望遠鏡の口径と気流について

ここのところ毎日月の写真をアップしている中で、気流が良いとか悪いとか
といった表現が頻繁に出ているのにお気づきの方も多いと思います。
(ちなみに、満月をまたぎましたので今夜の月は明日アップします。)

望遠鏡で星を見る人にとってこの辺の話は当たり前と言えば当たり前なの
ですが、気流の善し悪しや望遠鏡の口径で見え方にどのような差があるのかと
いったことについて今日は解説したいと思います。

よく望遠鏡で星を見るのは、小川のせせらぎの中にある石を見るようなものだ
という表現をします。

目で見てキラキラきれいに輝く星も、望遠鏡を使って高倍率で見ると
チカチカ、メラメラ燃えているかのように見えることが多いです。

私たちの頭の上にある空気の層は常に流れていて、高倍率の望遠鏡にとっては
まさにさざ波の立った水面下を見るようなものと言って良いのです。

ですから高倍率で星を観測しようとするときは、できるだけ気流の流れの
穏やかな時を狙って観測するのがよいと言うことになります。

逆に気流の悪いときは、どんなに性能の良い望遠鏡でも高倍率では全く良く
見えなくなります。

そんなこともあって世界の巨大望遠鏡は空気の薄い4000m級の山の山頂に建設
されていたりするわけです。

また、山の中腹よりも山頂やふもとのほうが、中腹よりも気流がよいとか、
できるだけ高く昇った天頂に近い星のほうが(空気層を通過する距離が短いため)
気流の影響を受けにくいと言ったお約束もあります。

さらに望遠鏡の口径が大きいほど気流の影響を受けやすいという
法則があります。

これは単純に考えても、口径の大きさに比例して分解能(解像度)が高くなる
という原理がありますので、同じ気流の状態でも口径が大きくなるほど
口径分の分解能が発揮できなくなるといった意味で分かり易いのですが、
実は話はもう少し複雑です。

上の図では気流を単純に青い波線で表現しています。

口径が小さいと入射する星からの光の束も小さいため、空気の乱れによる
影響はかなり小さいものです。

しかし、口径が大きくなると光の束は太くなり、空気の乱れの影響がかなり
大きなものになり、星からの光は大きく散乱されることになります。

上の図は断面で描かれているためピンと来ないかも知れませんが、実際には
面積で効いてくるため、口径が倍(5cmが10cm)になれば４倍、４倍(5cmが20cm)
になれば16倍も気流の影響を受けやすくなるということです。

分解能が口径に比例するという二重苦と組み合わさり、口径の大きな望遠鏡
というのは驚くほど、その口径の性能を発揮できる日が少ないものです。

スタパの40cm望遠鏡も100％口径分の見え方をしたのは、この７年間で１～２度
しかありません。

有効最大倍率の400倍以上が使えるのも１年のうち数回程度です。

年間１２０日くらい星を見ていてこの程度ですから、いかに絶望的な状態かが
判ると思います。

経験的には口径の面積に反比例してよく見える日が少なくなるような気が
します。

口径5cm望遠鏡で年間１２０日くらいよく見える日があるとすると、口径40cm
の望遠鏡というのはレンズの面積が６４倍になりますから、年間２日くらい
しかよく見える日がないといった感じです。

こんなふうに書くと、大望遠鏡はいらないという勘違いをされそうですが、
気流が悪いときでも星雲星団など見え方は小口径とは比べものになりません。

あくまでも望遠鏡の分解能を１００％活かすといった意味ですのでお間違えの
なきよう・・・

しつこく月を撮る －その２－

ネタ切れ状態なので今日もしつこく月を撮っています。
(週末なのに・・・、これで曇っていたらどうしましょ )

昨日と同じアイピースにオルソ25mmを使用しています。

雲が多く、雲に隠れたり出たりで気流もかなり悪い状態でした。

何枚も写している中から適当に処理したのがこれ、

どうも写りが悪くスッキリしないので、もう一度写した画像をチェック
し直して、画像処理をやり直したのがこれです。

元画像はそれほど大きく違わないように感じたのですが、処理する過程で
どんどん差が広がって行きます。

ラプトル５０だと口径が小さいのでわりと気流の影響を受けにくく、得られる
画像も比較的粒ぞろいなのですが、それでも気流の悪い日にはたくさん写して
少しでも良い画像を選ぶというのがコツのようです。

Newカメラで月を撮る

昨日紹介したニコンのCoolpixP5100で、さっそく月を撮ってみました。

ロートルのCoolpix995のときと同じ光学系で、赤道儀改造のラプトル５０に
カサイトレーディング扱いのWA18mmデジカメ撮影用アイピースを使用しています。

シーイングが最悪で写りはイマイチですが、とりあえず撮影できることが
わかりました。

週末の夕刻、お客様の食事の準備で忙しい中、１５分でファーストライト
完了という、慌ただしい撮影でした。

お手軽なラプトル５０だからできるワザです。

さて、今日はラプトル５０をモードラ付赤道儀に改造してから初めての
月の撮影でもあります。

今回付けたモータードライブ装置は一定速で動かすだけのもので、微動が
使えないので、扱いには少しコツがいりますが、一度月を捉えれば落ち着いて
撮影に専念できます。

天体を追尾してくれますので、長時間の露光でもブレがないことを活かして、
露出時間を４秒まで延ばして地球照を撮影してみました。

地球照というのは、月から見た地球が満月のように丸く輝いているときに、
太陽に照らされていない部分が見える現象で、地球に照らされて見えることから
地球照といいます。

地球から見て月が細いときほど、月から見た地球は丸く太って見えるので、
太陽に照らされていない部分の月がぼんやり浮き上がって見えます。

肉眼ではわりと見えるのですが、写真に撮ろうと思えばスローシャッターが
必要で、モードラ付の望遠鏡でないと撮影できないというわけです。

オライオン社のミニＥＱ赤道儀を試す －その３－

秋は空の色が毎日変わって本当に不思議です・・・

さて、ミニＥＱ赤道儀のラプトル改造が一段落したところで、もう一つの
目標であった｢一眼デジ用赤道儀｣としての性能を確認しました。

ご存じの用に星は日周運動で一日にひとまわりします。(もちろん地球が
回転しているからですが・・・)

ところが、暗い星を撮影するためには長時間露出と言って、シャッターを
開いたままにして(少なくとも数秒から数分)光を蓄積してやる必要があります。

このためカメラを固定した状態で長時間露出をすれば星が動いて線を引く
ように写ることになります。

あまり線が長くなると星座の形がわかりにくくなりますし、星が動いてしまう
ということは、光が蓄積されなくなるので、ある一定以下の明るさの星は、
いくら長時間露出しても写らなくなります。

カメラレンズの焦点距離にもよりますが星を点に写し、星座の形を自然に
表現しようと思うと、３０秒くらいの露光が限度になることが多いです。

上の写真はEosX2(ISO800)にtamron17-50mm(F2.8、17mm)で３０秒露光した
ものです。

星座の分かるかたはオリオン座と冬の大三角が写っているのがすぐにわかると
思います。

わりと広角(35mmカメラ換算27mm)での撮影ですので、トリミングをしていない
状態では、星がほぼ点に写っているように見えます。

でも中心部を拡大すると、ご覧のように星が延びて写っていて、充分に星の
光が蓄積されていないことがわかります。

そこで赤道儀の登場です。

赤道儀は星の動きを追尾して、望遠鏡でとらえた星を長時間追いかけるための
装置ですが、これにカメラを載せれば星を点に写すことができるわけです。

ひとくちに赤道儀と言っても本当にピンキリですが、キリのほうでも自動追尾
装置が付くと３万円以上します。(ある程度汎用性を考えるとすぐに１０万円超
の世界です。)

このミニＥＱ赤道儀はモードラ付一式(送料込み)で１万５千円を切りますので、
これでそこそこの写真が撮れたら｢上等｣というのが私の目論見でした。

で、ミニＥＱ赤道儀にカメラを載せて上の写真と同じ条件で、露出を６０秒に
延ばして撮影した写真の中心部がこれ・・・

カメラ固定で３０秒のときより格段に暗い星まで写っているのがわかると
思います。

極軸合わせ(赤道儀の場合これをしっかり合わせないと使い物にならない
というのが一般論ですが・・)はかなりいい加減ですし(だって、極軸望遠鏡
付いてないし・・)、追尾精度(＝モータの速度調整)もかなりいい加減ですが、
この条件ですと２分くらいまでは、ほとんど星を点像にとらえることが
できます。

２分も露出すると、全く目に見えないような暗い星まで写って、かなり圧巻な
できになります。

スタパの場合、この条件(ISO感度：800、絞り値：2.8)ですと、これ以上
露出時間を延ばしてもバックの空が明るくなりすぎて、暗い星が埋もれて
しまうため、赤道儀の性能としてはこれで｢上等｣と思います。

まあ、欲を言えばキリがなくてもっと精度や剛性が欲しいということになり
ますが、星座の写真を気楽に撮るための機械としては狙い通りの性能で、
大満足です。

ラプトル５０ 改造講座 第７弾 (ラプトル赤道儀化計画 －その３－)

昨晩は雲海が出て下界の光を遮ってくれたため、年に何度とない最高の星空
でした。

一夜明けて、真っ青な青空に紅葉がまぶしかったです。

さて、米オライオン社のミニＥＱ赤道儀を詳しく紹介しましたが、いよいよ
ラプトル５０の純正三脚に載せるため改造をしました。

といってもそれほどたいした作業ではなく、ラプトル用三脚架台の
固定用ねじ穴(6.5mm径)をミニＥＱ固定用のＭ１０ネジが通るように広げて、
収まりよく固定できるように角座を２枚とつまみ付きネジを用意したくらいで
(全て手持ちの材料で何とかなったこともあり)、１時間とかからない
作業でした。

モードラのスピード調整が面倒かと思ったのですが、実際に使ってみると
｢ああ、ちょっと遅れたからもう少し早く｣とか｢今度は進みすぎたから、
もう少し遅く｣などと、のぞいているうちに１０分ぐらいは視野内に留めて
おくくらいの調整はすぐに慣れてしまいます。

実際に１００倍くらいの倍率だと視野中心に持ってきても、モードラ無しだと
１分もしないうちに日周運動で視野の外に動いてしまいます。

１００倍の倍率で１０分視野に留めておくレベルの追尾精度でも、眼視観測では
充分落ち着いて観察することができます。

月・惑星の拡大撮影にしても、日周運動によるブレを大幅(約１０倍)に抑える
ことができるわけで、１０倍のシャッタースピードを使うことができることに
なります。

という訳でこのミニＥＱ赤道儀を導入することにより｢ラプトル赤道儀化計画｣
の目的はほぼ達成できたといえます。

今後、このセットで いろいろ遊んでみたいと思います。

ところで、今回はミニＥＱ赤道儀のカメラ用ネジで改造ラプトルの鏡筒を
取り付けましたが、ミニＥＱ赤道儀にはラプトル５０鏡筒を無改造で載せる
ことが可能です。

鏡筒の接眼部側の固定ネジを赤道儀の筒先よりの穴にに固定し、留まっていない
接眼部側はヒモで縛るという荒技ですが、固定バンドなどをうまく使えば
充分実用になると思います。

ラプトル５０側の改造を良しとしないかたにはお奨めですネ。

オライオン社のミニＥＱ赤道儀を試す －その２－

昨日の続きです。

さて、たいへん単純な構造で、それだけに(？、モードラが大きくて干渉がある
ことをのぞけば）大きな欠陥の見あたらない、素直な製品だと思います。

実はこの製品、もちろん中国でも大手のＯＥＭメーカーの製品のようです。

今日は付属アクセサリーのモードラについて紹介したいと思います。

今回購入したのは｢コードレスタイプ｣というもので、モータ、制御回路、電池
がオールインワンになったタイプです。

現在国内で流通しているタイプの増減速の操作ボックスが別になったタイプ
とは発想が大きく異なり、とりあえず視野内にしばらく天体を留めていて
くれれば良い・・・というような製品です。

ガイド精度がどうしたとか、常にぴったりセンターになるよう調整したいと
いう用途には全く不向きです。

でも、眼視でじっくり一つの天体を観察したいという、私のような用途には
これで充分です。

取り扱いは至って簡単、フロントパネルのつまみ付きネジ２本を外すと、
カバーが外れますので、電池(006Pタイプ)を入れ、電源スイッチを入れれば
それでおしまい。

回転速度はスピードコントロールボリウムで調整します。
(だいたい1/2～３倍速くらい、電池の電圧で変化するようです。)

｢ボリウムをこの位置に合わせなさい｣というような、きっちりしたものはなく、
｢天体の動きを見ながら調節して下さい｣というようなかなりアバウトなものです。

新品の電池で３５時間使用できるそうですが、スピードが遅くなったら
電池の交換時期だそうです。

何とも几帳面な人には不向きな感じですが、何もしなければ２～３分で
視野外に動いてしまう天体を、５～１０分楽に留めておくことができます。

日本人の一般的な性格から言うと、微調整ができない、精度が悪いというのは
受け入れられないかも知れません。(実はアメリカ人もそうみたいで・・・)

米オライオン社のサイトではすでにラインナップから外されていました。

輸入元のジズコさんでも近いうちに取り扱いが終わると思いますので、
どうしてもこの製品(コードレスモードラ)が欲しいかたは急いだほうが
良いかも知れません。

安さが魅力(5670円)だったのですが、一般タイプ(8190円)のほうは残る
ようですので機能的にはそれほど困らないと思います。

さて、ラプトルの赤道儀化においてモードラ付に私がこだわったのは、
天体写真への応用を考慮してのことです。

もちろんラプトルでの写真撮影において、自動追尾ができれば拡大率が
大きく(＝暗く)なった天体をスローシャッターで写すことができますので、
月や惑星の拡大撮影が可能になるのですが・・・

この赤道儀に直にカメラを載せて、星座や星景写真を撮るのに応用が利く
と考えています。

最近の一眼デジは性能がよいので、３０秒から１分も露光をかければ
星座の写真を楽に写すことができるようになってきています。

ただ、３０秒でもよほどの広角レンズでもない限り、星は日周運動で点には
写ってくれず、少し延びた線になります。

標準レンズレベルで１分前後、星が点に写ってくれるようになれば、
星座写真や星景写真にはうってつけといえます。

もちろんこういったチープな赤道儀にこだわらなくても、従来からある赤道儀に
載せれば全く問題なく撮影できますし、最近ではそういった用途に限定した、
｢デジカメ用赤道儀｣といったジャンルの製品も発売されています。

でも従来の赤道儀は重くて大きいですし、｢デジカメ用赤道儀｣は一声３万円
というのが相場で、それだけのために購入するのはちょっとためらいます。

ラプトル用赤道儀が｢デジカメ用赤道儀｣と共用できれば、安価にお手軽
天体写真が実現できるのでは？という目論見です。

国内でこのようなライトウエイトの入門用＆デジカメ用の赤道儀を、
ぜひ発売して欲しいものです。(できればモードラ付き２万円以下で)

さて、ここのところ、天候不順＆多忙でじっくりテストできるのはしばらく先に
なりそうですが、結果が出ましたらまたお知らせしたいと思います。

オライオン社のミニＥＱ赤道儀を試す

一昨日から紹介しているミニＥＱ赤道儀、今日はインプレをメインに書きます。

赤道儀本体については日本語の取説がついていて、組立かたや使い方について
親切に解説されていますので、初心者のかたが購入してもそれほど困ることは
ないでしょう。

モードラは英文の取説のみですが、取付については取説の写真を見ながら
行えば、これもそれほど難しくないと思います。

ただ、手動微動との切り替え(実質不可)の説明や、追尾速度の調整などに
ついては、しっかり英文を読まないと初心者はまごつくかも知れません。

(私も英語は全く苦手なのですが、アメリカ オライオン社のサイトにPDF版の
取説がアップされていたので、ダウンロードしてからわかりにくいところを
翻訳ソフトで翻訳して何とかなりました。　)

赤経微動は歯数９６のウォームホイル式、赤緯微動はバネ式のタンジェント
スクリュー式で、可動範囲は約３０度です。

クランプは赤経・赤緯とも軸にネジを締め付けるタイプで、クランプには
うちわネジが使われています。

固定する力は弱いのですが、機械にあまり負担を掛けないためには、
このくらいで良いのかも知れません。

卓上三脚架台と赤道儀部は１０ミリのつまみ付きボルトで止められています
ので、他の三脚に取り付ける改造はわりと簡単にできそうです。

鏡筒取付部はカメラネジ対応のアダプターが付いていて、カメラはもちろん
カメラネジの付いた望遠鏡を簡単に取り付けることができます。

取付ピッチ約７５mmのネジ止め(Ｍ６程度)で直づけも可能です。

使用してすぐに気付いたのは、ラプトル鏡筒など軽い鏡筒を載せた状態では
バランスウエイトの位置が高くてモードラにぶつかり、思う方向に望遠鏡が
向けられないという問題でした。

手持ちの軽いウエイトと交換すると干渉がなくなり大幅に鏡筒を振り回せる
範囲が広がります。

写真は太陽専用望遠鏡｢みかん」を取り付けて見たところですが、軽いウエイト
を持っていないかたは工夫が必要です。

使ってみると赤経方向にわりと大きなガタがありました。

ウォーム・ホイルのかみ合わせが甘いための、バックラッシュが原因でした。

写真下側のウォームギアハウジングの取付ネジを緩めてホイル側に押しつけて
からネジを締め直したところ、ガタはほとんどなくなりました。

構造が単純なこともあり、微動が重くなることもありません。

この大きさの赤道儀にしては非常にガタが少なく、たいへん安定したもの
だと思います。

ちなみに、これまで改造ラプトルに使用していた赤道儀は、調整できない
赤緯方向のガタがありましたし、クランプの締め具合で望遠鏡の向きが変わる
という嫌らしいクセがありました。

この赤道儀にはそういった嫌らしいクセがなく、たいへん快適に使うことが
できます。(もちろん軽い鏡筒を使うという前提ですが・・・)

続く

ラプトル５０ 改造講座 第７弾 (ラプトル赤道儀化計画 －その２－)

という訳で(昨日の続きですが)、久々にラプトル５０改造講座の続きです。

ラプトル５０をなぜ赤道儀に改造したいかということについては10/3の記事で
書きましたので、ここでは改めて解説しません。

手持ちの簡易赤道儀にラプトル５０を載せると、格段に操作性が向上して、
月面写真などもとても楽チンに撮れるようになりました。

また、安定性も向上して高倍率でもじっくり天体の観察ができるようにも
なりました。

赤道儀に改造してもラプトル５０の機動性が損なわれませんし、
個人的には良いことずくめでした。

ただ、10/3の記事で紹介した赤道儀は現在流通していない製品でしたので
誰でも入手できるカタログモデルを推奨することが必要と考えました。

また、その他の要件として、モータードライブによる自動追尾(以下モードラ)を
標準部品として追加できて、できるだけ安いものというのが条件となります。

で、行きついたのが昨日紹介したオライオン社のミニＥＱ赤道儀(7980円＝
何とラプトル５０と同じ価格)です。

モードラもコードレス型(5670円)の簡易形と、一般型(8190円：コントロール
ボックス付)の２タイプが用意されています。

今回はコードレス形も合わせて購入。送料込みで14700円でした。

少し予算オーバーでしたが、国内メーカーのモードラ付赤道儀を考えれば
半分以下の価格だと思います。

注文してから届くまで１ヶ月以上の時間がかかるのは少し閉口ですが、
注文を受けてから米国に発注するジズコ社のシステム上どうにもなりません。

早速、ラプトル５０の鏡筒を載せてみました。

卓上タイプながら、接眼側がヘビーな改造ラプトルではちょうど良い感じで
使えそうです。

この赤道儀には卓上タイプと通常の三脚タイプが用意されていますので、
三脚タイプを買っても良かったのですが、やはりラプトルの三脚を活かし
たかったので今回はあえて卓上型を選んでいます。

早いところ改造して、改造ラプトルの最終形に持って行きたいところですが、
せっかくのですので(何が？)、ミニＥＱ赤道儀のインプレを次回以降に
紹介したいと思います。

アトラス６０で月を撮る

昨夜は下限に近づいた月の写真を撮るためちょっと夜更かし・・・

朝にはその月が西空に見えていました。

さて、ここのところラプトル５０で思いのほか月が良く撮れるので、
アトラス６０ではどうだろう？と思い、撮り比べてみることにしました。

アトラス６０の純正のままでも良かったのですが、赤道儀のほうが
写真撮影には何かと便利なため、ラプトルが載っている簡易赤道儀に
アトラスを載せて換えてみました。

アトラスの鏡筒取付ネジが、なぜかミザールの簡易アリガタ金具にドンピシャ
だったので剛性不足(線で受けずに２点で加重を受けるため)は承知で、
そのまま付けてみました。

ラプトルよりもかなりトップヘビーになってあまり安定性はないので
普段使いにするにはちょっと不安がよぎりますが、テスト撮影のため
とりあえず｢よし｣としました。

で、写したのがこちら

ラプトルでの写真はこちら

ちょっと見ただけではほとんど違いがわからないかも知れません。

でも、拡大してよ～く見るとやはり上のアトラスのほうが気持ち解像度が
高くなっているように見えます。

処理の違いもあるので一概に言えないのですが、口径分の仕事を
してくれているといった感じです。

ただ先日も書きましたが、口径が大きくなっている分、写真の歩留まりが
悪くなっているのも事実です。

実はたくさん写したなかでラプトルより良く写っているのはこの１カット
のみでした。

ラプトルの写真がわりとつぶが揃っているのに、アトラスの写真はでき不出来
が激しい訳です。

たった1cm(20%)の違いなのに、こんなに違うなんて改めて驚きです。

いやー、天体写真も予想外に奥が深いです。

しつこくラプトルで月を撮る －その２－

スタパの敷地内からは八ヶ岳を眺めることはできないのですが、
スタパの前の畑の向こう側に行くと、八ヶ岳をバックにスタパの建物が
いい感じに眺められます。

今日は八ヶ岳の主峰｢赤岳｣がその名の通り赤く見えていました。


さて、今日もラプトルで月を撮りました。(ほとんど惰性・・・ )

あまりシーイングが良くなくても口径5cmのラプトル５０ですとわりと
コンスタントにレベルのそろった月の写真を写すことができます。

40cmの望遠鏡で撮ってこの程度の写りですと、恥ずかしくて表には
出せないのですが、気流の状態によっては、このレベルでさえも写せなく
なってしまいます。

口径が大きくなると、口径なりの性能を出せるコンディションに出会える
チャンスが少なくなりますので、なかなかできの良い写真を撮ることが
難しくなります。

そういった意味で月の写真を撮るとがっかりすることが多かったのですが、
ラプトル５０で写していると、コンスタントにレベルのそろった写真が
撮れるのでがっかりしません。

その辺も、つい(惰性でも)毎日晴れていれば月を写したくなってしまう
魅力の秘密かも知れません。