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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。また、電磁波を捕える方式による分類では、反射式望遠鏡と屈折式望遠鏡がある。

電磁波の波長により、可視光で観測するもの、短波・長波などの電波で観測する物などがある。また、可視光でもフィールドでの観測を目的とした物にはフィールドスコープ、ナイトスコープ、双眼鏡などがある。また、地球の衛星軌道上にも衛星を使った望遠鏡が稼動中。今後は、惑星軌道系にも、宇宙観測を目的にした望遠鏡が稼動する予定。

◆ 概論

光子、ニュートリノ、重力子としての粒子及び電磁波、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、粒子の検出装置も狭義の望遠鏡とする事がある。

◆ 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。これは一眼レフ方式のカメラのファインダーと同じ構造である。望遠レンズのように焦点距離が長い対物レンズを使うと、大きな像が得られる。接眼レンズを凸レンズにすれば倒立像となるが、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メインパーツはその光学系である。光学系の個々のパーツ(光学素子:レンズや反射鏡など)を支える機構を「光学系支持機構」と呼ぶ。光学系支持機構には、望遠鏡の姿勢変化、温度変化、風向・風速の変化などが起こっても光学素子にゆがみ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ることができる。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比)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。例えば、岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡(1959年製作)の主鏡はF比4.9であるが、すばる望遠鏡(1999年製作)では主鏡F比は1.8となっている。

◆ 歴史

ナポリのジャンバッティスタ・デッラ・ポルタ(Giambattista della Porta 1535年 ? 1615年)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(このことはヨハネス・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ツァハリアス・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(ハンス・リパシューとも、Hans Lippershey 1570年 ? 1619年)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 (イングランド王)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

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