望遠鏡の基本性能

口径

「この天体望遠鏡は何倍ですか？」と聞く人がいます。
天体望遠鏡の性能は倍率で決まると思っているからでしょう。
ところが、この質問は正しい質問とは言えません。
望遠鏡にとっては、倍率よりも、対物レンズ(または対物鏡)の直径の方が重要だからです。

倍率は接眼レンズ(アイピース)を交換することによって変えられます。

対物レンズ(または対物鏡)の直径を口径といいます。
一般に口径が大きいほうが、性能が優れます。

口径が大きいということは、レンズが大きいということです。
レンズが大きいと、こんなメリットがあります。

• より暗い星まで観測できる。(極限等級)
• より細かい部分まで観測できる。(分解能)
• より拡大できる。(倍率)

極限等級

レンズが大きければ、それだけより多くの光を集めることができます。
つまり、より暗い星まで見ることができるのです。

町明かりのない、きれいな星空では、肉眼で６等星まで見えます。
空には、６等星よりも暗い星がたくさんあります。
ただ、肉眼で見えないだけなのです。

たとえば、口径6センチの望遠鏡でみれば、11等星まで見ることができます。
望遠鏡で見ることのできる最も暗い星を、極限等級といいます。
口径が大きいほど、極限等級は暗くなります。

分解能

レンズが大きければ、それだけより細か部分まで見ることができます。
つまり、より詳しく観測できるのです。
どこまで細かく見えるかを「分解能」といいます。

分解能はちょっと理解しにくい言葉です。
月面のクレーターを例にして説明しましょう。

月面は、たくさんのクレーターで覆われています。
大きいクレーターもあれば、小さいクレーターもあります。
口径6センチの天体望遠鏡で見ると、直径10キロのクレーターまで観測できますが、それより小さいクレーターは見えません。
もっと大きい、口径10センチの天体望遠鏡で見れば、直径8キロのクレーターまで観測できます。

肉眼では一つの星に見えても、天体望遠鏡で見ると二つに分かれて見える星があります。このような星を二重星といいます。
二つの星が接近しあっているので、肉眼では一つの星に見えてしまいます。
しかし、天体望遠鏡は肉眼以上に分解能が高いので、二つの星に分解することができるのです。

分解能は角度で表します。
1度よりも小さい角度を次のように表します。

• 1度の60分の1を「1分」といい｢1'｣と書く
• 1分の60分の1を「1秒」といい｢1"｣と書く

「秒」や「分」が出てきますが、時間の単位ではありません。間違えないようにしましょう。

分解能が高いということは、より小さい角度まで分離してみることができます。

倍率

拡大の度合いを倍率といいます。
倍率は接眼レンズ(アイピース)を交換することによって変えることができます。

対物レンズの焦点距離を、接眼レンズの焦点距離で割った値が、倍率です。
焦点距離が1000ミリの対物レンズに、10ミリの接眼レンズを組み合わせると100倍になります。

焦点距離の短い接眼レンズを用いれば、いくらでも高い倍率がだせそうですが、それはできません。
分解能を超えて拡大すると像がぼやけます。
分解能よりも細かい部分は拡大できないからです。

口径の２倍程度が出せる倍率の限界です。
口径60ミリの望遠鏡であれば、120倍程度が限界です。

焦点距離f

レンズ中心から焦点までの長さを焦点距離といいます。
一般に焦点距離は「f」で表します。

天体望遠鏡の鏡筒を見て、「f=800」と書かれていたら、その天体望遠鏡の焦点距離は800mm(80cm)ということです。

対物レンズの焦点距離を、接眼レンズの焦点距離で割った値が、天体望遠鏡の倍率です。
焦点距離：800mmの天体望遠鏡に、焦点距離：20mmの接眼レンズを使用すると、40倍（800mm÷20mm=40）になります。

より高い倍率を出すためには、より焦点距離の長い対物レンズが必要です。
しかし、対物レンズの焦点距離が長くなると、像が暗くなります。
また、低倍率が得にくくなるので、目標の天体を視野内に導入しにくくなります。

口径比F(F値)

焦点距離が長いと像が暗くなります。
像の明るさの度合いを示す値が口径比です。口径比はFで表します。
焦点距離fを口径Ｄで割った値が、口径比Fです。F値ともいいます。

口径：100mm(10cm)、焦点距離：800mmの対物レンズの場合、口径比は、F=8(800mm÷100mm=8)になります。

口径が同じでも、F値が異なれば、望遠鏡の特性も変わってきます。

繰り返しになりますが、分解能を超えた倍率では像がぼやけます。
分解能よりも細かい部分は拡大できないからです。

口径の２倍程度が出せる倍率の限界です。
口径60ミリの望遠鏡であれば、120倍程度が限界です。

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