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02 太陽 

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2.太陽の投影 

 (1)太陽は危険へ戻る

 

(2)ピンホールカメラ(針穴写真機)の原理を利用した投影へ戻る

 

(3)鏡を使った日食の投影へ戻る

 

  (4)鏡を使った投影装置の改良

    手鏡から光学平面鏡へ

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従来の投影装置

 つまり、手鏡を使い、約30m先の壁に投影したところです。

 絞りを付けると、この距離では暗くなるため、絞りを外してみました。

image004

 

太陽の像を拡大してみると、随分にじんでしまっています。

原因は2つで、

 ★反射面がガラスの後ろにあることと、

 ★鏡面のひづみが長距離の投影では問題

になることです。

 

そこで、価格は手鏡の100倍以上もしますが、光学平面鏡を発注することにしました。

光学平面鏡とは、一眼レフカメラのシャッターや天頂ミラーに付いている鏡の事です。

手鏡との違いは、    

a) 反射面

手鏡では、汚れを落としやすいように、ガラスの裏側についています。

光学平面鏡ではガラスの前、つまり、被写体側に付いています。

b) 表面の加工精度

手鏡では、数十cmの距離から覗き込んだ、1倍の像が得られれば良い精度

光学平面鏡では、天体望遠鏡で星を数百倍にしても、はっきり見える精度

C) 価格

手鏡は、枠もスタンドもついていて、100円からあります。

光学平面鏡は、手鏡程度の大きさで、送料税込みで11,350

さらに、それを支える枠の材料が数千円、

すべて自分で加工しなくてはなりません。発注すれば多分数万円かかります。

もちろん、家内に相談したら、絶対に手に入りません。しかし、隠してはおけませんので、

その対策費も予算には入れておかないといけません。・・・・・さて、その成果は、

 

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何ということか・・・・

予想したことではありますが、

 材料費の節約と加工時間短縮のため、ラワン材の枠で固定してみると、やはり、ひどいことになりました。

 湿度や温度の変化でラワン材も少し曲がります。

 そのため、太陽の像も伸びて曲がりました。

image008

 ジュラルミンとアルミで枠を作り直しました。

 これならば、かなり、しっかりと固定できます。

 

  中央に隙間があるのは、後後のためです

image010

前から見るとこんな感じです。

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かなり改善しました。

 しかし、そうなると欲が出てきます。

 もっときれいにならないか ?

image014

先ほどの隙間に仕掛けを付けました。

 すばる望遠鏡鏡面を支えるアクチュエーター

のまねをして、手動アクチュエーターで、鏡面を少しだけ凹面にする装置です。ネジが付いているのは、これを回すと焦点距離が変わります。このため、発注段階から鏡をガラスの厚さが3mmの薄くて曲がるもので頼みました。

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その結果、像の外周のにじみが減り

随分見やすくなりました。

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さらに絞りを用意しました。

手動アクチュエーターでは、鏡面の四隅の曲率がうまく調整できないため、この部分での反射をなくすためです。

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絞りを装着した状態

 

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とてもきれいな太陽の像が投影できるようになりました。

投影距離を20m50m位まで試しましたが、

それぞれの距離に合わせて調整ができます。

image024

この投影装置を改良するにあたり、テストのために長時間太陽を追尾する必要が生じることを見越して、架台の改良を鏡の改良に先立ってしておきました。手動を止め、

 ナノトラッカー 1/2倍速で自動追尾

 粗動は赤経・赤緯共に、三脚用の雲台

image026

赤経の微動装置は

 ナノトラッカーの荷重を減らすために、ナノトラッカーより下に取り付けました。昔活躍したフレキシブルハンドルが使えます。

image028

赤緯の微動は

ミラーの取り付け部の角度を調整するように

  バネやネジを組み合わせてあります。

  (5)実証試験 1回目

これだけの準備をしていたのですが、2016/03/09の日食は天気が悪くて見えませんでした。

 

  (6)鏡を使った投影装置を再度改良 2回目の実証試験

 次の日食は2019/01/06ですので、その間に、再度の改良を実施しました。

 今回の改良は

  @徹底した軽量化

  A自動追尾の方法の改良

です。

@徹底した軽量化

 

前から見るとどこも変わってないように見えますが、

後ろから見ると、次の通りです。

重量の大半を占めていた、

アルミやジュラルミンの板と、

鋼鉄の枠、プラスチックの枠を

ほぼ全部廃止して、プラスチックの

植木鉢の下皿と絞りで、

鏡をホールドしました。

 焦点距離は従来のものと同じ機構で調整できます。

 

 

A自動追尾の方法の改良

  従来は、赤道儀を通常の位置に設置して、1/2倍速で運転して、生じるずれを

手で調節して投影していましたが、日食は3時間にも及びますので、この手間の軽減

方法を考えてみましょう。

  反射鏡の位置から見て、

  ・天の南極を中心に太陽が円周上を移動します。

  ・投影する位置は固定しています。

  両者の中点に反射鏡の向きをいつも向けていれば、投影点の太陽の像は動きません。

つまり、

  これを実現するためには、赤道儀の極軸の高度を半分にして、

  方位を真南と投影点の半分の位置に向けて、

  solar rate で赤道儀を運転すればよいわけです。

 

[注意点]

 赤道儀の極軸を変えてしまうわけですので、一般の方には、お勧めしません。次の夜間観測ができなくなります。極軸を何日もかけて合わせておかないと、きれいな天体写真は撮れませんし、自動導入の精度も下がります。その手間は、手鏡の位置合わせの何倍も面倒です。

 私は、この装置のためだけに、ナノトラッカーを1台専用で使用しています。

 

B実証試験結果

2019/01/06 部分日食を投影

結果は大成功でした。

ご近所の皆様は、ご自宅の窓越しに

設備棟の壁に投影した日食を

楽しんでくださいました。

下記動画も作れました。

しかし、

  赤道儀の極軸の調整は、数日かけて行っておいたのですが、不十分でした。

  最大の問題点は、solar rate と視太陽の実際の動きとにかなり大きな差があり、

  反射鏡がそれを2倍に増幅するため、太陽の像が少しづつ動いてしまう点です。

  天体観測室のように、追尾速度の連続調整が可能な赤道儀が欲しくなりました。

  次の日食までに解決できるかどうか、難問が増えました。その微調整を、手で

  やったのでは、手間が減らないからです。

 

[参考] 2019/01/06 部分日食については、動画を作りました。

動画は、https://youtu.be/6Fiz3lLa0pI にあります。

また、天体関連の動画のリストは、

100 天体関連動画

からもリンクがあります。

 

3. 望遠鏡を使った黒点の投影へ

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