空中望遠鏡

空中望遠鏡は、17世紀後半に作られた、非常に長い焦点距離を 持つ屈折望遠鏡の一種で、チューブを使用していません。 ^[1]代わりに、対物レンズは、回転ボールジョイントでポール、木、塔、建物、またはその他の構造物に取り付けられました。観測者は地面に立ち、紐またはコネクティングロッドによって対物レンズに接続された接眼レンズを持ちます。紐をしっかりと握り、接眼レンズを操作することで、観測者は望遠鏡を空の物体に向けることができます。このタイプの望遠鏡のアイデアは、17世紀後半にオランダの 数学者、天文学者、物理学者である クリスティアーン・ホイヘンスと彼の兄弟コンスタンティン・ホイヘンス・ジュニアによって考案された可能性がありますが、^{[2] [3]}実際に彼らが発明したかどうかは明らかではありません。^[4]

17世紀から18世紀初頭にかけて作られた望遠鏡は、単一要素の非色消し対物レンズを使用していましたが、単一のガラスレンズの不均一な屈折特性によって引き起こされる干渉虹ハロー（色収差）の影響を受けていました。これにより、生成される画像の品質が低下しました。その時代の望遠鏡メーカーは、焦点距離の非常に長い対物レンズには目立った色収差がない（補正されていない色収差は、焦点での大きな回折パターン内に収まる）ことを発見しました。彼らはまた、対物レンズの直径を2倍にすると、同じ量の最小色収差を達成するには、対物レンズの焦点距離を4倍にする必要がある（焦点距離を2乗^{する）ことに気付きました。 [5]}これらの屈折望遠鏡の対物レンズの直径は、より多くの光を集めてより細かい部分を解像するために拡大され、焦点距離は150フィートまで長くなりました。これらの望遠鏡は非常に長い筒を持っていただけでなく、それらを支えるために足場や長いマスト、クレーンが必要だった。望遠鏡の支持フレームと筒はわずかな風でも曲がったり振動したりし、時には完全に倒れたりしたため、研究ツールとしての価値は低かった。^{[3] [6]}

1675年頃、クリスティアーン・ホイヘンスとコンスタンティン・ホイヘンス兄弟は、自分たちが作っていた非常に長い焦点距離の対物レンズを収容するために、鏡筒を完全になくすことを決めた。ホイヘンスの「空中」望遠鏡では、対物レンズは短い鉄の鏡筒の中に取り付けられ、その鏡筒は調整可能なマストの上にある回転ボールジョイントに取り付けられていた。接眼レンズは別の短い鏡筒（時にはスタンドに取り付けられていた）に取り付けられ、2つの鏡筒はぴんと張った接続紐によって一直線に保たれていた。クリスティアーン・ホイヘンスは、1684年に出版した著書『Astroscopia Compendiaria』で、鏡筒のない「空中望遠鏡」の設計図を発表しており、発明は彼と彼の兄弟コンスタンティンによるものとされているが、^{[2] [3]同様の設計は}アドリアン・オーズーによっても使用されており、このアイデアはクリストファー・レンによるものとされることもある。^[4]

ホイヘンス夫妻は、これらの「空中望遠鏡」を夜空に見える物体に向けるための独創的な装置を考案しました。望遠鏡は、白い厚紙のリングや油を塗った半透明の紙のスクリーンに映る惑星などの明るい物体の像を探し、それを接眼レンズの中心に合わせることで、明るい物体に向けることができました。より暗い物体は、観察者が手に持つランプの反射が対物レンズで跳ね返るのを探し、その反射を物体の中心に合わせることで見つけることができました。同じ目的のための他の装置は、フィリップ・ド・ラ・イール^[7]とニコラス・ハルトソーカー^[8]によって説明されています。空中望遠鏡の対物レンズは、非常に長い焦点距離を持つこともありました。クリスティアーン・ホイヘンスは、1686年に彼と弟がそれぞれ直径8インチ (200 mm) と8.5インチ (220 mm)、焦点距離170フィート (52 m) と210フィート (64 m) の対物レンズを作ったと述べています。コンスタンティン・ホイヘンス・ジュニアは、直径7.5インチ (190 mm)、焦点距離123フィート (37.5 m) の対物レンズ^{[9] を}1690年にロンドン王立協会に提出しました。 ^[9]アドリアン・オーズーらは焦点距離300～600フィート (90～180 m) の望遠鏡を作り、オーズは「月面の動物を観察するため」に使用する全長1,000フィートの巨大な空中望遠鏡を提案しました。^[10]

天文学者ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニは、もともとヴェルサイユ宮殿の貯水池や噴水に水を汲み上げるための機械「マルリー」の一部として建てられた木製のマルリー塔をパリ天文台の敷地内に移設した。この塔には、イタリアの光学技師ジュゼッペ・カンパーニが製作した長い筒状の望遠鏡と空中望遠鏡の対物レンズが取り付けられていた。^[6] 1684年、カッシーニは空中望遠鏡の1つを使って、土星の2つの衛星であるディオネとテティスを発見した。^[11]ジェームズ・ブラッドリーは、1722年12月27日、対物レンズの焦点距離が212フィート（65メートル）の空中望遠鏡で金星の直径を測定した。^[12]フランチェスコ・ビアンキーニは1726年にローマで口径2.6インチ（66mm）の100フィートの焦点距離の航空望遠鏡を使用して、同じ惑星の表面を地図に描き、その自転周期を推定しようとしました。^[13]

これらの非常に長い焦点距離の望遠鏡の使用は極めて困難であったため、天文学者は代替設計を開発するに至った。その1つが反射望遠鏡である。1721年、ジョン・ハドレーは直径6インチの鏡を備えたニュートン式反射望遠鏡を英国王立協会^{[14] [15]}に展示した。この装置は協会会員のジェームズ・パウンドとジェームズ・ブラッドリー^[16]によって検査され、協会が所蔵していたコンスタンティン・ホイヘンス・ジュニアが製作した直径7.5インチ(190 mm)の空中望遠鏡と性能を比較した。比較の中で、ハドレー反射望遠鏡は「後者が適切な電荷を帯びた場合と同じ数倍対象を拡大するだけの電荷に耐える」こと、そしてホイヘンス空中望遠鏡ほど鮮明で明るくはないが、対象を同様に鮮明に映し出すことが指摘された。

18 世紀半ばに 色消しレンズが発明されたことで、非常に長い焦点距離の屈折望遠鏡対物レンズの必要性がようやくなくなりました。

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  フランチェスコ・ビアンキーニが、別のスタイルの航空望遠鏡用接眼レンズマウントを手に持っています。

2014年5月、ホイヘンス空中望遠鏡のレプリカがライデンの旧ライデン天文台で公開された。これはオランダの科学推進者ハンス・デ・ライクの依頼によるもので、地元の天文学講演イベントである第1回年次「カイザー・レンテ・レツィンゲン」（カイザー春の講演）で公開された。^[17]オリジナルの望遠鏡とは異なり、この望遠鏡は焦点距離が4メートルしかないため、オリジナルに比べて操作がはるかに簡単になっている。この望遠鏡は、今のところ世界で唯一知られている完全に機能するレプリカである。旧天文台の一般公開日やツアー中に特別にリクエストすれば見ることができる。^[18]

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  ライデンの旧天文台に設置されたホイヘンスの望遠鏡
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  ホイヘンス望遠鏡のクローズアップ

• 望遠鏡の歴史
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• 望遠鏡の種類一覧
• 18 世紀最大の光学望遠鏡のリスト

• シーハン、ウィリアム。火星：観測と発見の歴史。2012年4月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月5日閲覧。

• ホイヘンスと彼の偉大な屈折望遠鏡
• 科学史研究所および博物館 - ガリレオの望遠鏡 - 色収差 色収差のために非常に長い焦点距離のレンズが必要であることを説明するアニメーション。
• ESA - 国際会議「タイタン、発見から遭遇まで」の議事録。カッシーニ、ホイヘンスと光学、カンパニのレンズに関する詳細な情報。