望遠鏡について、調べてみた件

望 遠 鏡 ( ぼ う え ん き ょ う ) と は 、 遠 く に あ る 物 体 を 可 視 光 線 ・ 赤 外 線 ・ X線 ・ 電 波 な ど の 電 磁 波 を 捕 え て 観 測 す る 装 置 で あ る 。 古 く は 「 遠 眼 鏡 ( と お め が ね ) 」 と も 呼 ば れ た 。 

観 測 に 用 い ら れ る 電 磁 波 の 波 長 に よ り 、 光 学 望 遠 鏡 と 電 波 望 遠 鏡 に 大 別 さ れ る 。 電 磁 波 を 捕 え る 方 式 に よ る 分 類 で は 反 射 望 遠 鏡 と 屈 折 望 遠 鏡 が あ る 。 

概 論 

古 典 物 理 学 や 古 典 的 な 天 文 学 に お い て は レ ン ズ や 凹 面 鏡 を 用 い て 可 視 光 線 を 収 束 さ せ て 高 照 度 か つ 高 倍 率 の 像 を 得 る 機 器 で あ る 。 現 在 で は 、 単 な る 幾 何 光 学 の 範 疇 を 超 え て 光 子 ・ ニ ュ ー ト リ ノ ・ 重 力 子 と し て の 粒 子 及 び 電 磁 波 や ニ ュ ー ト リ ノ ・ 重 力 波 の 波 長 領 域 を 観 測 す る 装 置 全 体 を 一 般 に は 望 遠 鏡 と 呼 ぶ 。 特 に 、 遠 く に あ る 物 体 が 放 つ 、 そ れ ら の 粒 子 ・ 波 長 を 用 い て 物 体 像 を 拡 大 し て 観 測 を 行 う こ と を 目 的 に 、 設 計 ・ 製 造 さ れ た 装 置 を 狭 義 の 望 遠 鏡 と す る 。 ま た 、 単 に 粒 子 ( 主 に 宇 宙 か ら の ) の 検 出 を 目 的 と し た 装 置 も 狭 義 の 望 遠 鏡 と す る こ と が あ る 。 

基 本 

望 遠 鏡 と は 、 カ メ ラ の レ ン ズ と 同 じ よ う な も の で あ る と 思 え ば 分 か り や す い 。 た だ し 口 径 の 大 き な 対 物 レ ン ズ ( 反 射 式 に お い て は 反 射 鏡 ) と 口 径 が 小 さ い 接 眼 レ ン ズ に 分 か れ る 。 対 物 レ ン ズ は 凸 レ ン ズ で あ り 、 接 眼 レ ン ズ が 凹 レ ン ズ で あ れ ば 正 立 像 が 得 ら れ る ( ガ リ レ オ 式 望 遠 鏡 ) 。 接 眼 レ ン ズ を 凸 レ ン ズ に す れ ば 倒 立 像 と な る ( ケ プ ラ ー 式 望 遠 鏡 ) が 、 さ ら に 大 き な 倍 率 が 容 易 に 得 ら れ る 。 こ れ を そ の ま ま 天 体 に 向 け れ ば 天 体 望 遠 鏡 と な る 。 

望 遠 鏡 を 望 遠 鏡 た ら し め て い る の は そ の 光 学 系 で あ る 。 姿 勢 変 化 、 温 度 変 化 、 風 向 ・ 風 速 の 変 化 な ど が 起 こ っ て も レ ン ズ や 反 射 鏡 な ど 光 学 系 の 個 々 の パ ー ツ に 振 動 、 変 形 な ど の 影 響 を 与 え な い こ と が 求 め ら れ る 。 望 遠 鏡 光 学 系 を そ の 支 持 機 構 ご と 支 え 、 天 球 上 の 任 意 の 位 置 に 向 け る 装 置 を 「 架 台 」 と 呼 ぶ 。 架 台 は ス ム ー ズ に 駆 動 し 、 長 時 間 に わ た っ て 高 精 度 で 天 体 を 追 尾 で き な け れ ば な ら な い 。 天 体 が 発 す る 光 は 、 一 般 に 非 常 に 弱 く 、 詳 し い 分 析 に 耐 え る ほ ど の 光 量 を 集 め よ う と す れ ば 、 大 望 遠 鏡 を 持 っ て し て も 何 時 間 の 露 出 が 必 要 と な る こ と が 珍 し く な い か ら で あ る 。 近 年 、 よ り 深 く 宇 宙 を 探 査 す る た め に 、 ま す ま す 大 型 の 望 遠 鏡 や 観 測 装 置 が 必 要 と さ れ る よ う に な っ て き て い る 。 

大 望 遠 鏡 に お い て は 、 巨 大 な 光 学 素 子 を い か に コ ン パ ク ト で 軽 量 か つ 堅 牢 な 架 台 で 支 え る か が 重 要 と な っ て く る 。 架 台 が コ ン パ ク ト で 軽 量 に な る ほ ど 、 そ の 駆 動 機 構 へ の 負 担 が 軽 減 さ れ 、 望 遠 鏡 全 体 を 覆 う ド ー ム や 建 物 な ど の 建 設 コ ス ト も 下 げ ら れ る 。 ま た 、 架 台 の 堅 牢 性 の 向 上 に も 繋 が り 、 指 向 ・ 追 尾 性 能 を 向 上 さ せ る こ と に も な る 。 架 台 の コ ン パ ク ト 化 を 図 る た め に は 、 反 射 望 遠 鏡 に お い て は 、 そ の 主 鏡 の 焦 点 口 径 比 ( F値 ) を 小 さ く し 、 明 る い 光 学 系 と す る こ と が 肝 要 で あ る 。 近 年 の 大 望 遠 鏡 は 、 F比 の 小 さ い 主 鏡 を 製 作 す る 技 術 が 進 歩 し た こ と に よ っ て 、 建 設 が 可 能 と な っ た と も 言 え る 。 

歴 史 

ナ ポ リ の ジ ャ ン バ ッ テ ィ ス タ ・ デ ッ ラ ・ ポ ル タ の 『 博 学 史 』 ( 1589年 、 20巻 ) の 17巻 の 10章 が 望 遠 鏡 に つ い て の 記 述 が あ る ( ヨ ハ ネ ス ・ ケ プ ラ ー の 『 屈 折 光 学 』 ( 1611年 ) に も デ ラ ・ ポ ル タ が 20年 前 に 望 遠 鏡 を 発 明 し た と 記 述 さ れ て い る ) 。 ネ ー デ ル ラ ン ト 連 邦 共 和 国 の ベ ッ ク マ ン ( ヤ ン セ ン の 息 子 サ カ リ ア セ ン か ら レ ン ズ 研 磨 を 習 っ た ) の 日 誌 に よ る と 、 1604年 に ミ デ ル ブ ル フ の 眼 鏡 職 人 サ ハ リ ア ス ・ ヤ ン セ ン が イ タ リ ア 人 の 所 有 の 1590年 と 書 か れ た 望 遠 鏡 を 真 似 て 作 っ た と い う 。 シ ル ト リ に よ る と 自 分 の 客 か ら 作 り 方 を な ら っ た オ ラ ン ダ 、 ミ ッ テ ル ブ ル フ の 眼 鏡 職 人 ハ ン ス ・ リ ッ ペ ル ス ハ イ が 「 kijker」 と 命 名 し た 2枚 の レ ン ズ 組 み 合 わ せ た 望 遠 鏡 に つ い て 1608年 10月 2日 、 特 許 申 請 を オ ラ ン ダ 総 督 に し た 。 10月 14日 に は Alkmaarの J.ア ド リ ア ン ス ゾ ー ン ・ メ チ ウ ス ( Adriaanszoon Metius 、 1571年  – 1635年   1598年 か ら フ ラ ネ カ ー 大 学 教 授 ) が 特 許 申 請 を 行 な っ た ( 2年 間 改 良 し て い た と い う ) 。 こ の 同 時 申 請 の た め 特 許 は ど ち ら に も お り な か っ た 。 リ ッ ペ ル ス ハ イ は 双 眼 望 遠 鏡 も 作 り 、 ま た マ ウ リ ッ ツ 総 督 の 命 に よ り 900フ ロ ー リ ン で 軍 用 望 遠 鏡 を 作 っ た 。 日 本 に お い て は 近 藤 正 斉 の 『 外 藩 通 書 』 に よ れ ば 1613年 ( 慶 長 18年 8月 4日 ) に 「 慶 長 十 八 年 八 月 四 日 、 イ ン カ ラ テ ィ ラ 国 王 ノ 使 者 於 駿 城 御 礼 申 上 ル … 長 一 間 程 之 遠 眼 鏡 六 里 見 之 ト 見 ユ 」 と あ り 、 イ ギ リ ス の ジ ェ ー ム ズ 1世 の 使 い ジ ョ ン ・ セ ー リ ス が 徳 川 家 康 に 献 上 の も の ( 現 徳 川 美 術 館 所 蔵 ) が 最 古 と さ れ る 。 

天 体 観 測 

ガ リ レ オ ・ ガ リ レ イ は ハ ン ス ・ リ ッ ペ ル ス ハ イ の 発 明 を 知 っ た 後 、 1609年 5月 に 1日 で 作 っ た 望 遠 鏡 を 初 め て 天 体 に 向 け た 。 そ の こ ろ の 接 眼 レ ン ズ は 凹 レ ン ズ で 正 立 像 だ が 、 倍 率 は 低 い も の で あ っ た 。 そ の 後 は 、 目 の 能 力 を 拡 大 す る た め に 、 様 々 な 光 学 の 要 素 技 術 開 発 に と も な い 、 様 々 な 種 類 の 天 体 望 遠 鏡 、 フ ィ ー ル ド ス コ ー プ 、 双 眼 鏡 等 が 開 発 さ れ た 。 19世 紀 か ら 20世 紀 に か け て 発 達 し た 写 真 技 術 を 使 い 、 肉 眼 で の 観 察 か ら 、 よ り 客 観 的 な 測 定 が で き る 天 体 観 測 が 行 わ れ る よ う に な っ た 。 20世 紀 に 入 っ て 、 電 子 工 学 の 発 展 に 伴 い 、 光 学 系 と し て の 望 遠 鏡 に 附 属 す る 観 測 装 置 の 開 発 が 進 ん だ 。 光 電 効 果 を 利 用 し た 光 電 測 光 器 に よ る 光 電 測 光 技 術 が 発 達 し 、 マ イ ク ロ チ ャ ン ネ ル プ レ ー ト な ど を 使 っ た 暗 視 装 置 が 誕 生 し た 。 現 在 で は CCDイ メ ー ジ セ ン サ を 冷 却 し て 撮 像 す る 冷 却 CCDカ メ ラ に よ っ て 100%近 い 光 子 を 検 出 で き る よ う に な っ た 。 ま た 、 電 磁 波 領 域 に お け る レ ー ダ ー や 宇 宙 通 信 等 の 測 定 装 置 開 発 か ら 、 電 波 望 遠 鏡 が 誕 生 し た 。 そ し て 、 宇 宙 技 術 の 進 展 に 伴 い 、 人 工 衛 星 と し て 宇 宙 空 間 に 設 置 す る 宇 宙 望 遠 鏡 へ と 発 展 を 遂 げ た 。 そ れ ら の 要 素 技 術 と の 組 み 合 わ せ に よ っ て 、 ニ ュ ー ト リ ノ 望 遠 鏡 、 重 力 波 望 遠 鏡 等 も 生 ま れ 、 21世 紀 初 頭 の 現 在 、 全 て の 波 長 に 対 す る 観 測 装 置 が 出 揃 う こ と に な っ た 。 

通 信 手 段 

文 字 コ ー ド を 表 示 す る 信 号 機 を 遠 方 か ら 望 遠 鏡 で 読 み 取 る 腕 木 通 信 に 代 表 さ れ る 欧 米 式 通 信 方 法 、 日 本 で 江 戸 時 代 に 始 ま り 大 正 初 期 ま で 用 い ら れ た 旗 振 り 通 信 は 、 望 遠 鏡 の 発 明 と 普 及 を 前 提 と し た 通 信 に お け る 過 去 技 術 で あ っ た 。 

種 類 

組 み 立 て 式 望 遠 鏡 

天 文 教 具 と し て 、 誰 で も 手 軽 に 組 み 立 て ら れ る 望 遠 鏡 が 考 案 さ れ て い る 。 レ ン ズ や 反 射 鏡 の 研 磨 に は 、 高 度 な 熟 練 の 技 術 が 必 要 な た め 、 レ ン ズ ・ 反 射 鏡 ・ 接 眼 レ ン ズ ・ 鏡 筒 を セ ッ ト に し た 教 材 が 販 売 さ れ て い る 。  趣 味 用 だ け で は な く 、 天 体 観 望 用 の 解 説 書 や 星 座 早 見 環 ( 鏡 筒 部 に 印 刷 さ れ た 星 図 に 、 時 刻 や 日 付 を 合 わ せ る と 、 天 の 子 午 線 上 に あ る 天 体 を 見 つ け や す く す る た め の 、 簡 易 星 座 早 見 盤 ) な ど も あ る の で 、 初 め て 天 体 観 測 や 天 体 観 望 を 行 う 人 に も わ か り や す い 製 品 。 

国 内 で の 主 な 初 心 者 向 け の 、 組 み 立 て 式 望 遠 鏡 を 製 造 ・ 販 売 し て い る 会 社 の リ ン ク を 参 考 ま で に 示 す 。 

  • オ ル ビ ィ ス 株 式 会 社 テ レ ス コ ハ ウ ス ( 望 遠 鏡 シ ョ ッ プ ) 。 コ ル キ ッ ト 。 屈 折 式 天 体 望 遠 鏡 と 反 射 式 天 体 望 遠 鏡 。 以 前 は キ ン グ 商 会 ( キ ン グ ジ ム = キ ン グ 事 務 機 器 と は 別 会 社 ) と し て 事 業 を 営 ん で い た 頃 か ら の 製 品 で 、 口 径 は 5cmの 屈 折 式 と 10cmの 反 射 式 の キ ッ ト か ら な る 。 解 説 書 が 添 付 さ れ て い る の で 、 小 学 校 高 学 年 以 上 の 人 に は 組 み 立 て ら れ る は ず と い う こ と で 、 1970年 代 に は 雑 誌 『 子 供 の 科 学 』 な ど で も 紹 介 さ れ て い た 。 
  • 大 人 の 科 学 .net学 習 研 究 社 刊 、 大 人 の 科 学 マ ガ ジ ン 。 Vol.11及 び Vol.19が 天 体 望 遠 鏡 。 
  • 星 の 手 帖 社 世 界 天 文 年 日 本 委 員 会 と 共 同 開 発 し た ケ プ ラ ー 式 屈 折 天 体 望 遠 鏡 。 15倍 と 35倍 の 2種 類 。 団 体 販 売 を 目 的 に し て い る た め 、 団 体 で は 20ド ル で 購 入 で き る よ う に し て 開 発 さ れ た 。 最 大 の 目 的 は 、 途 上 国 な ど で 理 科 教 育 支 援 な ど を 行 う 青 年 海 外 協 力 隊 や 国 内 の 科 学 館 で 行 う 天 体 教 室 向 け の 製 品 で あ る 。 個 人 で の 購 入 は 星 の 手 帖 社 他 科 学 館 売 店 や イ ン タ ー ネ ッ ト 通 販 や 書 店 を 通 じ て 購 入 可 能 で あ る 。 
  • ※ 参照元:https://ja.wikipedia.org



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