
天文学において、プラニスフィア(/ ˈ p l eɪ . n ɪ ˌ s f ɪər , ˈ p l æ n . ɪ -/)は、共通の支点を中心に回転する 2 つの調整可能な円盤の形をした星図のアナログ計算装置です。特定の緯度における任意の日時の見える星を表示するように調整できます。星や星座を認識する方法を学ぶのに役立つ装置です。ヘレニズム天文学に起源を持つ アストロラーベは、現代のプラニスフィアの前身です。プラニスフィアという用語は、天球がリングの 3 次元フレームワークで表されるアーミラリー球とは対照的です。
プラニスフィアは、円形の星図を中央に取り付け、透明な窓または穴のある不透明な円形のオーバーレイを取り付けたものです。そのため、常に窓または穴の領域には星図の一部のみが表示されます。星図とオーバーレイは、共通の軸を中心に自由に回転できるように取り付けられています。星図には、地球上の特定の緯度から見える最も明るい星、星座、そして(場合によっては)深宇宙天体が含まれています。地球から見える夜空は、観測者が北半球にいるか南半球にいるか、そして緯度によって異なります。プラニスフィアの窓は特定の緯度に合わせて設計されており、その緯度の両側の一定の範囲内で十分な精度を発揮します。プラニスフィアの製造元は通常、さまざまな緯度に対応した複数のバージョンを提供しています。プラニスフィアには、観測者の緯度から見える星のみが表示され、地平線より下の星は隠されています。
オーバーレイの縁には、24時間周期が記されています。星図の縁には、12か月分の暦日が記されています。窓には、東と西の地平線の方向を示す目盛りが付いています。ディスクとオーバーレイは、観測者の現地時間(オーバーレイ上)が星図ディスク上のその日の日付と一致するように調整されます。窓から見える星図の部分は、(球状の体積を表す平面であるため歪みはありますが)プラニスフィアの設計位置におけるその瞬間の空の星の分布を表します。ユーザーは、プラニスフィアを頭上に掲げ、東と西の地平線が正しく揃うようにして、星図を実際の星の位置に合わせます。

「平面図」(ラテン語: planisphaerium )という言葉は、もともと2世紀にクラウディオス・プトレマイオスが、平面上に描かれた地図で球状の地球を表現することを指すのに用いた言葉である。この用法はルネサンス期にも引き継がれ、例えばゲラルドゥス・メルカトルは1569年に作成した世界地図を平面図と表現している。
この記事では、「プラニスフィア」という言葉は、星で満たされた天球を平面の円盤上に表現したものを指します。「プラニスフィア」という名前が付けられた最初の星図は、1624年にヤコブ・バルチュによって作成されました。バルチュは、惑星運動のケプラーの法則を発見したヨハネス・ケプラーの義理の息子でした。
プラニスフィアは天球を平面に印刷して表示するため、常にかなりの歪みが生じます。プラニスフィアは、他のすべてのチャートと同様に、特定の投影法を使用して作成されます。プラニスフィアには主に2つの投影法があり、どちらを使用するかは設計者に委ねられています。1つは極方位等距離投影法です。この投影法では、天の極のいずれかを中心として天球が描かれ(極投影)、等しい赤緯の円(例えば、60°、30°、0°(天の赤道)、-30°、-60°)が互いに等距離にあり、極からも等距離にあります(等距離投影)。星座の形状は、中心から外側に向かって直線状に並べると比例的に正確ですが、この方向に対して直角(赤緯円に平行)ではかなりの歪みが生じます。この歪みは、極からの距離が大きくなるにつれて大きくなります。この投影法で有名なオリオン座を調べ、実際のオリオン座と比較すると、この歪みがはっきりとわかります。方位等距離投影法を用いた有名な星図では、片面に北の視点、もう片面に南の視点を印刷することで、中心から外側への距離を短縮し、この問題を解決しています。
立体投影法はこの問題を解決する一方で、別の問題を引き起こします。この投影法では、星座の形状が正しく保たれるように、赤緯円間の距離が拡大されます。当然ながら、この投影法では、天の北極付近の星座に比べて、端にある星座が大きくなりすぎます。オリオン座は本来の高さの2倍になります。(これは、メルカトル図法でグリーンランドが非常に大きく見えるのと同じ効果です。)もう一つの欠点は、星座が配置できるスペースが天球の端付近に広くなるため、天の北極付近の星座が配置されるスペースが本来あるべきよりも狭くなってしまうことです。中緯度の観測者、つまり地平線付近よりも半球の天の北極付近の空がよく見える観測者にとっては、極方位等距離投影法で作成された星座図を好む理由として、この点が挙げられます。
上部の円盤には「地平線」が描かれており、これは任意の瞬間に空に見える範囲を示しています。これは当然ながら、全星空の半分に相当します。この地平線は、星座が歪んでいるのと同じ理由で、ほとんどの場合歪んでいます。立体投影では地平線は完全な円になります。他の投影では地平線は一種の「縮んだ」楕円になります。地平線は特定の緯度に合わせて設計されているため、プラニスフィアが対象とする領域が決まります。高価なプラニスフィアの中には、交換可能な上部円盤が複数枚付いていたり、異なる緯度に対応するために地平線が複数描かれた上部円盤が付いているものもあります。
星図を本来設計された緯度帯以外の緯度帯で使用すると、星図に載っていない星が見えたり、その緯度帯の空では見えない星が星図に表示されたりします。星空を徹底的に研究するには、対象となる緯度帯専用の星図を購入する必要があるかもしれません。
しかし、ほとんどの場合、地平線近くの空は、丘、森、建物、あるいは単に大気の厚みのために、星があまり見えません。特に地平線から5度上の空は、非常に良い条件でない限り、星(ましてや天体)はほとんど見えません。そのため、プラニスフィアは設計緯度の+5度から-5度の範囲でかなり正確に使用できます。例えば、北緯40度のプラニスフィアは、北緯35度から45度の範囲で使用できます。
正確な星図は、天体の座標、すなわち赤経と赤緯を表しています。惑星、小惑星、彗星の位置の変化は、これらの座標に基づいて年刊の天文ガイドで調べることができ、星図を使うことでそれらを空で見つけることができます。
星図の中には、上部の円盤と同じ支点を用いて、赤緯を示すための独立したポインターを備えているものもあります。また、地平線上の南北を結ぶ線に沿って、上部の円盤に赤緯を示す目盛りが印刷されているものもあります。赤経は縁に示されており、星図を合わせるための日付もそこに記載されています。