望遠鏡を理解する

元々はスコットアンダーソンのWebサイトで公開されました:2004年の人のための科学

前書き

この記事の主な目的は、望遠鏡がどのように機能するか、主要なタイプとカテゴリは何か、そして望遠鏡を自分自身または真っ只中の新進の若い天文学者に最適に選択する方法を説明することです。 いくつかのベースラインの原則、主要な光学システムの種類、取り付け、製造、そしてもちろん、どの望遠鏡でも実際に見て何ができるかを見ていきます。

初めにいくつかのことを指摘することが重要だと思います。天文学はカジュアルな趣味になることもありますが、そうではない傾向があります。 それは急速に情熱を生み出し、アストロオタクが集まるとき、情熱はそれ自体を強化します。 惑星、星、星団、星雲、そして宇宙自体は深遠なものであり、経験が起こるのを待っています。 それがあなたに起こったとき、宇宙の一般的な性質によって変えられるあなたの人生と毎日の展望に備えてください。 星や銀河の物理的な規模、および光(別名「電磁放射」)が私たちの理解において果たす役割を完全に理解すると、変化します。

個々の光子が太陽から数時間(光の速さで)移動したことを知った経験がある場合、土星のリングで氷の結晶にぶつかり、その後さらに数時間反射して、望遠鏡の光学素子を通過します。接眼レンズを通して網膜に至るまで、あなたは本当に畏怖されます。 WebやTV上の写真ではなく、本当の意味での「主要な情報源」の知覚を体験しました。

このバグがひとたび噛みついたら、より大きな望遠鏡を手に入れるために、所有しているすべてのものを売ることを防ぐためにカウンセリングが必要になるかもしれません。 あなたは警告されました。

婚約のルール

機器と原理を詳細に見る前に、明確化と修正を必要とするいくつかの一般的な神話があります。 これらは従うべきいくつかのルールです:

・「デパート」の望遠鏡は購入しないでください。価格は適切に見えるかもしれませんが、箱の写真は説得力があるように見えますが、小売店にある小さな望遠鏡は一貫して品質が悪いです。 多くの場合、光学コンポーネントはプラスチックであり、マウントはぐらついており、指し示すことは不可能であり、「アップグレードパス」またはアクセサリを追加する機能はありません。

・それは拡大に関するものではありません。拡大は、情報に通じていないバイヤーを誘惑するために使用される最も過剰に宣伝された側面です。 これは実際には最も重要でない要素の1つであり、接眼レンズの選択に基づいて制御するものです。 最もよく使用される倍率は、広視野の低倍率接眼レンズです。 拡大は対象を拡大するだけでなく、望遠鏡の振動、その光学的欠陥、地球の回転も追跡します(追跡を困難にします)。 拡大よりもはるかに重要なのは、集光力です。 これは、スコープが収集するフォトンの数、および網膜に到達するフォトンの数の尺度です。 望遠鏡の一次光学要素(レンズまたはミラー)の直径が大きいほど、それはより多くの集光力を持ち、見えないオブジェクトを暗くします。 詳細は後ほど。 最後に、望遠鏡の解像度も拡大より重要です。 解像度は、二重星を分割したり、木星の帯の細部を見たりするなど、近接している機能を識別して分離する光学システムの能力の尺度です。 理論的な解像度は一次光学要素(レンズまたはミラー)の直径によって決まりますが、大気、さらにはあなた自身の目がはるかに重要であることがわかります。 これについては後で詳しく説明します。

・コンピュータポインティングは必要ありません。過去数年で、GPSおよびコンピュータポインティングおよび追跡システムを備えた高度なマウントが時代遅れになりました。 これらのシステムは望遠鏡のコストを大幅に増加させ、初心者にとってはあまり価値がありません。 実際、それらは有害な場合があります。 この趣味の報酬の一部は、空との親密な関係を築くことです。星座、個々の星とその名前、惑星の動き、興味深い深宇宙の物体の位置を学習します。 観察計画ソフトウェアを搭載したラップトップを持っているテクノロジー中毒者にとって、コンピューターポインティングマウントは楽しいものです。 しかし、それが最初の望遠鏡の重要な購入決定であると考えないでください。

・興味があるだけの場合:急いで望遠鏡を購入しないでください。 地元の天文台「パブリックオブザベーションセッション」、天文学クラブによって開催された地元のスターパーティー、すでに趣味に没頭している可能性のある友人の友人など、趣味に慣れるための多くの方法があります。 望遠鏡を入手するために何百ドルも費やす必要があるかどうかを判断する前に、これらのリソースとWebを確認してください。

光学システム

望遠鏡は、遠くの物体からの光を集束させて画像を形成することによって機能します。 接眼レンズは、その画像をあなたの目に拡大します。 画像を形成するには、主に2つの方法があります。レンズを通して光を屈折させる方法と、鏡で光を反射させる方法です。 一部の光学システムは、これらのアプローチの組み合わせを採用しています。

屈折器は、レンズを使用して光を画像に集束します。通常、望遠鏡を想像するときに、ほとんどの人が考える長い細い管です。

単純なレンズは、平行光線(基本的に「無限」から画像平面に来る)に焦点を合わせます

リフレクターは凹面鏡を使用して光の焦点を合わせます。

反射屈折は、レンズとミラーの組み合わせを使用して画像を形成します。

後で説明する反射屈折の種類はさまざまです。

概念

さまざまなタイプの屈折器と反射器を見る前に、全体的な理解に役立ついくつかの有用な概念があります。

・焦点距離:主レンズまたはミラーから焦点面までの距離。

・絞り:プライマリの直径を表す派手な言葉。

・焦点比:焦点距離をプライマリのアパーチャで割った比。 カメラのレンズに精通していれば、F / 2.8、F / 4、F / 11などについて知っています。これらは、カメラのレンズで「Fストップ」を調整することによって変更される焦点比です。 Fストップは、レンズ内の調整可能なアイリスで、絞りを変更します(焦点距離は一定です)。 低いF比は「速い」と呼ばれ、大きいF比は「遅い」と呼ばれます。 これは、焦点距離と比較した、フィルム(または目)に当たる光の量の尺度です。

・有効焦点距離:複合光学システム(アクティブなセカンダリエレメントを採用)の場合、光学システムの有効焦点距離は通常、プライマリの焦点距離よりもはるかに長くなります。 これは、セカンダリの曲率がプライマリの一種の光学的な「レバーアーム」に影響を及ぼし、長い焦点距離の光学系をはるかに短いチューブに収めることができるためです。 これは、一般的なSchmidt-Cassigrainのような複合光学システムの重要な利点です。

・倍率:倍率は、プライマリ(または有効焦点距離)の焦点距離を接眼レンズの焦点距離で割ることによって決定されます。

・視野:視野(FOV)を検討する方法は2つあります。 実際のFOVは、接眼レンズで見ることができる空のパッチの角度測定です。 見かけのFOVは、接眼レンズで目に見える視野の角度測定です。 実際の視野は、低出力で1/4度になる場合がありますが、見かけの視野は50度になる場合があります。 倍率を計算する別の方法は、見かけのFOVを実際のFOVで除算することです。 これにより、上記の焦点距離法とまったく同じ数になります。 見かけのFOVは、特定の接眼レンズの仕様から容易に取得できますが、実際のFOVを取得するのは困難です。 ほとんどの人は、焦点距離に基づいて倍率を計算し、見かけのFOVを取得して倍率で割ることにより、実際のFOVを計算します。 100Xで50度の見かけのFOVの場合、実際のフィールドは½度です(およそ月のサイズ)。

・コリメーション:コリメーションとは、光学システム全体の配置を指し、物が正しく配置され、光が理想的な焦点を形成していることを確認します。 接眼レンズで良好な画像を得るには、良好な視準が不可欠です。 異なる望遠鏡の設計には、コリメーションに関してさまざまな長所と短所があります。

屈折器のタイプ

「なぜ異なるタイプの屈折器があるのですか?」 その理由は、「色収差」と呼ばれる光学現象によるものです。

「色」は「色」を意味し、収差は光がガラスなどの特定の媒体を通過するときに「分散」を受けるという事実によるものです。 分散は、光の異なる波長が異なる量でどのように屈折されるかを示す尺度です。 分散の古典的な効果は、壁に虹を作成するプリズムまたはクリスタルの動作です。 光の異なる波長が異なる量で屈折されると、(白色)光が広がり、虹を形成します。

残念ながら、この現象は望遠鏡のレンズにも影響します。 ガリレオやカッシーニなどで使用された最も初期の望遠鏡は、色収差の影響を受けたシンプルな単一要素レンズシステムでした。 問題は、青色のライトが1つの場所(プライマリからの距離)に焦点を合わせ、赤色のライトが別の場所に焦点を合わせるということです。 その結果、オブジェクトを青い焦点に焦点を合わせると、その周りに赤い「ハロー」ができます。 当時、この問題を軽減する唯一の方法は、望遠鏡の焦点距離を非常に長くすることです。おそらくF / 30またはF / 60です。 カッシーニが土星の環にあるカッシーニの師団を発見したときに使用した望遠鏡は、長さが60フィートを超えていました。

1700年代、チェスタームーアホールは、屈折率によって測定されるガラスの種類によって分散量が異なるという事実を利用しました。 彼は、フリントガラスとクラウンの2つのレンズ要素を組み合わせて、最初の「色消し」レンズを作成しました。 無彩色は「色なし」を意味します。 屈折率の異なる2種類のガラスを使用し、4つの表面曲率で操作することで、屈折器の光学性能を大幅に向上させました。 それらはもはや非常に長い楽器である必要はありませんでした、そして何世紀にもわたるその後の発展は技術とパフォーマンスをさらに洗練させました。

アクロマートは画像の偽色を大幅に減らしましたが、完全に除去することはできませんでした。 この設計では、赤と青のフォーカルプレーンを組み合わせることができますが、スペクトルの他の色はまだわずかにピントが合いません。 今問題は紫色/黄色のハローです。 繰り返しますが、F比を長くすると(F / 15など)、劇的に役立ちます。 しかし、それはまだ長い「遅い」楽器です。 3 "F / 15アクロマートでも、約50"の長さのチューブがあります。

最近の数十年で、科学者は超低分散のエキゾチックな新しいタイプのガラスを作成しました。 これらのメガネは、総称して「ED」と呼ばれ、偽色を大幅に減らします。 蛍石(実際には結晶です)は事実上分散がなく、コストは非常に高くなりますが、中小規模の機器で広く使用されています。 最後に、3つ以上の要素を採用した高度な光学系が利用可能になりました。 これらのシステムは、光学設計者に自由度を与え、操作する6つの表面と、場合によっては3つの屈折率を提供します。 その結果、より多くの波長の光を同じ焦点に合わせることができ、偽色をほぼ完全に排除できます。 これらのレンズシステムのグループは、「アポクロマート」として知られています。これは、「色なしで、今回は本当にそれを意味する」という意味です。 アポクロマートレンズの略称は「APO」です。 APOを使用した屈折望遠鏡の設計では、優れた光学性能と偽色のない低焦点比(F / 5〜F / 8)を実現できるようになりました。 ただし、同じ直径のアクロマートを購入する金額の5〜10倍を使う準備をしてください。

一般に、屈折器のいくつかの利点には、「クローズドチューブ」設計が含まれ、対流を最小限に抑え(画像を劣化させる可能性があります)、ほとんど調整が必要ないシステムを提供します。 開梱してセットアップすれば、準備は完了です。

リフレクターの種類

反射望遠鏡の設計の主な利点は、偽色の影響を受けないことです。つまり、ミラーは本質的に無彩色です。 ただし、上の図の反射板を見ると、焦点面が主鏡の真正面にあることがわかります。 接眼レンズをそこに(そしてあなたの頭に)配置すると、入射光を妨害します。

リフレクターの最初の有用なデザインであり、現在でも最も人気のあるものは、アイザックニュートン卿によって発明され、現在は「ニュートン」リフレクターと呼ばれています。 ニュートンは、45度の角度で小さな平面ミラーを配置して、光円錐を鏡筒の側面に偏向させ、接眼レンズと観察者が光路の外側に留まるようにしました。 二次対角ミラーはまだ入射光を妨げますが、最小限に抑えます。

ウィリアムハーシェル卿は、「軸外」焦点面の技術を使用していくつかの大きなリフレクターを構築しました。つまり、光円錐を1次側から、接眼レンズと観察者が入射光に干渉することなく動作できる側に向けます。 この手法は機能しますが、すぐにわかるように、長いf比の場合のみです。

ハーシェルの望遠鏡の最大かつ最も有名なものは、直径49 1/2インチ(1.26 m)の主鏡と40フィート(12 m)の焦点距離を持つ反射望遠鏡でした。

ミラーは色の問題を克服しましたが、それ自体にいくつかの興味深い問題があります。 平行光線を焦点面に集束するには、主鏡に放物線形状が必要です。 球を生成することの容易さと比較して、放物線を生成することはかなり難しいことがわかります。 純粋な球面光学系は、「球面収差」という現象に悩まされます。基本的に、放物線ではないため、焦点面での画像のぼやけです。 ただし、システムのf比が十分に長い(約F / 11を超える)場合、球と放物線の形状の差は、光の波長の一部よりも小さくなります。 ハーシェルは、球の生成の容易さを利用できる長焦点距離の装置を構築し、観察には軸外設計を使用しました。 残念ながら、これは彼の望遠鏡がかなり巨大であることを意味し、彼は40フィートのはしごで観察するのに何時間も費やしました。

いくつかの発明者は、追加の「複合」リフレクターを作成し、二次ミラーを使用して、一次ミラーの穴に光を戻しました。 これらのタイプには、グレゴリオ暦、カセグレン、ダルキルカム、リッチークレチャンなどがあります。 これらはすべて折りたたみ式の光学システムであり、セカンダリは長い有効焦点距離を作成する上で重要な役割を果たし、主にプライマリとセカンダリで使用される曲率のタイプが異なります。 これらの設計のいくつかは、まだ専門的な観測機器に好まれていますが、現在、アマチュア天文学者が市販しているものはほとんどありません。

二次ミラーの存在はニュートニアンの重要な側面であり、実際、ほとんどすべての反射器と反射屈折の設計です。 まず、セカンダリ自体が使用可能なアパーチャの小さな部分を妨害します。 第二に、何かがセカンダリを適切に保持する必要があります。 純粋な反射設計では、これは通常、「スパイダー」と呼ばれる、十字の金属の薄い羽根を使用して行われます。 これらは、障害を最小限に抑えるためにできるだけ薄く作られています。 カタディオプトリック設計では、セカンダリは補正器の場所に取り付けられているため、クモは関与していません。 これらの設計での集光力のわずかな損失は、インチごとのリフレクターは屈折器よりも安価であり、わずかに大きい機器を購入する余裕があるため、ほとんど影響がありません。 ただし、「回折」と呼ばれる効果は、集光力の問題よりも重要です。 回折は、光が物体の端の近くを通過するときに発生し、それらが曲がって方向をわずかに変えます。 さらに、セカンダリとスパイダーは散乱光を発生させます。つまり、軸外から入ってくる光(つまり、見ている空のパッチの一部ではない)が、構造物から跳ね返り、光学システムの内部や周囲に跳ね返ります。 回折と散乱の結果、コントラストがわずかに失われます。背景の空は、同じサイズの屈折器(光学品質が等しい)の場合ほど「黒」ではありません。 心配する必要はありません。違いに気づくのに熟練した観察者が必要であり、それは理想的な状況下でのみ気づきます。

反射屈折の種類

上記のように、純粋な反射光学設計の問題の1つは球面収差です。 カタディオプトリクスの設計目標は、球面光学系の生成の容易さを利用することですが、補正板-微妙に湾曲した(したがって最小の色収差を生成する)レンズで球面収差の問題を修正して問題を修正します。

この目標を達成する2つの一般的なデザインがあります。シュミット-カセグレンとマクストフです。 Schmidt-Cassegrains(または「SC」)は、おそらく今日最も一般的なタイプの複合望遠鏡です。 しかし、ロシアの製造業者は、過去数年で、折りたたみ式光学システムやニュートンの変形である「Mak-Newt」など、さまざまな「Mak」設計で大きな進出を果たしてきました。

折りたたまれたMakデザインの美しさは、すべての表面が球形であり、2次側がコレクターの背面のスポットを単にアルミ化することによって形成されることです。 非常に小さなパッケージで長い有効焦点距離を持ち、惑星観測に適した設計です。 Mak-Newtは、放物線に必要な(手作業による)光学的構成を必要とせずに、球面光学系を使用してかなり速い焦点比(F / 5またはF / 6)を実現できます。 シュミット-カシグレインにも同様にニュートン変種があり、シュミット-ニュートニアンになります。 これらは通常、焦点距離比がF / 4と速いため、占星術に最適です—大口径で広い視野。

最後に、両方のMak設計により、チューブが閉じ、対流とプライマリーに集まるダストが最小限に抑えられます。

接眼レンズの種類

望遠鏡のデザインよりも多くの接眼レンズのデザインがあります。 心に留めておくべき最も重要なことは、接眼レンズが光学システムの半分であることです。 いくつかの接眼レンズは、小さな望遠鏡と同じくらいの費用がかかり、一般的に、それらはそれの価値があります。 過去20年の間に、多くの要素とエキゾチックなガラスを使用したさまざまな高度な接眼レンズのデザインが登場しました。 望遠鏡、用途、予算に適した設計を選択する際には、多くの考慮事項があります。

望遠鏡の接眼レンズには、3つの主要なフォーマット標準があります。0.956インチ、1.25インチ、2インチです。 これらは、接眼レンズのバレルの直径、およびそれらが収まるフォーカスのタイプを指します。 最小の0.965インチフォーマットは、小売チェーンにあるアジアから輸入された初心者用望遠鏡で最も一般的に見られます。 これらは一般的に低品質であり、システムをアップグレードする時期になると運が悪くなります。 デパートの望遠鏡を購入しないでください!。 他の2つの形式は、世界中で大多数のアマチュア天文学者が今日使用している好ましいシステムです。 ほとんどの中間または高度な望遠鏡には、2インチのフォーカサーと、1.25インチの接眼レンズに対応するシンプルなアダプターが付属しています。 適度なサイズの望遠鏡を手に入れ、それを暗い空に運んで星雲や星団を観察することが予想される場合は、より優れた2インチの接眼レンズがいくつか必要になります。必ず2インチのフォーカサーを使用してください。

接眼レンズはレンズで構成されているため、屈折器の場合と同じ色収差の問題があります。 接眼レンズのデザインは、光学系とガラスの全体的な進歩と歩調を合わせて何世紀にもわたって進化してきました。 現代の接眼レンズのデザインでは、アクロマート(「ダブレット」)とより高度なデザイン(「トリプレット」など)、さらにEDガラスを使用してパフォーマンスを最大化しています。

オリジナルの光学設計の1つは、2つのシンプルな(非色消し)レンズを使用した1700年代のクリスチャンホイヘンスによるものです。 その後、ケルナーはダブレットとシンプルなレンズを採用しました。 このデザインは、低コストの初心者用望遠鏡で今でも人気があります。 オルソスコピックは1900年代を通じて人気のあるデザインであり、ハードコアな惑星の観測者に好まれています。 最近では、Plossilsは見かけ上の視野がわずかに大きいため、支持を得ています。

過去20年間、ガラス、光学設計、および光線追跡ソフトウェアの進歩を利用して、製造業者は多種多様な新しい設計を導入しました。そのほとんどすべてが見かけの視野を最大化しようとします(実際の視野も拡大します)特定の倍率で表示します)。 これより前の接眼レンズは、45度または50度の見かけのFOVに制限されていました。

これらの最初で最も重要なものは、「スペースウォーク」アイピースとも呼ばれる「ナグラー」(TeleVueのアルナグラーによって設計された)です。 82度を超える見かけのFOVを提供し、没入感を与えます。 FOVは実際には、一目で目に見えるものよりも大きくなります。 その結果、フィールド内のすべてを見るには、実際に「見回す」必要があります。 他の多くの製造元が、見かけのFOVが60度から75度まで変化する過去5年間だけで、同様の非常に広い視野の接眼レンズを製造しています。 これらの多くは優れた価値を提供し、ほとんどの初心者の望遠鏡に同梱されているローエンドのデザイン(ラッピングペーパーチューブを通して見るような感覚)よりも、カジュアルな観察者にとってはるかに優れた体験を生み出します。

接眼レンズの選択における最後の考慮事項は、「アイレリーフ」で​​す。 アイレリーフとは、見かけのFOV全体を見ることができるようにするために、接眼レンズのレンズから目までの距離を指します。 KellnerやOrthoscopicなどのデザインの欠点の1つは、アイレリーフが限られていることです。 眼鏡を外して望遠鏡を使って理想的な視力に焦点を合わせることができるため、通常、視力が正常な人や、近視または遠視の人を悩ませることはありません。 しかし、乱視のある人にとっては、眼鏡を簡単に取り外すことができないため、眼鏡が必要とする余分な距離に対応し、視野全体を見ることができるようにする必要があります。 通常、ほとんどの眼鏡装着者には、16 mmを超えるアイレリーフが適切です。 新しい広視野設計の多くは、20mm以上のアイレリーフを備えています。 この場合も、接眼レンズは光学系の半分です。 接眼レンズの選択を光学系の全体的な品質、および個々の観察者としてのニーズに一致させるようにしてください。

人気の望遠鏡のデザイン

アクロマティック屈折器はF / 9からF / 15の範囲で人気があり、リーズナブルなコストで2インチから5インチの開口部を備えています。 「リッチフィールド」望遠鏡として提供されているいくつかの高速アクロマート(F / 5)は、低電力で広い視野を提供し、天の川の掃引に理想的です。 これらのデザインは、月と明るい惑星でかなりの偽色を示しますが、これは深空のオブジェクトでは目立ちません。 高速光学と偽色なしの両方を実現するには、かなりのコストでAPO設計を採用する必要があります。 APOは、F / 5からF / 8までの設計、70mmから5インチまたは6インチまでの開口部の設計で、多くの場合、長い待機リストを備えたメーカーから入手できます。 大きいものは非常に高価(10,000ドル以上)で、趣味の真の狂信者の領域です。

人気のあるニュートン風の設計は、リッチフィールド4.5インチF / 4からクラシックな6インチF / 8まであり、おそらく最も人気のある初心者レベルの望遠鏡でしょう。 大型のリフレクター(8インチF / 6、10インチF / 5など)は、「ドブソニアン」マウントの低コストと携帯性により(さらに詳しくは後述)、次のような多くのメーカーからの可用性が高まっているため、幅広い人気を得ています。キット製品。 大きなニュートニアンは、管の長さを制御下に保つためにより速いf比を持つ傾向があります。 Mak-Newtsは主にF / 6の範囲で見つかります。

Schmidt-Cassegrainは、おそらく最も高度なアマチュアで最も人気のあるデザインです。由緒ある8インチF / 10 SCは、30年の歴史を誇っています。 ほとんどのSCはF / 10ですが、一部のF / 6.3は市販されています。 高速SCの問題は、セカンダリを大幅に大きくして、30%以上を妨害する必要があることです。 全体として、F / 10の設計は、深宇宙の観測だけでなく、惑星と月の一般的な組み合わせにも最適です。

新進気鋭のマクストフは、一般的にF / 10からF / 15の範囲にあり、やや遅い光学系のため、広大な天の川や深い空の観察には理想的ではありません。 ただし、それらは惑星および月の観測に理想的なシステムであり、同じ開口部のはるかに高価なAPOに匹敵します。

マウント

望遠鏡のマウントは、光学システムと同じくらい重要です。 最良の光学系は、それらを安定して保持し、正確に向け、振動やバックラッシュを取り消すことなくポインティングを微調整できない限り、価値がありません。 さまざまなマウント設計があり、一部は可搬性に最適化されており、他は電動およびコンピュータ化された追跡用に最適化されています。 マウント設計には、アルチ方位角と赤道の2つの基本カテゴリがあります。

アルティ方位角

Alti方位角マウントには、上下(alti)と左右(方位角)の2つの軸があります。 典型的なカメラの三脚ヘッドは一種のアルティアジマスマウントです。 市場に出回っている小型の屈折器の多くはこの設計を採用しており、地上観や上空観覧に便利であるという利点があります。 おそらく最も重要なアルティ方位角マウントは「ドブソニアン」であり、中程度から大型のニュートン反射器にほぼ独占的に使用されます。

ジョンドブソンは、サンフランシスコの歩道天文学者コミュニティの伝説的な人物です。 20年前、ジョンは携帯性に優れ、文字通りサンフランシスコの歩道にあるかなり大きな器具(12〜20インチの開口部)を一般に公開できる望遠鏡の設計を求めていました。 彼の設計と建設技術は、アマチュア天文学に革命をもたらしました。 「ビッグドブ」は現在、世界中のスターパーティーで見られる最も人気のある望遠鏡のデザインの1つです。 今日、ほとんどの望遠鏡ベンダーは、一連のドブソニアン設計を提供しています。 これまでは、赤道儀の10インチリフレクターでさえ、「天文台」と見なされていました。マウントが重いため、通常、それを移動させることはありません。

一般に、高度方位角設計は、同じレベルの安定性を提供する赤道儀マウントよりも小さくて軽いです。 ただし、地球が回転するときにオブジェクトを追跡するには、赤道の設計の場合のように、マウントの1つの軸ではなく、2つの軸を動かす必要があります。 コンピュータ制御の出現により、多くのベンダーが星を追跡できるアルティアジマスマウントを提供していますが、いくつかの注意事項があります。 2軸マウントは、長期間のトラッキングで「フィールド回転」が発生するため、この設計は天体写真には適していません。

赤道

赤道儀にも2つの軸がありますが、1つの軸(「極」軸)は地球の回転軸と位置合わせされています。 もう1つの軸は「偏角」軸と呼ばれ、極軸に対して直角です。 このアプローチの主な利点は、マウントが極軸のみを回転させてトラッキングを簡略化し、フィールドの回転の問題を回避することにより、空のオブジェクトをトラッキングできることです。 赤道儀は、天体写真や画像の作成にはかなり必須です。 赤道儀は、設置時に地球の極軸に「位置合わせ」する必要があるため、高度方位角設計よりも使い勝手がやや劣ります。

赤道儀にはいくつかの種類があります。

・ドイツ赤道:中小規模のスコープで最も人気のある設計です。安定性は優れていますが、極軸を中心に望遠鏡のバランスを取るためにカウンターウェイトが必要です。

・フォークマウント:フォークの基部が極軸であり、フォークのアームが赤緯である、シュミットキャスグレインの一般的なデザイン。 カウンターウェイトは必要ありません。 フォークの設計はうまく機能しますが、通常は望遠鏡と比較して大きくなります。 小さなフォークのデザインは振動とたわみに悩まされます。 フォークの設計では、天の北極の近くを指すことが困難です。

・ヨークマウント:フォークの設計に似ていますが、フォークは望遠鏡を通過し続け、望遠鏡の上で2つ目の極軸受に結合します。これにより、フォークの安定性が向上しますが、かなり大きな構造になります。 ヨークのデザインは、1800年代と1900年代の世界の多くの素晴らしい展望台で使用されていました。

・ホースシューマウント:ヨークマウントの変形ですが、上端にU字型の開口部を備えた非常に大きな極軸受けを採用しているため、望遠鏡の管を北天の極に向けることができます。 これは、マウントマウントのHale 200インチ望遠鏡で使用されている設計です。 パロマー。

マウントに関する重要な考慮事項

述べたように、望遠鏡のマウントはシステム全体の重要な部分です。 望遠鏡を選択するとき、取り付けに関する考慮事項は、それを使用するあなたの能力と意欲に重要な役割を果たし、最終的にあなたが行うことができる活動のタイプ(例えば、天体写真など)を管理します。 以下は、考慮すべき重要な考慮事項の一部です。

・可搬性:裏庭の展望台がない場合は、望遠鏡を移動して観測サイトに移動します。 あなたが住んでいる場所で光の汚染が最小限の暗い空がある場合、これは望遠鏡をクローゼットまたはガレージから裏庭に移動することを意味するだけかもしれません。 かなりの光害がある場合は、暗い空の場所、できれば山頂のどこかにスコープを移動することをお勧めします。 これは、スコープを車で運ぶことを意味します。 大きくて重いマウントは、これを雑用にすることができます。 さらに、天体写真が主な考慮事項ではない場合、赤道儀を設定して位置合わせする作業は、努力する価値がありません。

・安定性:マウントの安定性は、望遠鏡が「微動」したとき、焦点を合わせたとき、接眼レンズを交換したとき、または微風が吹いたときに発生する振動の量によって測定されます。 これらの振動が減衰するのにかかる時間は、約1秒程度です。 ドブソニアンマウントは通常、優れた安定性を備えています。 ドイツの赤道儀とフォークマウントは、望遠鏡に合わせて適切なサイズに設定されている場合、優れた安定性を示しますが、望遠鏡自体よりもかなりマージンが大きい傾向があります。

・ポインティングとトラッキング:望遠鏡を実際に楽しむためには、望遠鏡を簡単に向けることができ、マウントを使用すると、望遠鏡を軽く動かすか、手動のスローモーションコントロールを使用するか、またはトラッキングモーター(「クロックドライブ」)付き。 使用する倍率が高いほど(惑星の観測や二重星の分割など)、マウントの追跡動作がより重要になります。 バックラッシュは、マウントの追跡能力の1つの優れた指標です。楽器を少し動かしたり動かしたりすると、目的の場所に留まりますか、それともわずかに戻りますか? バックラッシュはマウントの苛立たしい振る舞いである可能性があり、通常、マウントの製造が不十分であるか、マウントした望遠鏡に対してマウントが小さすぎることを意味します。

カタログまたはWebサイトからマウント動作の感触を得るのは困難です。 可能であれば、望遠鏡店(それほど多くはありません)または主要ブランドの望遠鏡を扱っている高級カメラ販売店にタッチアンドフィール評価を行ってください。 さらに、Webや天文学雑誌で利用できる多くのリソース、メッセージボード、機器のレビューがあります。 おそらく、最良の研究形態は、近所の天文学クラブが主催する地元のスターパーティーに参加して、さまざまな望遠鏡を見て、所有者と話し、観察する機会を得ることです。 これらのリソースを見つけるためのヘルプは、後のセクションで提供されます。

ファインダースコープ

ファインダースコープは、望遠鏡のメインチューブに取り付けられた小さな望遠鏡またはポインティングデバイスであり、肉眼では見えないほど暗いオブジェクト(つまり、ほとんどすべて)を見つけるのに役立ちます。 望遠鏡の視野は一般に非常に小さく、接眼レンズと倍率にもよりますが、月の直径の1〜2倍です。 一般的に、まず低電力の広視野接眼レンズを使用してオブジェクト(明るいものでも)を見つけ、次に、所定のオブジェクトに合わせて接眼レンズをより高い倍率に変更します。

歴史的に、ファインダースコープは双眼鏡に似た常に小さい屈折望遠鏡で、低倍率(5倍または8倍)で広い視野(5度程度)を提供していました。 過去10年間に、LEDを使用して「レッドドットファインダー」またはドットまたはグリッドを拡大せずに空に投影する照明付きレチクル投影システムを作成することで、ポインティングへの新しいアプローチが生まれました。 このアプローチは、従来のファインダースコープのいくつかの使用上の困難を克服するため、非常に人気があります。

従来のファインダースコープは、主に次の2つの理由で使用するのが困難です。ファインダースコープの画像が通常反転しているため、スターパターンの肉眼ビュー(またはスターチャート)をファインダーに表示されるものと関連付けるのが困難です。また、左/右/上/下の調整が困難になります。 さらに、ファインダーの接眼レンズに目を向けることは、望遠鏡のメインチューブにかなり近く、多くの方向で首をぎこちない位置に引っ張ることになるため、時々困難な場合があります。 実際には、向きの問題を軽減でき、正しいイメージファインダースコープを購入することも可能です(コストが増加します)が、天文学コミュニティの陪審員は明らかに話しました—射影ファインダーは使いやすく、はるかに安価です。

フィルター

光学システムの最後に理解する必要があるのは、フィルターの使用です。 さまざまな観察ニーズに使用される多種多様なフィルタータイプがあります。 フィルターは、標準の接眼レンズ形式に通すアルミニウムセルに取り付けられた小さなディスクです(1.25インチと2インチの接眼レンズを使用するもう1つの理由であり、デパートの望遠鏡ではありません!)。 フィルターは次の主なカテゴリーに分類されます。

・カラーフィルター:赤、黄、青、緑のフィルターは、火星、木星、土星などの惑星の細部や特徴を引き出すのに役立ちます。

・ニュートラル密度フィルター:月の観測に最も役立ちます。 特にあなたの目が暗順応しているとき、月は本当に明るいです。 典型的なニュートラルデンシティフィルターは月の光の70%をカットし、目の不快感が少ないクレーターや山脈の詳細を見ることができます。

・光害フィルター:光害は蔓延する問題ですが、観察の楽しみへの影響を軽減する方法があります。 一部のコミュニティでは、水銀とナトリウム蒸気の街灯(特に専門の天文台の近く)が義務付けられています。これらのタイプのライトは、1つまたは2つの目立たない波長の光でのみ発光するためです。 したがって、これらの波長のみを除去し、残りの光を網膜に透過させるフィルターを簡単に製造できます。 より一般的には、広帯域および狭帯域の両方の光汚染フィルターは、光汚染された大都市圏の一般的な場合に実質的に役立つ主要ベンダーから入手できます。

・星雲フィルター:深空のオブジェクトと星雲に焦点を当てている場合、これらのオブジェクトの特定の輝線を強調する他のタイプのフィルターを利用できます。 最も有名なのは、Lumiconから入手できるOIII(Oxygen-3)フィルターです。 このフィルターは、多くの星間星雲によって生成される酸素輝線以外の波長のほとんどすべての光を排除します。 オリオンの大星雲(M42)と白鳥座のベール星雲は、OIIIフィルターを通して見ると、まったく新しい側面を持っています。 このカテゴリの他のフィルタには、Hベータフィルタ(ホースヘッド星雲に最適)や、球状星団、惑星状星雲など、多くのオブジェクトのコントラストを高め、かすかなディテールを引き出す、その他のさまざまな汎用「ディープスカイ」フィルタがあります。と銀河。

観察

観察方法:質の高い観察セッションの最も重要な側面は、暗い空です。 真に暗い空の観測を体験したら、天の川が嵐の雲のように見えるのを(よく見るまで)見ると、車両を積み込んで1〜2時間運転して良いサイトにたどり着くことについて二度と文句を言うことはありません。 惑星と月は一般にほぼどこからでも正常に観測できますが、ほとんどの空の宝石は優れた観測条件を必要とします。

月と惑星だけに集中している場合でも、望遠鏡は迷光、反射光が望遠鏡に入るのを最小限に抑えるために暗い場所に設置する必要があります。 街灯、隣人のハロゲンを避け、できる限りすべての屋外/屋内照明をオフにします。

重要なのは、自分の目の暗順応を検討することです。 暗い場所で眼の視力を高める原因となる化学物質であるビジュアルパープルは、発育に15〜30分かかりますが、明るい光を1回照射するだけですぐに消滅します。 これは、さらに15〜30分の適応時間を意味します。 天文学者は、明るい光を避けるだけでなく、周囲をナビゲートしたり、スタートチャートを表示したり、マウントを確認したり、接眼レンズを交換したりするために、深紅のフィルターが付いた懐中電灯を使用します。 赤色光は白色光のように視覚的な紫を破壊しません。 多くのベンダーが観察用の赤いライトの懐中電灯を販売していますが、小さな懐中電灯の上にある赤いセロハンの単純な部分はうまく機能します。

コンピューター向けの望遠鏡がない場合(および望遠鏡がある場合でも)、高品質の星図を取得し、星座を学習します。 これにより、どのオブジェクトが惑星であり、どれが単に明るい星であるかが豊富に明らかになります。 また、「スターホッピング」メソッドを使用して、興味深いオブジェクトを見つける能力も向上します。 たとえば、カニ星雲として知られている超新星残骸は、牡牛座の左角から北に少し離れたところにあります。 星座を知ることは、あなたとあなたの望遠鏡が利用できる膨大な数の不思議を解き放つための鍵です。

最後に、「平均視野」を使用する手法に慣れます。 人間の網膜は、「錐体」と「桿体」と呼ばれる異なるセンサーで構成されています。 視覚の中心である中心窩は、主に明るい色の光に最も敏感な桿体で構成されています。 視力の周辺は、色の区別が少ない、低光レベルに対してより敏感な円錐によって支配されています。 回避された視力は、接眼レンズからの光を網膜のより敏感な部分に集中させ、その結果、かすかな物体や細部を識別できるようになります。

注意事項:空のオブジェクトのタイプと位置の完全な扱いは、この記事の範囲をはるかに超えています。 ただし、簡単な紹介は、これらの素晴らしいオブジェクトを見つけるのに役立つさまざまなリソースをナビゲートするのに役立ちます。

月と惑星は、星座を知って「黄道」(太陽系の平面)での惑星の動きと、季節の過ぎる空の進行を理解し始めると、かなり明白なオブジェクトです。 さらに困難なのは、星団、星雲、銀河など、何千もの天の川の天体です。 深い空の観察に関する私の中級の記事を参照してください。

1700年代と1800年代には、チャールズメシエという名前のコメットハンターが新しい彗星を探すために空を探して夜を過ごしました。 彼は、夜から夜へと移動しないかすかな汚れに遭遇し続けた、それで彗星ではなかった。 便宜上、そして混乱を避けるために、彼はこれらのかすかな汚れのカタログを作成しました。 彼は生前にいくつかの彗星を発見しましたが、現在彼は有名であり、100を超えるディープスカイオブジェクトのカタログで最もよく記憶されています。 これらのオブジェクトは、メシエカタログに由来する最もよく使用される指定になりました。 「M1」はカニ星雲、「M42」は素晴らしいオリオン星雲、「M31」はアンドロメダ銀河などです。ファインダーカードやメシエ天体に関する書籍は、多くの出版社から入手できます。望遠鏡と暗い空の可用性。 さらに、新しい「コールドウェル」カタログには、Mオブジェクトと同じような明るさのオブジェクトが100個ほど集められていますが、メシエには見落とされていました。 これらは、最初の深空の観測者にとって理想的な出発点です。

20世紀の前半に、プロの天文学者が新しい銀河カタログ(NGC)を作成しました。 このカタログには約10,000個のオブジェクトがあり、その大部分は暗い空のささやかなアマチュア望遠鏡からアクセスできます。 これらの中で最も壮観なものを強調するいくつかの観察ガイドがあり、高品質の星図には何千ものNGCオブジェクトが表示されます。

Coma BerenciesとLeoの銀河団から、射手座の放出星雲、球状星団(Herculesの驚くべきM13のような)や惑星状星雲(M57のような)それらを見つける方法を知っていれば、空のすべてのパッチにすばらしい光景が含まれていることに気付くでしょう。

イメージング

観察セクションと同様に、イメージング、天体写真、およびビデオ天文学の扱いは、この記事の範囲をはるかに超えています。 ただし、この領域のいくつかの基本を理解して、どのタイプの望遠鏡と取り付けシステムが適切であるかについて情報に基づいた決定を下すことができるようにすることが重要です。

天体写真の最も単純な形式は、「スタートレイル」をキャプチャすることです。 一般的なレンズを備えたカメラを三脚にセットし、スターフィールドに向けて、フィルムを10〜100分間露光します。 地球が回転すると、星は空の回転を描いた「トレイル」を映画に残します。 これらは非常に美しい色になる可能性があり、特にポラリス(「北の星」)に向けると、空全体がその周りを回転する様子がわかります。

ヨセミテのグレイシャーポイントで撮影された著者の主な天体写真のセットアップ。 Losmandy G11のドイツの赤道儀では、左側に小さな屈折器がガイド用に、8インチF / 4シュミットニュートン式が写真用に設置されています。

CCD、デジタルカメラ、カムコーダーの登場とフィルム技術の継続的な進歩のおかげで、現在、天体の画像化にはいくつかのタイプのアプローチがあります。 これらのいずれの場合でも、正確な追跡のために赤道儀が必要です。 実際、今日撮影された最高の天体写真は、単純な目視観察に必要なものよりも数倍大きく、安定した赤道儀を採用しています。 このアプローチは、安定性、耐風性、追跡精度、および最小化された振動の必要性に関連しています。 通常、良好なアストロイメージングには、ある種のガイドメカニズムも必要です。これは、同じマウントで2番目のガイドスコープを使用することを意味します。 マウントにクロックドライブがある場合でも、完璧ではありません。 長時間露光の間、継続的に修正する必要があります。これは、使用する望遠鏡の解像度の限界に近い精度で、オブジェクトがフィールドの中心に留まるようにするためです。 このシナリオでは、手動のガイドアプローチとCCDの「自動ガイド」の両方が機能します。 フィルムアプローチの場合、「長時間露光」は10分から1時間以上を意味します。 全露光の間、優れたガイドが必要です。 これは気弱な人のためではありません。

ピギーバック写真は大幅に簡単になり、優れた結果を得ることができます。 アイデアは、望遠鏡の後ろに中型または広視野レンズを備えた通常のカメラをマウントすることです。 望遠鏡(特殊な照明付きレチクルガイド接眼レンズ付き)を使用して、フィールドの「ガイドスター」を追跡します。 一方、カメラは、F / 4以上の高速設定で、大きな空のパッチを5〜15分間露光します。 このアプローチは、天の川または他のスターフィールドのビスタショットに最適です。

以下は、35mmオリンパスOM-1で撮影したいくつかの画像です(かつて天体写真家の間で好まれたカメラですが、これとフィルムは、一般的にCCDによって置き換えられています。特に、より真面目な愛好家の間で)。標準のFuji ASA 400フィルム。

左上:M42、オリオンの大星雲。 右上、射手座スターフィールド(ピギーバック); 左下:プレアデス星団と反射星雲。 右下、M8、射手座のラグーン星雲。

より高度なイメージング技術には、光に対する感度を高めるための高感度フィルム、洗練されたastro-CCDカメラとオートガイダーの使用、さまざまな後処理技術(「スタッキング」や「モザイクアライメント」など)の実行などがあります。デジタル画像。

イメージングが好きで、技術者であり、忍耐力がある場合は、アストロイメージングの分野が適しているかもしれません。 今日、多くのアマチュアイメージャーは、ほんの数十年前に専門の観測所の成果に匹敵する結果を生み出しています。 ざっくばらんなウェブ検索は、数十のサイトと写真家を生み出します。

メーカー

最近の天文学の人気の高まりとともに、今や望遠鏡の製造業者や小売業者はかつてないほど増えています。 彼らが誰であるかを知る最良の方法は、地元の高品質のマガジンラックに行き、Sky and TelescopeやAstronomyの雑誌を手に取ることです。 そこから、Webは彼らが提供するものの詳細を知るのに役立ちます。

過去20年間、市場を独占している2つの主要なメーカーがあります。MeadeInstrumentsとCelestronです。 それぞれに、屈折器、ドブソニアン、およびシュミット-カセグレンの設計カテゴリに、他の専門的な設計とともに、いくつかの望遠鏡の製品ラインがあります。 また、それぞれに包括的な接眼レンズセット、電子機器オプション、写真とCCDのアクセサリなどがあります。 www.celestron.comおよびwww.meade.comを参照してください。 どちらもディーラーネットワークを通じて運営されており、価格はメーカーによって設定されています。 交渉や秒読み以外の特別な取引を期待したりしないでください。

大きな2つに続いて、オリオン望遠鏡と双眼鏡があります。 彼らは、いくつかの他のラインの望遠鏡を輸入し、ブランドを変更します。 Orion Webサイト(www.telescope.com)には、望遠鏡がどのように機能するか、およびどのタイプの望遠鏡がニーズと予算に適しているかについての情報が満載です。 オリオンは、高品質のエントリーレベルの望遠鏡の幅広い選択肢のおそらく最高のソースです。 接眼レンズ、フィルター、ケース、スターアトラス、取り付け用アクセサリーなどのアクセサリーの優れた供給源でもあります。 彼らのウェブサイトでカタログにサインアップしてください—それも、有用で、一般的な目的の情報でいっぱいです。

Televueは、非常に高品質の屈折器(APO)とプレミアム接眼レンズ(「Naglers」と「Panoptics」)を提供しています。 高橋は世界的に有名な蛍石APO屈折器を製造しています。 アメリカでは、Astro-Physicsはおそらく最高品質の、最も求められているAPO屈折器を製造しています。 彼らは通常2年間の待機リストを持っており、その望遠鏡は実際に過去10年間にわたって中古市場での価値を高く評価しています。

著者と友人は、サンフランシスコの南100マイルにあるカリフォルニア州フリーモントピークでの観測セッションの前に、20インチF / 5ドブソニアン望遠鏡に主鏡を合わせています。

オブセッション望遠鏡は、最初の、そして最も高い評価を受けている、プレミアム大型ドブソニアンの製作者でした。 サイズは15〜25インチです。 これらの望遠鏡の1つを暗い空に移動するトレーラーを入手する準備をしてください。

資源

Webには、製造元のWebサイトから発行元、クラシファイド、メッセージフォーラムまで、天文学的なリソースが満載です。 多くの個々の天文学者は、自分の天体写真を表示したり、レポートを観察したり、装置のヒントやテクニックなどを行ったりしています。包括的なリストは多くのページになります。 Googleから始めて、「望遠鏡観測技術」、「望遠鏡レビュー」、「アマチュア望遠鏡作成」などのさまざまな用語で検索するのが最善の策です。「天文学クラブ」でも検索して、範囲。

2つのサイトは明示的に言及する価値があります。 1つ目は、Sky&TelescopeのWebサイトです。このサイトには、一般的な観測、現在何が起こっているか、過去の機器のレビューに関するすばらしい情報が満載です。 もう1つはAstromartです。これは天文学機器を専門とするクラシファイドサイトです。 高品質の望遠鏡は、使用によって実際に摩耗したり、多くの問題を抱えたりすることはなく、通常は細心の注意を払って管理されています。 特に販売者がお住まいの地域にいて、自分で確認できる場合は、中古の楽器の入手を検討してください。 このアプローチは、接眼レンズ、フィルター、ケースなどのアクセサリーを入手するのにも適しています。Astromartには、機器や技術に関する最新のおしゃべりが豊富なディスカッションフォーラムもあります。

Orion Telescopes and Binocularsは、自社ブランドと他のメーカーの両方の大手望遠鏡小売業者です。 彼らは初心者からいくつかの非常にハイエンドのスコープとアクセサリーまですべてを持っています。 彼らのウェブサイト、特に彼らのカタログは、望遠鏡とアクセサリーに関する光学的および機械的原理を説明するアウトテイクでいっぱいです。

次?

まだ行っていない場合は、外に出て、友達や地元の天文学クラブで観察してください。 アマチュアの天文学者は社交的な集まりであり、機会があれば、一般的に、1回のセッションで吸収できる以上に、特定のトピックについて多くのことを教えてくれます。 次に、雑誌のソース、ウェブ検索とサイト、書店への訪問について説明します。 本当にバグがある場合は、パラメータと制約を決定して、サイズ、設計、および予算の点で望遠鏡の選択を絞り込みます。 それがすべての作業であり、昨日望遠鏡を手に入れたい場合は、Orionにアクセスして、由緒ある6インチF / 8ドブソニアンを購入してください。

ハッピースタートレイル!