gehört, dass der Projektor die Tages- und Jahresbewegungen zu einer beliebigen Zeit und für einen beliebigen geographischen Ort darstellen kann. Als Erfinder des modernen Projektionsplanetariums gilt der Physiker Walther Bauersfeld, der es 1919 im Auftrag von Carl Zeiss Jena entwickelte und baute. Das Projektionsplanetarium ist nicht mit einer Sternwarte zu verwechseln. Ersteres erzeugt einen simulierten Sternenhimmel, während man in einer Sternwarte die realen Himmelsobjekte beobachten kann.

Ein weiteres Instrument zur Beobachtung der realen Himmelsobjekte und zum Aufsuchen derselben ist das Handplanetarium, ein kleiner, in der Hand gehaltener Computer mit GPS-Empfänger, Lagesensoren und Visiereinrichtung. Mit dem Handplanetarium werden Himmelsobjekte wie Sterne und Planeten am realen Sternenhimmel angepeilt, das Handplanetarium identifiziert die Objekte und gibt weitere audiovisuelle Informationen über Kopfhörer und Display.

Planetariumsstatistik

Carl-Zeiss-Planetarium Stuttgart

Weltweit gibt es über 3200 Projektionsplanetarien^[1], doch diese Zahl ist vermutlich zu niedrig, da viele Schulplanetarien hauptsächlich intern genutzt werden und kaum Informationen über sie vorhanden sind. In den USA sind mindestens 1500 Planetarien bekannt. Die größten und modernsten Häuser stehen in Japan und Australien. Jährlich besuchen mehr als 100 Millionen Besucher ein Planetarium.

Europa

In Europa sind zurzeit über 450 gelistet^[2], wobei eine unbekannte Anzahl von Zeltplanetarien enthalten ist. Die größten europäischen Bauten mit mehr als 23 m Kuppeldurchmesser befinden sich in: Brüssel (B), Prag (CZ), Jena (D), Kopenhagen (DK), Valencia (E), Athen (GR), Budapest (H), Chorzów (PL), Lissabon (P), Moskau (RUS), Sankt Petersburg (RUS), Stockholm (S) und Kiew (UA).

Deutschland, Österreich, Schweiz

Im der Bundesrepublik Deutschland gibt es 99 Planetarien (Stand: 30. Juni 2007), die sich entsprechend ihrer Größe wie folgt verteilen:

• 9 Großplanetarien
• 11 Mittelplanetarien
• 69 Kleinplanetarien
• 5 mobile (Zelt-)Planetarien und
• 6 geschlossene Planetarien.

Daneben existieren vier neue Bauprojekte, von denen Solingen und Paderborn das konkreteste Planungsstadium aufweisen, siehe auch Liste der Planetarien in Deutschland.

In Österreich gibt es ein Großplanetarium in Wien (Wiener Planetarium), ein Mittelplanetarium in Klagenfurt und drei Kleinplanetarien. Als erstes Planetarium weltweit erhielt das Zeiss Planetarium Schwaz am 11. Sep. 2006 eine Ganzkuppelvideoanlage des Typs Spacegate Quinto.^[3] Am 8. November 2006 wurde zuletzt in Judenburg mit dem „Sternenturm“ das modernste seiner Art eröffnet. In der Schweiz besitzt das Verkehrshaus in Luzern^[4] ein Großplanetarium, die Stadt Keuzlingen ^[5] ein Planetarium mit einer 10m Kuppel. Weiterhin existieren noch fünf Kleinplanetarien.

Eine Kategorisierung wird nicht einheitlich gehandhabt. Als wichtigster Parameter gilt der Kuppeldurchmesser, doch eine Einteilung nach Sekundärparametern (Anzahl der Sitzplätze, Projektorleistung) ist ebenso möglich. Man unterscheidet Großplanetarien (Durchmesser über 18 Meter), Mittelplanetarien (Durchmesser von zehn bis 18 Meter) und Kleinplanetarien (Durchmesser unter zehn Meter). Unter einem Schulplanetarium (in der Regel mit Durchmessern unter fünf Meter) versteht man in der Regel eine Einrichtung, die vorwiegend für Lehrzwecke verwendet wird und keine öffentlichen Vorführungen anbietet.

Die größeren Planetarien des deutschsprachigen Raums werden vom Rat Deutscher Planetarien (RDP) repräsentiert. Der RDP hat im Jahr 2007 sechsundzwanzig Mitglieder. Die Leiterinnen und Leiter treffen sich zweimal jährlich zum Erfahrungsaustausch. Die Arbeitsgemeinschaft Deutschsprachiger Planetarien (ADP) steht jedem Interessierten offen. Sie trifft sich am zweiten Wochenende nach Ostern zu einer Tagung, im Jahr 2009 im Planetarium Mannheim.

Mobile Planetarien

Mobiles Planetarium

Eine neue Generation von portablen Planetarien werden unter weltweiter Aufmerksamkeit von dem japanischen Planetariumsbauer Takayuki Ohira entwickelt. Die portablen Planetarien finden auf Events und Veranstaltungen wie z.B. der Aichi World Expo 2006 ihre Anwendung. Neben den professionellen Linien Astroliner und Megastar brachte Herr Ohira im August 2006 in Zusammenarbeit mit der Firma Sega Toys unter dem Namen Sega Homestar das erste Heimplanetarium auf den Markt. Im Handtaschenformat projiziert es einen realistischen Sternenhimmel von 10.000 Sternen an die Decke oder Wand. Die Programmierbarkeit eines professionellen Projektionsplanetariums wird mit diesem Gerät jedoch nicht erreicht.

Größere Projektoren werden in mobilen "aufblasbaren" Planetarien eingesetzt. Diese bestehen aus einem runden Kuppelzelt, in dem durch einen Kompressor ein leichter Überdruck erzeugt wird, der es aufrecht hält. Innen haben etwa zwanzig Menschen Platz, die sich auf Kissen sitzend am Rand des Zelts verteilen. Der Projektor steht in der Mitte der kleinen Kuppel, wo auch der Vorführer Platz nimmt. Solche Planetarien werden meist von Einzelpersonen betrieben, die sich und ihr Planetarium für Veranstaltungen aller Art buchen lassen.

Ein Beispiel für ein mobiles Planetarium, das nicht auf einen Saal mit kuppelförmiger Decke angewiesen ist, ist das Planetarium Zürich. Der Blick in den Sternenhimmel wird von computergesteuerten Projektoren auf eine Leinwand projiziert.

Ausstattung & Technik

Auditorium und Kuppel

In vielen Städten gibt es öffentliche Planetarien mit Präsentationen für alle Altersgruppen. Ähnlich wie im Kino nimmt der Zuschauer dabei auf einem Sitz im Kuppelinnenraum Platz. Um eine gute und ergonomische Rundumsicht auf den künstlichen Sternenhimmel an der Kuppel zu gewährleisten, sind die Sitze darunter oft drehbar angeordnet. Die klassische Sitzanordnung besteht aus konzentrischen Sitzreihen rund um den zentralen Sternenprojektor. Bei neueren Bauten wird immer öfter auch eine dem Kino ähnelnde, unidirektionale Sitzordnung installiert. Oft wird die Kuppel dabei um bis zu 30° geneigt, wodurch bei filmischen Vorführungen auch Teile des Bodens zu sehen sein können, ohne dass das Bild verzerrt oder gekippt werden muss. Die Kuppel selbst besteht meist aus gebogenem Metallblech. Wie eine Kino-Leinwand kann sie perforiert (mit kleinen Löchern versehen) sein, um durchlässig für den Schall von dahinter liegenden Lautsprechern zu sein.

Sternenprojektor

Planetariumsprojektor von Carl Zeiss

Kleinster Zeiss Projektor

Zeiss Modell VI von 1968

Unser heutiges Bild eines Planetariums-Projektors wird geprägt von opto-mechanischen Geräten in Kugel- oder Hantelform in der Mitte der Kuppel. Kern des Systems sind die Sternfeld-Projektoren. Ältere Geräte stellen die Sterne durch Lochblenden dar, neuere Generationen von Carl Zeiss arbeiten mit Glasfaser-Technik. Veränderliche Objekte wie Sonne, Mond und Planeten werden durch zusätzliche Projektoren erzeugt. Damit lässt sich die Gestalt des Sternenhimmels und auch die scheinbare Bewegung der Sterne und Planeten zueinander, über den Tag, über Jahre oder Jahrhunderte darstellen. Durch Drehung um die Hauptachse lässt sich die Tageszeit bzw. die geografische Länge des Standortes verändern, durch Neigung um eine horizontale Achse kann die geografische Breite bestimmt werden. Weitere Projektoren können die Sternbilder und deren Namen, die Milchstraße und andere nebelartige Objekte darstellen.

Moderner Zeiss-Planetariumsprojektor Universarium Modell IX

Als modernster Sternenprojektor der Welt gilt das Modell IX "Universarium" von Carl Zeiss Jena. Das erste Modell in Europa dieser Art wurde im Jahr 2000 im Bochumer Planetarium installiert. Nach Stuttgart im Jahr 2001 wurde 2002 auch im Wiener Planetarium und in Mannheim das Universarium eingerichtet, 2003 folgte Hamburg. Das Zeiss-Planetarium Jena wurde im Oktober 2006 mit einer Ganzkuppel-Laserbild-Projektionsanlage („All Dome Laser Image Projection“) ausgestattet, wie sie auch im Pekinger Planetarium eingesetzt wird. Diese projiziert ein nahtloses Kuppelbild mit einer erheblich verbesserten Farb- und Kontrastdarstellung.

Des Weiteren wird im Planetarium Hamburg und im Mediendom Kiel zum ersten Mal in Deutschland das System Digistar 3 der Firma Evans & Sutherland eingesetzt, welches eine 360°-Video-Projektion ermöglicht. Dieser Kosmos-Simulator ermöglicht zum ersten Mal in der Geschichte des Planetariums eine völlig freie Visualisierung komplexer Inhalte weit über die Astronomie hinaus.

Dia-Projektoren

Häufig wird die Sternenprojektion durch Diaprojektoren ergänzt. Diese sind meist in den Seitenwänden unterhalb der Kuppel untergebracht. Neben einfachen Projektoren zu Vortragszwecken kommen Systeme mit mehreren, gekoppelten Dia-Projektoren zum Einsatz; hierbei unterscheidet man zwei Varianten:

• Panorama-Projektion (Kuppel-Horizont)
• Allsky-Projektion (Ganzkuppel)

Mit den Diaprojektoren kann u.a. die Silhouette einer Stadt und die Dämmerung dargestellt werden. Um zwischen Panoramen und Ganzkuppel-Bildern überblenden zu können, werden oft mehrere Projektions-Sätze installiert. Daher sind 20 und mehr installierte Diaprojektoren in Planetarien keine Seltenheit.

Video-Projektoren

Um auch Bewegtbild darstellen zu können, kommen Videoprojektoren zum Einsatz. Um allen Zuschauern einen guten Blick zu bieten, sind diese oft mehrfach ausgeführt. Aufgrund des besseren Schwarzwertes werden meist Geräte mit Bildröhren (CRTs) eingesetzt. Erst die neueren Generationen von LCD- und DLP-Geräten erfüllen diesen Anspruch zufriedenstellend.

Laser

Laser bieten eine hohe Lichtstärke, brillante Farben und maximale Schärfe. In großen Häusern werden sie daher als Bild- bzw. Video-Projektoren eingesetzt (z. B. Zeiss ZULIP). Die neuesten Generationen von Laser-Projektoren (Zeiss ADLIP, E&S Digistar Laser) sind in der Lage, die Kuppel vollständig zu bespielen und Sterne in einer vergleichbaren Qualität darzustellen wie ein optomechanischer Sternenprojektor.
Auch Show-Laser, wie man sie in Diskotheken findet, kommen zum Einsatz und werden - kombiniert mit Nebelmaschinen - für Musik- und Unterhaltungsprogramme genutzt. Oft wird die Anlage durch Scheinwerfer, Scanner, Stroboskope etc. ergänzt.

Ganzkuppel-Video

Durch die Digitalisierung und die immer größeren Speicher und Rechenleistungen ist es seit einigen Jahren möglich, kuppelfüllendes Bewegtbild darzustellen. Mit einem derartigen System können praktisch beliebige Inhalte an die Kuppel projiziert werden; wodurch das Planetarium zu einem echten Multimedia-Theater wird. Auf diese Weise wird es z. B. möglich, Flüge zwischen den Sternen, Achterbahnfahrten oder Tauchgänge in die Tiefsee zu simulieren. Das Bild kommt dabei nicht vom Film wie bei einem Kuppel-Kino, sondern wird meist durch mehrere synchron laufende Video-Projektoren dargestellt. Dabei sind zwei Betriebsarten möglich, die teilweise kombiniert werden können:

• Ganzkuppel-Video
• Echtzeit-generierte Bilder, die von leistungsfähigen Grafikprozessoren erzeugt werden - Diese Variante ermöglicht sogar eine interaktive Steuerung von Objekten per Tastatur, Maus oder Joystick.

Tonsysteme

Auch wenn nach wie vor die meisten Häuser mit klassischen Stereo-Systemen ausgestattet sind, haben gerade die größeren Planetarien auf den Trend zu Mehrkanalton reagiert und entsprechende 5.1- oder 7.1-Kanal-Systeme installiert. Inzwischen sind sogar erste Ansätze zu echten 3-dimensionalen Tonsystemen zu finden, z. B. im Adler-Planetarium in Chicago.

Geschichte

Darstellende Armillarsphäre

Mechanische Apparaturen

Bereits in der Antike berichten Cicero, Ovid und Pappos über eine wahrscheinlich von Archimedes konstruierte mechanische Kugel aus Syrakus, die die Bewegungen von Sonne und Mond darstellen konnte.

Tellurien (von Tellus die Erde) dienen der Illustration der jahreszeitlichen Erscheinungen bedingt durch die Neigung der Erdachse, meist zusammen mit einem Lunarium, das den Mond in das Modell mit einbezieht.

Diese Geräte werden auch als Orreries bezeichnet, nach dem Grafen von Orrery, der um 1713 so ein Modell erhielt.

Ein mechanisches Modell der Galileischen Monde wird Jovilabium genannt.

Bei Armillarsphären werden die Umlaufbahnen mit Metallringen abgebildet.

Im Gottorfer Riesenglobus befindet sich ein Modell des alten, geozentrischen Weltbildes nach Ptolemäus. Es wurde zwischen 1650 und 1664 errichtet und gilt als ältestes begehbares Planetarium. Weltweit existieren vier solcher Hohlgloben.

Ein altes Mechanik-Planetarium befindet sich in Franeker (Friesland, Niederlande). Im Wohnzimmer eines wunderschönen friesischen Grachtenhauses in Franeker befindet sich dieses sich exakt bewegende Modell des Planetensystems. Es ist zwischen 1774 und 1781 vom Wollkämmer Eise Eisinga gefertigt worden: Am 8. Mai 1774 gab es einen Zusammenstand von Planeten. Es wurde behauptet, dass diese Planeten zusammenstoßen würden. Dadurch sollte die Erde aus ihrer Bahn geschleudert werden und in der Sonne verbrennen. Eise Eisinga wollte mit dem Gerät zeigen, dass es keinen Grund zur Panik gab.

Projektions-Planetarien

Das weltweit erste Projektionsplanetarium wurde am 21. Oktober 1923 im Deutschen Museum in München der Öffentlichkeit vorgestellt. Zwei Monate zuvor wurde es auf dem Zeiss-Werksgelände in Jena an einer 16-m-Kuppel getestet. Vor der endgültigen Installation wurde es von München zunächst erneut nach Jena zur Komplettierung geschickt und schließlich am 7. Mai 1925 offiziell in München in Betrieb genommen.

Die Projektortechnik wurde in Jena später entscheidend weiterentwickelt und die technische Ausstattung von Planetarien in aller Welt entwickelte sich zu einem wichtigen Exportprodukt des zu DDR-Zeiten als VEB Carl Zeiss Jena gehörenden Unternehmens.

Astronomie-Computerprogramme

Mittlerweile gibt es verschiedene Astronomieprogramme, die auf dem Computer-Monitor ähnliche Darstellungsmöglichkeiten bieten wie ein Planetarium.

Oft kann man sich dabei virtuell im Weltraum zwischen den Sternen bewegen und navigieren. Dazu werden Geschwindigkeit und Entfernungen angegeben, sodass man die räumliche Anordnung der wichtigsten Sterne selbst erkunden kann.

Handplanetarien ^[6]

Die neuste Entwicklung sind sogenannte Handplanetarien. Hierbei handelt es sich um eigenständige kleine Computer mit GPS-Empfänger zur Bestimmung der Position und der Zeit, Magnetsensor zur Bestimmung des Azimuts, Beschleunigungsmesser zur Bestimmung der Elevation, Peilvorrichtung in Form eines einfachen Rohrs oder von Kimme und Korn und einem kleinen Bildschirm. Sie sind zum Gebrauch unter dem realen Sternenhimmel gedacht. Mit Hilfe der eingebauten Sensorik wird ermittelt, auf welches Himmelsobjekt das Handplanetarium ausgerichtet ist. Handplanetarien haben je nach Modell verschiedene Betriebsmodi. Bei allen können Himmelsobjekte angepeilt werden, auf Knopfdruck werden sie identifiziert und bei allen Objekten werden weitere Informationen auf dem Bildschirm und bei den wichtigsten Objekten als Audio-Informationen über einen Kopfhörer ausgegeben. In einem weiteren Modus können Himmelsobjekte eingegeben und mit Hilfe von Richtungsinformationen auf dem Monitor oder an der Visierung aufgesucht werden. Eines der Modelle ist in der Lage, Fernrohre mit Goto-Montierung auf das angepeilte Objekt auszurichten. Ein anderes Modell kann auf spezielle Fernrohre aus nicht magnetischen Materialien wie ein Suchfernrohr montiert werden.

Zurzeit (Mai 2008) sind zwei Modelle auf dem Markt: das mySKY™ von Meade und der SkyScout™ von Celestron.

Prinzipiell bieten Handplanetarien abhängig von den auf dem kleinen Rechner vorhandenen audiovisuellen Informationen und Datenbanken ähnliche Möglichkeiten das Weltall zu erkunden wie Projektionsplanetarien mit einer wichtigen Einschränkung: Es steht immer nur der aktuell sichtbare Sternenhimmel zur Verfügung. Neue Informationen und neue Schulungsprogramme lassen sich jederzeit per Software-Update auf das Handplanetarium überspielen. Handplanetarien sind hervorragend geeignet zum Selbststudium des Sternenhimmels. Sie bieten sozusagen geführte Touren durch die sichtbaren Himmelsobjekte. Die wichtigste Betriebsart ist hierbei die Hilfe zum Aufsuchen der Objekte und die dann wiedergegebenen Informationen.

MEADE® mySKY™

Das mySky ist das neuere der beiden zurzeit verfügbaren Handplanetarien. Es hat Pistolenform und besitzt an der dem Bediener zugewandten Seite einen kleinen Farbbildschirm, auf dem hauptsächlich Sternenkarten, Fotos und alphanumerische Informationen angezeigt werden. Die Peilung geschieht über mit dimmbaren LEDs beleuchtetem Kimme und Korn Visir.

Die Genauigkeit der Magnetsensoren wird zurzeit vom Hersteller nicht angegeben und hängt auch stark von der Nähe zu magnetischen Objekten ab. Zumindest für die hellsten sichtbaren Sterne reicht sie aber auf Grund der auf dem Bildschirm angezeigten Sternenkarte aus. Zur Identifikation eines Objekts wird dieses in der Praxis dann mit Kimme und Korn nur noch grob angepeilt und bei höherer Zoomstufe auf der Mitte des Displays zentriert und dann mit dem Triggertaster vorne am Handgriff abgerufen. Die Ausrichtung des Instruments benötigt eine recht ruhige Hand. Wird im falschen Moment getriggert, wird ein Nachbarobjekt identifiziert.

Das Instrument besitzt für den Hobbyastronomen interessante geführte Touren. So werden z.B. die mit bloßem Auge sichtbaren Planeten aufgesucht. Die wichtigste Funktion wird ohnehin nicht das identifizieren, sondern das Aufsuchen von Objekten sein. Sie können über ein Menüsystem ausgesucht werden. Ein Pfeil auf dem Bildschirm zeigt dann die Richtung zum Objekt an. Erscheint das Objekt auf der Sternenkarte, ist ein Kreuz in einem Kreis zu zentrieren. Ist dies geschehen, befindet sich das Objekt in Richtung des Visiers. Fernrohre des Herstellers MEADE mit Autostar Goto-Montierung können auf das Objekt ausgerichtet werden.

Das Gerät ist zurzeit (Mai 2008) nur in einer englischen Sprachversion erhältlich. Der Ladenpreis beträgt in Deutschland zurzeit 499 €, in den USA 299 $. Das Gerät wurde in den USA entwickelt und wird in China hergestellt. Die Qualität lässt zu wünschen übrig. In Foren und Benutzerbeurteilungen gibt es insbesondere Klagen über defekte Taster und nicht funktionierende GPS-Empfänger. Zurzeit werden in den USA noch Geräte mit Firmwareversionen ausgeliefert, die ein Aufsuchen von Sternen am aktuellen Sternenhimmel nicht zulassen. Die korrekte Firmware ist für diese Geräte in Deutschland zurzeit nur über einzelne Internetforen erhältlich.

Siehe auch

• Liste der Planetarien in Deutschland
• Orrery
• Hohlglobus
• Astronomieprogramm

Weblinks

• PlanetariumsClub - Allgemeines Portal
• International Planetarium Society
• Carl Zeiss - Planetariumsabteilung
• LochNessProductions
• Sky-Skan
• Astronics
• Rat deutscher Planetarien

Software

• Cartes du Ciel Freeware PC-Planetariumssoftware mit umfangreichen Katalogen und Plugin für beispielsweise Meade Autostar Steuerungen
• Celestia 3d-Kosmos-Simulator mit tausenden von Objekten, erweiterbar durch vielfältige Plugins - Open Source
• Stellarium Realistische Darstellung des Sternenhimmels mit freier Wahl von Standort und Zeit sowie zahlreichen Fotos von Himmelsobjekten - Open Source

Einzelnachweise

1. ↑ Stand: Ende 2006; Quelle: LochNessProductions
2. ↑ Liste der Planetarien in Deutschland und Europa, abgerufen von planetariumsclub.de am 5. Juli 2008
3. ↑ www.planetarium.de (abgerufen am 13.09.2009)
4. ↑ Verkehrshaus in Luzern
5. ↑ Planetarium und Sternwarte Kreuzlingen
6. ↑ Starsight Nr. 3/2008 S. 10; Herstellerseiten Celesstron SkyScout, Meade mySKY