ท้องฟ้าจำลอง เป็นอุปกรณ์การศึกษาสำหรับแสดงตำแหน่ง และการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล ท้องฟ้าจำลองที่ทันสมัยเป็นเครื่องมือทางแสงที่ซับซ้อน โดยฉายภาพดาวเคราะห์ ดวงจันทร์และดวงดาวบนเพดาน โดม สร้างภาพท้องฟ้ายามค่ำคืนได้อย่างแม่นยำ ห้องหรืออาคารซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่องดนตรีนั้นเรียกอีกอย่างว่าท้องฟ้าจำลอง

ท้องฟ้าจำลองทั่วไปสร้างภาพดวงดาว โดยเน้นแสงจากหลอดไฟสว่างหนึ่งดวงหรือมากกว่านั้นผ่านรูเล็กๆ นับพันที่เจาะผ่านแผ่นโลหะ แผ่นเปลือกโลกถูกวางตำแหน่งรอบโครงสร้างทรงกลมสองแห่ง ดวงหนึ่งสำหรับดาวฤกษ์ในซีกโลกเหนือและอีกดวงหนึ่งสำหรับดาวฤกษ์ในซีกโลกใต้ ภาพของดวงจันทร์และดาวเคราะห์ถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ฉายภาพแยกต่างหาก ที่ติดตั้งอยู่บนกรอบระหว่างทรงกลมของดาวทั้งสอง

ท้องฟ้าจำลองสามารถแสดงการขึ้นและตกของดวงดาว และการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์และดาวเคราะห์ตามแนวสุริยุปราคา โดยใช้ชุดเกียร์และมอเตอร์ไฟฟ้าต่างๆ ท้องฟ้าจำลอง ยังสามารถแสดงรูปลักษณ์ของท้องฟ้าจากสถานที่ใดๆ บนโลก ณ เวลาใดก็ได้ในอดีตหรืออนาคต อุปกรณ์ฉายภาพเพิ่มเติมใช้สำหรับแสดงปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น สุริยุปราคา แสงออโรราหรืออุกกาบาต

ท้องฟ้าจำลองอีกประเภทหนึ่งใช้หลอดรังสีแคโทดควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ คล้ายกับหลอดภาพของโทรทัศน์ ภาพของดวงดาวและดาวเคราะห์เกิดขึ้นบนหน้าจอของท่อ และฉายด้วยเลนส์ตาปลาบนเพดานโดม ท้องฟ้าจำลองยุคแรกๆ เป็นภาพท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาว ที่มีการทาสีด้านในของทรงกลมหรือโดม หรือแบบจำลองเชิงกลของระบบสุริยะ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 ในยุโรปท้องฟ้าจำลองขนาดเล็ก ที่จำลองการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นภายในเวลานั้น บางคนยังแสดงให้เห็นการปฏิวัติของดวงจันทร์รอบดาวเคราะห์ของพวกเขา ในช่วงเวลานี้ ท้องฟ้าจำลองแห่งแรกๆ แห่งหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อ Gottorp Globe ซึ่งมีภาพวาดท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวที่เคลื่อนย้าย ได้ถูกสร้างขึ้นในประเทศเยอรมนีในปัจจุบัน

ส่วนหลักของท้องฟ้าจำลองเป็นทรงกลมทองแดงกลวง ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10.2 ฟุต 3.1 เมตรโดยมีโต๊ะและม้านั่งโค้งสำหรับ 12 คนอยู่ข้างใน ผิวด้านในของทรงกลมมีภาพของกลุ่มดาว ดวงดาวเป็นหัวตะปูทองแดงเคลือบทองซึ่งส่องแสงจากตะเกียงน้ำมันตรงกลาง ลูกโลกทองแดงที่เป็นตัวแทนของโลกวางอยู่บนโต๊ะ

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 ท้องฟ้าจำลองที่รู้จักกันในนามของเอิร์ลแห่งออร์เรรี ขุนนางชาวไอริชที่สร้างขึ้นในปี 1712 ถูกสร้างขึ้นจนถึงทุกวันนี้ครูวิทยาศาสตร์ใช้ orreries ขนาดเล็ก เพราะช่วยให้นักเรียนเข้าใจการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ หลังจากการประดิษฐ์ไฟฟ้าและมอเตอร์ในปลายศตวรรษที่ 19 การสร้างออร์เรรีขนาดใหญ่ก็เป็นไปได้ ครั้งแรกนี้ได้รับการติดตั้งใน Deutsches Museum ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนีในช่วงต้นทศวรรษที่ 1920

ที่ใจกลางห้องทรงกลมมีลูกโลกขนาดใหญ่ประดับไฟ ซึ่งเป็นตัวแทนของดวงอาทิตย์ ลูกโลกที่มีไฟดวงเล็กกว่าเป็นตัวแทนของดาวเคราะห์ และลูกโลกดวงเล็กกว่านั้นถูกห้อยลงมาจากเพดานด้วยแท่งเหล็ก แท่งเหล็กถูกยึดไว้กับรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางวงโคจรรอบโลกใต้ลูกโลกที่เป็นตัวแทนของโลกคือ แพลตฟอร์มขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ซึ่งแต่ละคนสามารถขี่ได้

ขณะที่ออร์เรรีวิ่งนักขี่สามารถเห็นการจำลองการปฏิวัติของดาวเคราะห์ รอบดวงอาทิตย์จากมุมมองของโลก ออร์เรรีประเภทเดียวกันนี้ถูกสร้างขึ้นในภายหลัง ที่ท้องฟ้าจำลองเฮย์เดนในนิวยอร์กซิตี้ และที่มหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาที่แชปเพิลฮิลล์ เครื่องฉายโปรเจคเตอร์ท้องฟ้าจำลองสมัยใหม่แห่งแรกสร้างขึ้นที่โรงงาน Zeiss ในเยนาประเทศเยอรมนีประมาณปี 1924 อุปกรณ์นี้รู้จักกันในชื่อ Mark I ซึ่งติดตั้งที่ Deutsches Museum ในมิวนิกโดยบริษัท Carl Zeiss ของเยอรมัน

ติดตั้งอยู่ภายในโดมสูง 32 ฟุต 10 เมตรเส้นผ่านศูนย์กลาง ท้องฟ้าจำลอง Adler สร้างขึ้นในชิคาโกในปี 1930 เป็นท้องฟ้าจำลองขนาดใหญ่แห่งแรกในสหรัฐอเมริกา ทรงกลมโลหะเว้าที่เรียกว่าสตาร์บอลใช้เลนส์ 31 ชิ้นเพื่อแสดงภาพดาว 4,500 ดวงบนโดม เครื่องฉายเพิ่มเติมเจ็ดตัวที่ติดอยู่กับลูกบอลสร้างภาพของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์

การเคลื่อนที่ของโปรเจ็คเตอร์เหล่านี้ จำลองการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะที่สัมพันธ์กับดวงดาว แสงสว่างของภาพมาจากหลอดไฟฟ้าสว่างตรงกลาง ลูกบอลล้อมรอบด้วยเลนส์ 31 ชิ้น ด้านหลังเลนส์แต่ละตัวมีดิสก์ที่เรียกว่าจานดาว ซึ่งทำหน้าที่เป็นสไลด์ถ่ายภาพ แสงจากตะเกียงลอดผ่านรูในจาน ซึ่งแต่ละช่องเป็นตัวแทนของดวงดาว เมื่อเลนส์แต่ละตัวโฟกัสแสงไปที่โดมผ่านรูบนจานดาวเครื่องฉายภาพ 31 เครื่องจึงร่วมกันสร้างภาพของท้องฟ้าทั้งหมด

ท้องฟ้าจำลองมีข้อจำกัดบางประการ มุมมองของท้องฟ้าจำลองถูกจำกัดอยู่ที่มิวนิก และสถานที่อื่นๆ ที่มีละติจูดเหนือเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าท้องฟ้าจำลองจะแสดงได้เฉพาะ ดาวที่ขึ้นเหนือเส้นขอบฟ้าที่ละติจูดของมิวนิกเท่านั้น แต่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคนิค ท้องฟ้าจำลองมิวนิกรุ่นปรับปรุงสามารถแสดงท้องฟ้าได้จากทุกที่บนโลก และทุกเวลาจนถึง 26,000 ปีในอดีตหรืออนาคต

ในท้องฟ้าจำลองที่ปรับปรุงใหม่ ซึ่งใช้ลูกดาวขนาดใหญ่สองลูกและเครื่องฉายดาวเคราะห์ระหว่างนั้น ดาวฤกษ์จากทุกที่ในระบบสุริยะจะดูคล้ายกัน แต่ดาวเคราะห์เหล่านั้นไม่มีเนื่องจากระบบสุริยะมีขนาดเล็กกว่า ระยะห่างจากดวงดาวมาก ความสำเร็จของเครื่องฉาย Zeiss นำไปสู่การสร้างท้องฟ้าจำลองนับพันแห่งในศตวรรษที่ 20 ในสหรัฐอเมริกาเครื่องฉาย Zeiss เครื่องแรกได้รับการติดตั้งในทศวรรษที่ 1930

บทความที่น่าสนใจ : กฎหมาย อธิบายเกี่ยวกับกฎหมายเพื่อคุ้มครองการยิงปืนเพื่อป้องกันตัวเอง