천체망원경 및 그 구조와 성능

소개글

천체망원경 및 그 구조와 성능에 대한 보고서 자료입니다.

목차

천체망원경

1. 광학 망원경

가. 굴절망원경(Refracting telescope)
1) 갈릴레이식 망원경(Galileo's telescope)
2) 케플러식 망원경(Keplerian Telescope)

나. 반사망원경(Reflecting telescope)
1) 뉴턴식 망원경(Newton's telescope)
2) 카세그레인식 망원경(Cassegrain's telescope)

다. 반사굴절망원경(catadioptric telescope)

2. 전파망원경(radio telescope)

3. 우주망원경(space telescope)


천체망원경의 구조

1. 경통
2. 파인더
3. 접안렌즈(아이피스)
4. 천정 프리즘
5. 삼각대
6. 가대
가. 경위대식 가대
나. 적도의식 가대
1) 독일식 적도의
2) 포크식 적도의
7. 극축 망원경


망원경의 성능

1. 집광력
2. 분해능
3. 배율
4. F수(구경비)
5. 수차
가. 색수차
나. 구면수차(자이델의 5수차)
- 구면수차
- 코마수차
- 비점수차
- 왜곡수차
- 상면만곡

본문내용

조절 어댑터’를 사용한다.
천정 프리즘
천정 프리즘은 관측자의 편의성 차원에서 중요한 역할을 한다. 경통 뒤에 접안부가 위치하는 굴절 망원경이나 카세그레인식 반사망원경은 천정 부근의 천체를 관측할 때 접안부가 지면 낮게 위치하게 되므로 관측하기 위해 자세를 잡기가 매우 불편하다. 천정 프리즘은 전반사의 원리를 이용하여 빛의 경로를 바꾸어 주며 관측을 편한 자세로 할 수 있도록 돕는다. 접안부에 먼저 천정 프리즘을 연결하고 접안렌즈를 연결한다. 천정 프리즘의 또 다른 역할은 상하/좌우가 뒤집힌 도립상을 상하 방향만 정립으로 바꾸어 주며 고급 제품 중에서는 상하좌우 모두를 정립상으로 바꾸어 주는 것도 있다.
삼각대
경통과 가대를 지지하는 역할을 한다. 주로 알루미늄과 목재로 만들어진 것을 많이 사용한다.
가대
가대는 경통과 삼각대를 연결하며 경통을 움직여서 원하는 천체를 찾을 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 천체를 찾는 방식에 따라 크게 경위대식과 적도의식으로 나뉜다.
경위대식 가대
경통을 상하좌우로 움직이면서 지평 좌표계의 원리를 이용하여 방위각(A)와 고도(h)로 천체를 찾는 방식이다. 구조가 간단하며 조작하기가 쉽고 비교적 큰 무게도 지탱할 수 있으나 수동으로는 천체를 추적하기 불편한 단점이 있다. (전자 장비의 도움을 받음)
적도의식 가대
적도 좌표계의 원리를 이용하여 적경(α)과 적위(δ)로 천체를 찾는 방식이다. 일주 운동에 따라 천체를 추적할 수 있으며 이를 위해서는 극축 망원경으로 극축을 맞추는 과정이 필요하다. 독일식과 포크식으로 나뉜다.
독일식 적도의
소형 망원경에서 주로 쓰이는 형태로 적경축과 적위축을 기준으로 경통을 회전시켜 천체를 찾는 방식이다. 안정감이 있지만 제작비용이 비싸고 구조가 복잡하여 대형 망원경에는 잘 사용되지 않는다.
포크식 적도의
두 개의 포크(fork)사이에 경통을 부착하고 적경축과 적위축을 회전하여 천체를 찾는 방식이다. 독일식 적도의 보다 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하지만 소형 망원경의 경우 진동에 취약하다는 단점이 있다.
극축 망원경
적도의식 망원경의 적경축에 설치하는 보조 망원경으로 가대의 적경축을 지구의 자전축과 동일하게 일치시켜 천체를 수동으로 편리하게 추적할 수 있도록 해 주며 적경 모터를 이용하여 자동으로 추적하는 것도 가능하게 해 준다. 극축 망원경으로 북천을 바라보면서 가대의 방위각 조절나사와 고도 조절나사를 조절하여 극축을 가능한 정확히 맞추도록 한다.
* 참고문헌
천체관측(김희수 지음, 시그마프레스, 2010)
- 일부 설명 참고, 이미지(7.극축 망원경 좌측 이미지) 발췌
* 참고 사이트
한국천문연구원 천문지식 포털 (http://astro.kasi.re.kr/)
- 이미지 발췌 (경위대식 망원경, 독일식/포크식 적도의식 망원경)
망원경의 성능
집광력
망원경이 빛을 모을 수 있는 능력으로 사람의 눈을 1로 하였을 때의 상대적인 값으로 나타낸다.
여기서 동공의 지름은 사람의 눈이 어두운 곳에서 암적응이 되었을 때의 일반적인 크기인 7mm를 기준으로 한다.
분해능
망원경이 서로 떨어진 두 점을 식별할 수 있는 최소 각거리
구경이 큰 망원경 일수록 그리고 관측파장이 짧을수록 분해능이 좋아진다. 짧은 파장에서 분해능이 좋은 이유는 빛의 파장이 짧아질수록 회절 현상이 줄어들기 때문이다.
배율
망원경이 물체를 확대해서 볼 수 있는 능력이며 초점거리가 다른 접안렌즈를 교환함으로써 다르게 할 수 있다. (대물렌즈의 초점거리는 망원경 고유의 값으로 고정되어 있음)
같은 망원경을 사용할 때 초점거리가 짧은 접안렌즈를 사용할수록 고배율을 얻게 된다.
F수(구경비)
대물렌즈의 초점거리와 함께 망원경의 재원을 나타내는 중요한 물리량이며 다음과 같은 식으로 주어진다.
F수가 큰 망원경은 구경에 비해 초점거리가 길어 고배율을 얻기 쉽지만 고배율에서 상이 어둡게 보인다. 반면, F수가 작은 망원경은 구경에 비해 초점거리가 짧아 고배율을 얻기는 어렵지만 시야가 넓고 상이 밝게 보인다. 관측하려는 천체와 목적에 따라 적당한 F수를 가진 망원경을 선택하도록 한다. (경통에 F수가 적혀있음)
수차
렌즈나 거울에 의해 맺힌 상의 색이 번지거나 일그러지는 현상을 수차라고 하며 크게 색수차와 (넓은 의미의) 구면 수차로 나뉜다.
색수차
빛이 렌즈를 통과할 때 파장이 짧은 빛이 긴 빛보다 굴절률이 커서 상이 한 곳에 맺히지 못하고 무지개빛이 도는 현상으로 렌즈를 사용하는 굴절망원경에서만 나타난다. 굴절률이 다른 렌즈를 겹쳐서 만든 아크로메틱 렌즈나 아포크로메틱 렌즈를 사용해서 보정한다.
구면수차(자이델의 5수차)
색수차를 제외한 수차를 (넓은 의미의) 구면수차라고 하며 렌즈를 사용하는 굴절망원경과 거울을 사용하는 반사망원경 모두에서 발생한다. 굴절망원경의 경우 아크로메틱 계열 렌즈를 사용하여 보정하며 반사망원경은 주경이나 부경을 구면이 아닌 비구면 거울을 사용하여 보정한다.
근축광선이 형성하는 초점과 원축광선이 형성하는 초점이 달라서 발생하는 현상
- 구면수차
광축에 대해 경사져서 입사한 빛이 한 곳에 초점을 형성하지 못해서 발생
- 코마수차
렌즈의 수직축에 입사한 빛이 맺는 초점과 수평축에 입사한 빛이 맺는 초점이 어긋나서 발생하는 수차, 렌즈나 거울에 변형이 일어났을 때 발생하며 사람의 눈에 생기는 난시도 비점수차의 일종이다.
- 비점수차
- 왜곡수차
상의 전체적인 모습이 부풀어져 보이거나 찌끄러져 보이는 현상
평면이 아닌 곡면에 상이 맺히는 현상, 천체 사진 촬영 시 중간 부분은 초점이 맞지만 바깥 부분은 초점이 맞지 않아 흐릿하게 나오는 형태로 나타난다.
- 상면만곡
* 요약 : 굴절 망원경에만 발생하는 수차는 색수차이며 아크로메틱(색지움) 계열의 렌즈를 사용해 보정한다. (넓은 의미의)구면수차는 굴절과 반사 망원경 모두에서 발생하며 전자는 역시 아크로메틱 계열의 렌즈를 사용해 보정하고 후자는 주경으로 사용하는 오목거울을 구면 거울 대신 비구면 거울(포물면 또는 쌍곡면을 가진 오목거울)을 사용하여 보정한다.
* 참고 사이트
한국천문연구원 천문지식 포털 (http://astro.kasi.re.kr/)
- 수차 설명 참고와 이미지 발췌

키워드

천문학,   망원경,   굴절망원경,   반사망원경,   가대,   극축,   분해능,   수차