スチャラカでスーダラな日々

故・植木等氏の御冥福に因んでkeiのスーダラな日々を紹介します。故人の映画のようにスイスイと軽妙な人生を送りたいものです☆彡


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赤道儀のセッティングと極軸望遠鏡の使い方

極軸望遠鏡のスケール赤道儀式架台は極軸を天の極に向けることで極軸の回転だけで天体を追尾できるものであり、観測前に極軸を天の極に向ける極軸合わせをする必要がある。これを短時間で精度良く行うため、市販されている赤道儀式架台の大部分には極軸に小望遠鏡が組み込まれている。

方位磁針などで北を把握し空を見ると、自分のいる土地の緯度と同じ高度に北極星(ポラリス)が見える。2等級と明るく、近くに明るい星はないのですぐに分かるはずである。正確に言うと方位磁針は正確な北よりも西にずれた方角を指す。

肉眼で北極星を発見できたら、極軸がだいたい北極星の方向を向くように赤道儀式架台を地面に設置する。地面が柔らかい時は沈み込んだりしないよう先端を地中に沈められるだけ沈め、または石などの硬いものの上に置く必要がある。極軸望遠鏡を覗くといくつかの星とスケールパターンが見える。星が円板状に面積を持って見えたり、スケールが不鮮明であったら極軸望遠鏡の接眼レンズ付近にある視度リングを回して鮮明に見えるよう調整する。一番明るい星が北極星であるが、自信が持てない場合は片目で極軸望遠鏡を覗いたままもう片方の目も開き、裸眼で見ている北極星が極軸望遠鏡の視野中心と一致させる。極軸望遠鏡の視野に北極星が入っていれば観望用には充分な精度がある。

極軸望遠鏡にはスケールが入っており、これでさらに精度を上げられる。右写真のスケールは、北半球と南半球の両方で使えるように工夫されたスケールである。南半球では、はちぶんぎ座に極軸望遠鏡を合わせると天の南極に合わせられる。

SXP赤道儀_自動導入
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赤道儀の仕組み
赤道儀の仕組み TDKより抜粋

ドイツ式赤道儀赤道儀式架台は極軸=赤経軸と、それに直交した赤緯軸の2軸で構成された架台である。

極軸は水平に対して観測地の緯度と等しい角度に傾け、地球の自転軸と平行に据え付け、極軸を星の運動と同速の23時間56分4秒/周で回転させると星の日周運動を打ち消すことができ、長時間の観測や写真撮影を楽にできる。特に天体写真の撮影は赤道儀なしでは不可能に近い。極軸の目盛りは1周24時間の目盛りが刻まれている場合が多い。時角目盛りと赤経目盛りがあり、北半球で望遠鏡を西に回した時に数字が増えるなら時角目盛り、減るなら赤経目盛りである。両方刻んだ製品もある。極軸はウォームギヤで全周微動になっている。

極軸の回転には微動ハンドルを手動で行う場合のほか、錘と振り子による運転時計や、モータードライブを使用する場合もある。両軸ともモーターを取り付け、コンピューターにより赤経赤緯を指定することにより目標天体を比較的簡単に導入できる装置も販売されている。

赤緯軸は極軸と直角である必要があるが、小型望遠鏡で誤差があってもそれほど大きな問題にはならない。据え付け式の大型赤道儀では天の北極近辺の観測に支障が出る。赤緯軸はウォームギヤで全周微動になっている場合とスプリング式で部分微動にとどまる製品がある。

赤道儀式架台
赤道儀式架台 名寄天文台より抜粋
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経緯台式架台
片持ちフォーク式経緯台

天体望遠鏡の3つのパーツ 株式会社ビクセンより抜粋天体望遠鏡は、(1)全天のどこへも向けられること、(2)地球の自転運動による天体の動き(日周運動)を常に追尾できることの2点が必要。

そのために天体望遠鏡を載せる架台は、(1)の目的達成のために少なくとも直交する2軸を持つ必要があり、(2)の目的達成のために、1軸だけで天体追尾を行う赤道儀式と2軸以上を使う経緯台式に分かれる。人工衛星観測用望遠鏡など特殊な用途では3軸以上の自由度を持つ架台もある。

上下の写真は、観光地などに設置されている有料の大型双眼鏡の架台としてよく見られる経緯台式架台である。水平軸と、それに直交した垂直軸の2軸で構成された架台である。

構造が簡単で加工しやすく安価に製造でき、動作もわかりやすく初心者向けの小口径望遠鏡に多用された。経緯台式架台は眼視用なので、写真撮影には向かない。小さな天体を見るには、微妙な揺れも見え方にとても影響してくる。

経緯台式架台図
経緯台式架台図 名寄天文台より抜粋
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THE MAKING (203)天体望遠鏡ができるまで

天体望遠鏡天体望遠鏡は、天体を観察するための装置である。光を観測する光学望遠鏡のほか、電波望遠鏡、X線望遠鏡など、光以外の電磁波を観測対象にしたものもある。

大型の研究用望遠鏡はほとんどの場合、カセグレン式望遠鏡としてもニュートン式望遠鏡としても使用できる。長い焦点距離で狭い視野を高倍率で観測したい場合には前者を、より明るい視野を使いたい場合には後者を用いる。これらの大型望遠鏡には穴の開いた主鏡とニュートン焦点、そして様々な位置に脱着可能な副鏡とそれを支えるスパイダーなどが設けられている。

望遠鏡で使われる検出器は、初めは人間の目であった。後に、写真乾板がその地位に就き、分光計が導入されてスペクトルの情報を得ることを可能にした。現在では写真乾板に続いて電荷結合素子 (CCD) のような電子検出器の世代が後を受け継ぎ、感度と解像度の両面で完全な性能に達しつつある。

天体望遠鏡
天体望遠鏡
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はちぶんぎ座
はちぶんぎ座

ブラジル国旗中央部の拡大図 7がはちぶんぎ座σ星はちぶんぎ座σ星は、はちぶんぎ座の恒星。

現在、天の南極に最も近いバイエル天体であるため、南極星とされることもある。「南のポラリス」を意味する固有名もこのことに由来する。真の天の南極からは1°程度離れた位置にあり、地球の歳差運動に伴う異動によって天の南極からは徐々に遠ざかっている。

視等級が5.42と肉眼でかろうじて見える程度の明るさしかないため、ポラリス(現在の北極星)のように天測航法には使えない。そのため、天の南極を知るには通常、南十字星が使われる。

はちぶんぎ座σ星はブラジル国旗の星図に描かれており、連邦直轄区を表すとされる。ブラジル国旗中央部の拡大図では、7がはちぶんぎ座σ星とされている。

はちぶんぎ座σ星
はちぶんぎ座σ星
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Celestial south pole in Octans

はちぶんぎ座の写真はちぶんぎ座(八分儀座、Octans)は、南天にある星座。日本国内からは観測不可。

地味な星座であまり目立たないが、現在天の南極はこの星座の中にある。南極星として使えるような明るい星はないため、天の南極を知るには南十字座が主に使われる。

八分儀とは、天体観測に使用する道具で、角度45°の扇型をしている。ニコラ・ルイ・ド・ラカーユによって18世紀半ばに設定された。ラカーユは1756年に刊行した星図では l’Octans de Reflexion としていたが、1763年の第2版ではシンプルに Octans に変更した。意味の違いはない。

はちぶんぎ座の恒星

ν星:はちぶんぎ座で最も明るい4等星。
この星は分光連星で、周囲には未確認の太陽系外惑星が一つ発見されている。

σ星:現在、肉眼で見える星では天の南極に最も近いが5.4等と暗いので目立たない。

はちぶんぎ座の位置
はちぶんぎ座の位置
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天の南極にある星座
天の南極にある星座

天の南極天の南極は、地球の地軸と天球とが交わる点のうち南側のもの。南半球にいる観測者からは、すべての天体が天の南極を中心に日周運動をしているように見える。北半球からは見ることが出来ない。地球の南極点が南緯90度であるのと同様に、天の南極の場合は赤緯が-90度となる。

地球の歳差運動に伴い、天の南極の位置は黄道南極を中心にした円を描くように約25900年周期で移動しているように見える。21世紀現在、天の南極ははちぶんぎ座の中にあるが、付近に十分に明るい星がないため南極星にあたる星はない。

各年代の天の南極にある星座、図中の数字が年代
各年代の天の南極にある星座、図中の数字が年代
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半周以上の日周運動を記録することでポラリスも天の北極を中心とした日周運動を描いていることが分かる
半周以上の日周運動を記録することで北極星も天の北極を中心とした日周運動を描いている

天文学においては、地球の歳差運動、すなわち、地球の自転軸がコマの首振り運動のような回転をしているために春分点・秋分点が黄道に沿って少しずつ西向きに移動する現象のことを指して歳差(さいさ)と呼ぶことが多い。この歳差の周期は約25,800年である。

北極星は歳差運動のため、約2万5千年周期で移行し、後述の行程をほぼ同様に繰り返す。ただしそれぞれの恒星の固有運動があるため正確な繰り返しではなく、例えば紀元前58,000年頃にはうしかい座のアルクトゥルスが北極星であった。

後述の「過去・現在・未来の北極星」のうち赤緯89度以上に達するのはポラリスとトゥバンであり、最も天の北極に近づいたのはトゥバンである。
過去の北極星
北極星の固定撮影ベガ(こと座α星)      :紀元前11500年頃
トゥバン(りゅう座α星)   :紀元前2800年頃
コカブ(こぐま座 β星)    :紀元前1100年頃
現在の北極星
ポラリス(こぐま座α星)   :西暦2100年,天の北極に最接近
未来の北極星
エライ(ケフェウス座γ星)  :西暦4100年頃
アルフィルク(ケフェウス座β星):西暦5900年頃
アルデラミン(ケフェウス座α星):西暦7600年頃
デネブ(はくちょう座α星)  :西暦10200年頃
はくちょう座δ星       :西暦11600年頃
ベガ(こと座α星)      :西暦13700年頃
歳差運動

りゅう座α星のトゥバンが北極星であった紀元前2800年頃は、日本の緯度でも南十字星が見えたそうです。次に日本の緯度でも南十字星が見られるようになるのは、西暦7000年頃になりそうです。
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Coalsack Nebula

コールサックの位置コールサック(Caldwell 99)は、南十字座付近に見ることができる全天で最も目立つ暗黒星雲である。天の川を背景として肉眼でもシルエットを確認することができる。日本では石炭袋とも呼ばれる。

コールサックの見た目の大きさはおよそ7度×5度で、一部はケンタウルス座とはえ座に重なる。南半球では有史以前より知られていたが、初めて観測されたのは1499年、ビセンテ・ヤーニェス・ピンソンによってである。アメリゴ・ヴェスプッチにより "il Canopo fosco" と名付けられ、またマゼラン雲と対比して "Macula Magellani" (「マゼランの斑点」の意)あるいは "Black Magellanic Cloud" (「黒マゼラン雲」の意)とも呼ばれた。

1970年、K. Mattila は、コールサックが完全に真っ黒ではなく、星雲が覆っている星の光を反射し、周りの天の川に比べ10%程度の強さで光を放っていることを証明した。コールサックはニュージェネラルカタログに掲載されていない。

コールサック
コールサック
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NGC 4755

NGC4755NGC 4755(Caldwell 94、Melotte 114)は、南十字座にある散開星団である。その美しさからの名で知られる。

みなみじゅうじ座β星の西南方向に位置し、およそ100個ほどの星が集まる若い星団である。赤色超巨星を中心に青白く輝く若い恒星が多数取り囲むその姿は大変美しい。星団の大きさは約20光年。地球からの距離は6,400光年程度と推測される。

1751年から1752年にかけて、南アフリカにおいてニコラ・ルイ・ド・ラカーユにより発見され、南十字座のκ星として登録された。その経緯から南十字座κ星星団(κ Crucis Cluste)とも呼ばれる。宝石箱の名は、ジョン・ハーシェルによって名付けられた。

NGC 4755
NGC 4755
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