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蝶番型簡易赤道儀の基本構造は、写真のとおりです。単純です(笑)


星は、24時間で360度回転する(※)。
　※正確には、360度回転するのは23時間56分4秒ですが、判り易さから24時間として説明します。

ということは、
1時間では、15度(360度÷24時間)星が移動することになります。
ということは、
1分間では、0.25度(15度÷60分)星が移動することとなります 。

簡易赤道儀では、星の移動スピードの1分間に0.25度を、どのように正確に追いかけるかが、最大のポイントです。
正確に追いかけるために、ネジを利用しています。
ネジは、1回転させると、「おねじ」と「めねじ」の間隔が、一定で変化します。これが「ピッチ」と呼ばれています。

ネジのピッチは、JIS規格で左のとおり定められている。このピッチを利用して、星のスピードとあわせるようにしています。1分間でのピッチの移動距離を角度に置き換えようとするものです。


M6のネジを利用する場合として、設計したものがトップ画像です。1分間に1mm高くなることで、0.25度動くものです。

蝶番とネジの間隔のLの長さが最重要で、三角関数で求める必要があるのですが、面倒なので229.2mmを覚えておけば、他のネジでも応用可能です。
例えば、M5のネジを利用する場合には、229.2mm×0.8＝183.4mmとなります。

つまり、「蝶番から229.2mm」のところに、「M6ネジ」を取り付けて、「1分間に1回転」させると、ネジが回すことで上の板が「1mm」持ち上げられますので、蝶番の角度としては「0.25度」動くことになります。これで星の動くスピードと合わせられた事になります。

以上が、星を追いかける構造です。

このほか、簡易赤道儀を三脚に取り付けるナット、簡易赤道儀にカメラ(自由雲台)を取り付けるネジがあれば、蝶番型簡易赤道儀の完成です。

簡易赤道儀を三脚に取り付けて、蝶番の向きを、天の北極に向けて、自由雲台とカメラを取り付けて、撮影準備が完了です。

カメラのレンズは、焦点距離35mm程度を利用して、ISO感度を1600にして、シャッター時間を30秒にセットして、絞りをF8程度にして、明るい星が見えるほうにカメラを向けて、ピントをマニュアルにして無限遠(∞)にして、シャッターを切り、簡易赤道儀のネジを1分間に1周するように手で回してください。

たぶん、星座の写真が撮れていますよ♪

比較的簡単に撮影は出来るのですが、簡易赤道儀はガタや揺れに対して弱いので、長時間の露出や長焦点レンズでの撮影の場合には追加対策が必要です。また蝶番を天の北極に向けるのも、正確に合わせるにはそれなりの工夫が必要になります。
ここいらへんの工夫に試行錯誤を積み重ねてきたところで、次回に書かせていただきます。

ここまでは、判りましたでしょうか?

ポタ赤＝ポータブル赤道儀ということです。
ポタ赤の一例を紹介すると、写真の三脚の上に載っている白い箱が、ポータブル赤道儀でして、ナノトラッカーという商品で2万円弱で購入できるようです(たぶん現在最も安い機種です)。黒い自由雲台にミラーレスカメラと思われるカメラを搭載しています。
本格的な赤道儀と、ポタ赤と呼ばれる機種(ナノトラッカー以外にも、4万円前後の機種が多数ある)との機能の違いとしては、小型で携帯性が優れ、かつ低価格です。その代わり機能は制約を受けることとなります。制約を受ける内容としては、積載するカメラの重量は、少なくなります。このナノトラッカーの場合2Kg以下のようですが、本格的な赤道儀は、望遠鏡とは別に5Kg程度はカメラなどを搭載できるはずです。また、駆動の精度もこちらは脆弱で、極軸の調整の精度が上げ難いという面もあると思いますが、構造が本格的な赤道儀に比べると小型で脆弱なためカメラアングルによる重心のズレに対する許容量が小さく、ブレが生じやすいので、レンズの焦点距離が100mmを超えると数分しか追尾が出来ない機種が多いように思います。
しかし、焦点距離が50mm以下のレンズで、ISOを1600とかに高めて、5分程度の撮影なら、極軸調整がある程度出来ていれば、充分な能力があり、軽量であるということと相まって、徒歩でしか行けない山奥まで、携行することが容易となり、星撮影の最大重要事項である「暗い空」の地に赤道儀を持ち込むことが可能となっています。
このナノトラッカーは、どうやって星の動きを止めるかというと、白い本体の上に黒い自由雲台とカメラが載っていますが、まず自由雲台の先端を天の北極方面(赤い線)に向くように調整して(写真の場合は、右上に天の北極があるケース)、次にナノトラッカーに内蔵されているモーターで、自由雲台を星の移動スピードでクルクル回転(青い線)させています。写真の場合カメラは東の空の星を撮影している設定です。
ポータブル赤道儀には、詳細の説明は省略しますが、機種によって違いますが、地球の南半球に持って行っても使えるように、モーターが逆回転するもの、極軸調整のためにモーターを高速回転できるもの、逆にモーターを低速回転させて、地上の風景と星の両方が撮影しやくするものなど、結構多機能です。

左の写真は、ナノトラッカーで追尾撮影したもののようです(18mmレンズ、180秒、夏の天の川(牽牛と織姫星・・・ネットで拾い画像)。


では、次に本題の簡易赤道儀とは何か?
星座写真を撮影するためという基本はポタ赤と同様で、簡易赤道儀とポタ赤の定義の公式の見解はないと思いますが、サンクラのブログの中では「2枚の板を利用した自作赤道儀」とします。簡易赤道儀は、ポタ赤と同様に、ベランダとか、庭先で手軽に利用できるとともに、軽さを生かして、星の撮影旅行に適していると思います。しかし、機能的にはポタ赤にも及ばないものですが、ポタ赤以上に機能を限定して、星座撮影に特化したものだと思っています。
ネット内で見る簡易赤道儀の形式は、主に2種類だと思います。
こちらは、写真にありますように、2枚の板を「蝶番＝ちょうつがい」で上下に動くようにして、ちょうつがいの先端を「天の北極」の方向に合わせて、下からネジを回して、星の動きのスピードで板を持ち上げていくことにより、星の動きを止めようとするものです(蝶番型) 。

こちらも、主要部品は、2枚の板とネジなのですが、こちらはちょうつがいでなく、ネジで2枚の板を押さえて、ネジの先端を天の北極の方向に合わせて、横からネジで押すことにより、上の板をすべるように回転させて、星の動きを止めようとするものです(回転型) 。

「蝶番型」「回転型」どっちが良い?
サンクラは、蝶番型を主に取り組んできていますが、回転型も作ったことがあります(3号機)。
蝶番型の方が、①作るのが簡単で、工作精度を出せる。②天の北極への向きの調整が合わせやすい。③カメラの搭載が楽。と思い込んでいることによります(笑)

次回は蝶番型簡易赤道儀の説明をします。

今回は、本格的な赤道儀とは、どう言ったものかを見て行きたいと思います。

写真は、屈折望遠鏡(白い筒)を搭載したドイツ式赤道儀に専用のアルミ三脚を組み合わせたものです。 屈折望遠鏡のレンズの大きさやレンズの材質などで、お値段が大きく変わりますが、廉価版のアクロマートレンズという種類の直径80mmぐらいと赤道儀・三脚などのセットで10万円前後かと思います。
この望遠鏡で、月や木星・土星などや、主な星雲・星団は充分に見えますし、カメラ雲台を取り付けて星座の写真を撮影することもできます。

さて、赤道儀の役割は、星を止めることです。星を止めるには、どうしたら良いかですが、それは単純に「星の動きに合わせて動かせば良い」の一言です(レースカーの流し撮りと同じ)。
この星の動きに合わせると言うのが難しいので、星の動く方向に動き合わせることに特化にした道具が赤道儀なのです。
赤道儀は単純な上下・左右の動きとは異なり、前回の「星は動く」で見た写真のように、円に動くような構造となっています。
上の写真で赤道儀を説明しますと、①「赤経軸」という矢印が左上に伸びていますが、これを右下の上下軸と、左右軸を動かすことにより、天の北極(前回の写真の中心)の方向に合わせる(これを「極軸を合わせる」という。)機能が付いている。②極軸を合わせられたら、写真に青い上下に円を描く矢印のように、星の移動スピードと同じ(24時間で360度＝1時間で15度＝1分で0.25度)に、赤経軸を回すことで、星が止められます。地球儀をゆっくりと回すのと同じ感じです。
本格的な赤道儀には、極軸を合わせることが容易になるように、赤経軸の中心に小さな望遠鏡(極軸望遠鏡)を入れて、その視野に北極星を利用して、赤経軸を天の北極の向きに合わせられる様な線が書き込まれたものが付属しておりスピーディに極軸合わせができるようにしており、また赤経軸を回すのには、モーターを歯車等を利用して、星の動くスピードに調整しています、廉価型の赤道儀には、モーターが付属しておらず、手でノブをゆっくりと回すことで、赤経軸を回転させることとなります。
本格赤道儀は、上記のような機能に加えて、当然金属で作られており堅牢で、また左下にありますように「重り」でバランスをとるようになっているため、天体望遠鏡の最大の敵であるガタ付き＝揺れ＝写真のブレが最小限になるように工夫されています。

しかしながら、堅牢さなどとの引き換えに重量が重たくなりますし、値段が高くなります(笑)

次回は、コンパクト赤道儀、簡易赤道儀について、書きます。

サンクラの自己満足100%の「簡易赤道儀」の製作ブログが、判り辛い・チンプンカンプンだ～という声がありましたので、「簡易赤道儀への道」と題して、解説ブログの連載をしていくこととします。
興味の無い方は、当然スルーしてください。

写真は、北の空をシャッターを開きっぱなしで、たぶん2時間ぐらい撮影したものと思われます(ネットで拾った写真ですorz)。
星が動いているように見えますが、事実としては、「星は動いていませんで、地球が自転している」ため「星が動いてるように見える」で、天動説・地動説そのものですね(笑)
今回の解説では、星が動いているという天動説的に書いていくほうが判りやすいと思いますので、そうします。そのほかの点でも、判り易さを優先して、正確性を欠いている部分があることをご容赦ください。

写真は、星の動きが線として写ったものです。この写真で注目して欲しい点が2箇所あります。
①写真の回転している星の中心には、明るい星が無い。
②中心から離れると、星の軌跡が長くなる。

①回転の中心のちょっと右上(2mmぐらい2時方向)に、明るい星がありますが、これが「北極星」です。
回転の中心が「天の北極」になります。
北極星は天の北極から、約0.7度ほどズレています。このズレは、満月の1個半分になります。
一般的に、北極星を中心に星が回っていると思われていますが、若干のズレがあるということで、このズレも補正して、簡易赤道儀で写真を撮影することを最終目的としています。
②星は、1日で1回転します。言い換えれば24時間で360度回るということです。
写真は2時間の撮影とすると、360度÷24時間×2時間＝30度　となりますので、星の軌跡は、30度分星が移動したということとなります。
地球儀を思い起こしてください。北極と南極に支えがあり、クルクルと回せることが出来ますが、星の動きは、地球儀に描かれている国々の同じで、北極や南極に近い国々はゆっくり動きますが、赤道付近の国々は、早く動くこととなり、星の動きも、これと同じ感じです。
つまり、動く「速度」は、場所によって異なりますが、動いている「角度」は同じです。
写真で言えば、星の軌跡の長さは異なりますが、全ての星が2時間で30度動いていることになります。

赤道儀の目的は、この星の動きをいわば「止める」ことです。

自動車レースで高速で走っているレースカーを撮影する場合、カメラでレースーカーを追いかけて撮影するいわゆる「流し撮り」して、クルマをはっきり写るようにしていますが、それと同様にカメラを星の動きに合わせて動かして「星を流し撮り」する道具が赤道儀です。
星は大変暗い被写体ですので、流し撮りをすることでシャッターを長く開け、明るさを蓄積することにより、より鮮明でたくさんの星の撮影が可能となります。

「簡易」赤道儀としているのは、当然「本格的」な赤道儀があるのですが、本格赤道儀に比べて、価格を安く作ったり、精度がそれなりであったり、コンパクトであったり、といったモノと思ってください。

次回は「本格的」赤道儀を説明しますね。

ニコンD50 105mmMICROレンズ
F9 1/250s　ISO200