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アマチュア天文学は、肉眼、双眼鏡、望遠鏡、その他の機器を使用して、空の天体を観察、研究、または撮影することを楽しむ趣味です。科学研究が主な目的ではないかもしれませんが、一部のアマチュア天文学者は、変光星[ 1 ]、二重星[ 2 ]、太陽黒点[ 3 ]、月[ 4 ]や小惑星[ 4 ]による恒星の掩蔽を観測したり、彗星[ 5 ]、銀河新星[6 ] 、他の銀河の超新星[ 7 ]などの一時的な天文現象を発見したりすることで、市民科学に貢献しています。
アマチュア天文家は、天文学を主な収入源や生活の糧としているわけではなく、通常、天体物理学の専門学位やこの分野における高度な学術的訓練を受けていません。ほとんどのアマチュア天文家は趣味で天文学を研究していますが、中には天文学の経験が豊富で、プロの天文家を助けたり、一緒に仕事をしたりする人もいます。[ 8 ]歴史を通じて、多くの天文学者がアマチュアの枠組みで空を研究してきましたが、20 世紀初頭以降、プロの天文学はアマチュア天文学や関連活動とは明確に区別される活動となりました。[ 9 ]
アマチュア天文家は通常、ほとんどの天体や天文現象が見える夜に空を観測しますが、太陽や日食を観測することで日中に観測する人もいます。肉眼や双眼鏡だけで空を観測する人もいますが、より熱心なアマチュアは、携帯用望遠鏡や、個人またはクラブの天文台に設置された望遠鏡を使用することがよくあります。しかし、光害により、空の光が暗闇を覆い隠し、視界を最小限にするため、アマチュア天文家による天体観測はますます困難になっています[ 10 ]。アマチュアは一般的にアマチュア天文協会に加入し、天文協会は天体を見つけて観測する方法について個人に助言、教育、または指導することができます。天文協会はまた、一般の人々の間で天文学の科学を促進します。[ 11 ]
アマチュア天文家は、集合的にさまざまな天体や現象を観測します。アマチュア天文家が一般的に観測対象とするのは、太陽、月、惑星、恒星、彗星、流星群、そして星団、銀河、星雲などのさまざまな深宇宙天体です。アマチュア天文家は、一般の人々を教育し、科学の世界に貢献し、情熱を表現するために活動しています[ 12 ]。多くのアマチュアは、自分が興味のある特定の天体、天体の種類、または現象の観測に特化することを好みます。
アマチュア天文学の一分野であるアマチュア天体写真撮影は、夜空の写真を撮ることを指します。デジタルカメラ、一眼レフカメラ、そして比較的高性能な専用設計のCCDカメラやCMOSカメラなど、はるかに使いやすい機材が登場したことで、天体写真撮影の人気が高まっています。
ほとんどのアマチュア天文家は可視波長で活動していますが、ごく少数の人々は可視スペクトル外の波長で実験を行っています。電波天文学の初期の先駆者の一人は、カール・ジャンスキーによる宇宙からの電波放射の発見を受けて、1930年代後半に最初の専用電波望遠鏡を製作したアマチュア天文家のグロート・レーバーでした。[ 13 ] [ 14 ]非視覚的なアマチュア天文学には、従来の望遠鏡に赤外線フィルターを使用することや、電波望遠鏡を使用することが含まれます。アマチュア天文家の中には自作の電波望遠鏡を使用する人もいれば、元々は天文学研究用に作られたものの、その後アマチュアが使用できるようになった電波望遠鏡を使用する人もいます。ワンマイル望遠鏡はそのような例の一つです。
歩道天文学（一般の人が望遠鏡を見られるように設置する行為）は、一般の人々に天文学について教育し、関心を持ってもらうことを目的としています。歩道天文学は、天文学や科学全般への関心を高めるだけでなく、[ 15 ]光害問題への意識も高めます。[ 16 ]
アマチュア天文学の歴史は、天体を観測する習慣が大気パターンを予測し、農業の発展に関する積極的な意思決定を可能にする手段となった初期の文明にまで遡ります[ 17 ]。バビロニア人、カルデア人、古代エジプト人などの文明は、古代のアマチュア天文学者が簡単な道具と肉眼を使って天体を追跡することで、暦を作成し、日食の日付を予測し、昼と夜を区別しました[ 18 ] 。19世紀半ばに普及したアマチュア天文学は、裕福な「グランドアマチュア」から第二次世界大戦後に入手しやすくなった機器へと発展し、何百万人もの参加者を獲得しました[ 19 ] 。
アマチュア天文家は、興味やリソースの組み合わせに応じて、さまざまな機器を使用して空を研究します。その方法には、肉眼で夜空を見る、双眼鏡を使用する、さまざまな出力と品質の光学望遠鏡を使用する、さらにカメラなどの高度な機器を使用して、スペクトルの可視光と非可視光の両方の領域で空からの光を研究することが含まれます。[ 21 ]スペクトルの可視光と非可視光の研究をさらに改善するために、アマチュア天文家は光害から逃れるために田舎の地域に行きます。 [ 22 ]市販の望遠鏡は新品と中古の両方で入手できますが、アマチュア天文家が独自のカスタム望遠鏡を製作する（または製作を依頼する）ことも一般的です。アマチュア天文学の趣味の中で、アマチュア望遠鏡の製作を主な関心事とする人もいます。空にある物体の位置を特定するより高度な方法としては、天体座標を用いて空の目標物を指し示すことができるセッティングサークル付きの望遠鏡架台や、事前に較正された後、要求に応じて物体の位置を特定できる完全自動化された望遠鏡であるGOTO望遠鏡などがある。
専門的で経験豊富なアマチュア天文家は、時間の経過とともに専門的で高性能な機器を入手する傾向がありますが、特定の作業には比較的シンプルな機器が好まれることがよくあります。たとえば、双眼鏡は、一般的に望遠鏡の大部分よりも倍率は低いですが、視野が広く、持ち運びやすいため、夜空の一部の天体を見るのに適しています。[ 23 ]最近のスマートフォンモデルには、写真撮影時に露出を増やすことができる「ナイトモード」[ 24 ]オプションがあります。露出とは、写真が撮影される期間のことです。これにより、フレーム内の光に焦点が合うように最適化されるため、主に夜間に使用されます。
アマチュア天文家が天体をより詳細に観察するためによく使用する初心者用望遠鏡は、双眼鏡などの他のアマチュア用機器と比較してより強力なツールです。アマチュア天文家は、反射望遠鏡、屈折望遠鏡、ハイブリッド望遠鏡、ドブソニアン望遠鏡の 4 つの主要なタイプの光学望遠鏡をよく使用します。[ 25 ]反射望遠鏡は鏡を使用し[ 26 ]、屈折望遠鏡はレンズを使用します[ 27 ]。これらが組み合わさって、鏡とレンズの両方の組み合わせを使用するハイブリッド望遠鏡が作られます。ドブソニアンは、ベースまたはマウントを追加したタイプの反射望遠鏡です。[ 28 ]
1980年代以降、技術の進歩と価格の低下に伴い、 GOTO望遠鏡の人気が高まっています。これらのコンピューター制御望遠鏡では、通常、ユーザーが観測対象の名前を入力すると、望遠鏡の機構が自動的にその対象に向けます。研究を目的とするアマチュア天文家にとって、GOTO望遠鏡にはいくつかの注目すべき利点があります。例えば、GOTO望遠鏡はスターホッピングよりも対象の位置特定が速いため、対象物の研究に費やす時間を増やすことができます。また、GOTOによって、メーカーは機械的にシンプルな経緯台式望遠鏡架台に赤道儀追尾機能を追加できるため、全体的に安価な製品を製造できます。GOTO望遠鏡は通常、正確な追尾と位置決めを行うために、アライメント星を使用して較正する必要があります。最近では、いくつかの望遠鏡メーカーが、内蔵GPSを使用して較正する望遠鏡システムを開発しており、観測セッション開始時の望遠鏡のセットアップにかかる時間を短縮しています。
20世紀後半の高速インターネットの発達と、コンピュータ制御の望遠鏡架台やCCDカメラの進歩により、「リモート望遠鏡」天文学は、主要な望遠鏡施設に所属していないアマチュア天文家が研究や深宇宙の撮影に参加するための実行可能な手段となった。これにより、誰でも暗い場所から遠く離れた望遠鏡を制御できる。観測者はCCDカメラを使用して望遠鏡を通して画像を撮影できる。望遠鏡によって収集されたデジタルデータは、インターネットを介してユーザーに送信され、表示される。インターネットを介して一般向けにデジタルリモート望遠鏡を運用している例としては、バレケット天文台があり、ニューメキシコ州[ 29 ] 、オーストラリア、チリのアタカマ[ 30 ]にも望遠鏡ファームがある。
アマチュア天文家は星図も使用しますが、その種類は経験や目的によって、シンプルな星図から夜空全体の詳細な星図が掲載された星図集まで多岐にわたります。また、アマチュア天文家は、天体図を作成するソフトウェア、天体写真撮影を支援するソフトウェア、観測スケジュール管理ソフトウェア、天体現象に関する様々な計算を行うソフトウェアなど、様々な天文学ソフトウェアを利用しています。
セッティングサークルは、一部の望遠鏡の2 つの主回転軸に配置できる角度測定スケールです。 [ 31 ] [ 32 ] デジタルセッティングサークルが広く採用されて以来、従来の彫刻されたセッティングサークルはすべて「アナログセッティングサークル」(ASC) として識別されるようになりました。望遠鏡のユーザーは、対象物の座標(通常は赤道座標で与えられる) を知ることで、接眼レンズを覗く前にセッティングサークルを使用して望遠鏡を適切な方向に合わせる (つまり、向ける) ことができます。コンピュータ化されたセッティングサークルは「デジタルセッティングサークル」(DSC) と呼ばれます。デジタルセッティングサークルは望遠鏡のRA座標とDec座標を表示するために使用できますが、望遠鏡のアナログセッティングサークルで見えるものを単にデジタルで読み取ったものではありません。Go-To 望遠鏡と同様に、デジタルセッティングサークルコンピュータ (市販名には Argo Navis、Sky Commander、NGC Max などがあります) には、数万の天体と惑星の位置の投影のデータベースが含まれています。
DSCコンピュータを搭載した望遠鏡で天体を探す場合、書籍やその他の資料で特定の赤経と赤緯の座標を調べて、その数値に合わせて望遠鏡を調整する必要はありません。代わりに、電子データベースから天体を選択すると、ディスプレイに距離値と矢印マーカーが表示され、望遠鏡を動かす距離と方向が示されます。望遠鏡を動かすと、2つの角度距離の値がゼロになり、望遠鏡が正しく調整されたことを示します。このように赤経と赤緯の軸の両方が「ゼロ」になると、天体が接眼レンズに収まります。多くのDSCは、ゴー・トゥ・システムと同様に、ラップトップの天体観測プログラムと連携して動作することもできます。[ 33 ]
コンピュータ化されたシステムは、座標歳差を計算できるというさらなる利点を提供します。従来の印刷された資料には、特定の時点における天体の位置を最も近い年まで示すエポック年が副題として付けられています（例：J2005、J2007）。このような印刷された資料のほとんどは、約50年ごとにしか更新されていません（例：J1900、J1950、J2000）。一方、コンピュータ化された資料は、「日付のエポック」の赤経と赤緯を観測の正確な瞬間まで計算することができます。[ 34 ]
アマチュア天文家は、観測記録を残すことを好むことが多く、それは通常、観測日誌の形式をとります。観測日誌には、どの天体をいつ観測したかの詳細、および観測した詳細が記録されます。日誌にはスケッチが使用されることもあり、近年では観測の写真記録も使用されています。[ 35 ]収集された情報は、研究や、毎年開催される集まりでのアマチュア天文家間の交流に役立ちます。専門的な情報や信頼できる情報ではありませんが、趣味の愛好家が新しい観測結果や経験を共有する方法となっています。
スマートフォンで使用するモバイルアプリケーションの登場により、多くの専用アプリが開発されました。[ 36 ] [ 37 ]これらのアプリを使用すると、スマートフォンを空のその方向に向けるだけで、ユーザーは興味のある天体を簡単に見つけることができます。これらのアプリは、GPS位置情報やジャイロスコープなど、電話に内蔵されているハードウェアを利用します。天体座標、天体の名前、星座など、指し示した天体に関する有用な情報が、すぐに参照できるように提供されます。有料版では、より多くの情報が得られます。これらのアプリは、望遠鏡の調整プロセスなど、観測中に徐々に日常的に使用されるようになっています。[ 38 ]
アマチュア天文家の間で画像撮影の人気が高まったことで、個人が自分の画像や機材について書いたウェブサイトが数多く存在するようになった。アマチュア天文家の間での交流の多くは、メーリングリストやディスカッショングループで行われている。ディスカッショングループのサーバーには、数多くの天文関連リストが存在する。アマチュア天文家における商取引、つまり機材の売買の多くはオンラインで行われている。多くのアマチュア天文家は、クリアスカイチャートなどのオンラインツールを使って、毎晩の観測計画を立てている。
興味深い天体の多くは肉眼で容易に識別でき、星図の助けを借りる場合もあるが、その他多くの天体は非常に暗かったり目立たなかったりするため、位置を特定するには専門的な手段が必要となる。アマチュア天文学では様々な方法が用いられているが、そのほとんどは基本的な手法を応用したものである。
星ホッピングは、双眼鏡や手動式望遠鏡などのローテク機器を使用するアマチュア天文家がよく使う方法です。これは、地図（または記憶）を使って既知のランドマークとなる星の位置を特定し、ファインダースコープなどを使ってそれらの間を「ホッピング」していく方法です。その簡便さから、星ホッピングは肉眼で見える星に近い天体を見つけるための非常に一般的な方法です。[ 39 ]
アマチュア天文家は、フィルム、 DSLR、LRGB、CCD天体写真など、さまざまな画像撮影技術に取り組んでいます。Canon EOS 60D カメラなどの DSLR (デジタル一眼レフ) カメラは、CCD のコスト効率の良い一般消費者向け代替品であり、MAD (中央絶対偏差) で理想的な結果を達成できます。[ 40 ] LRGB は高品質で鮮明な画像を生成するため、アマチュア天文家は RGB カラー画像とグレースケール画像を組み合わせることで細かい色の詳細を取得できます。[ 41 ] CCD カメラは、高速露光、感度、ダイナミック レンジ、ハードウェアの少なさ、線形応答により広く使用されており、アマチュア天文家がぼんやりとした天体を撮影できます。[ 42 ] CCD イメージャーは線形であるため、画像処理を使用して光害の影響を差し引くことができ、これにより都市部での天体写真の人気が高まっています。狭帯域フィルターを使用して光害を最小限に抑えることもできます。[ 43 ]
近年、光害、電波干渉、衛星活動の増加は、アマチュア天文家の観測や研究の成果に悪影響を及ぼし、科学的発見の貢献や発見の可能性を制限している。[ 44 ]都市照明は、光害によって天文台が損なわれ、写真撮影に適した照明条件が損なわれるため、アマチュア天文家に特に悪影響を及ぼしている。[ 45 ]
アマチュア天文家の主な目的ではないものの、科学研究は可能であり、多くのアマチュアが天文学の知識基盤に貢献している。[ 46 ] [ 47 ] 天文学は、アマチュアが有用なデータを提供できる数少ない科学の一つとして宣伝されることがある。これを認めるため、太平洋天文学会は毎年、アマチュアによる天文学への重要な貢献に対してアマチュア功績賞を授与している。[ 48 ]
アマチュア天文家による科学的貢献の大部分は、データ収集の分野に集中している。特に、多数のアマチュア天文家が小型望遠鏡を所有する方が、プロの天文家が利用できる比較的少数の大型望遠鏡よりも効果的である。アメリカ変光星観測者協会や英国天文学会など、こうした貢献を調整するための組織がいくつか存在する。
アマチュア天文家は、変光星や超新星の明るさの変化を監視したり、小惑星の追跡を支援したり、掩蔽を観測して小惑星の形状や地球から見た月の見かけ上の縁の地形の形状を決定したりといった活動にしばしば貢献しています。より高度な機器を用いながらも、プロ仕様の設備に比べればまだ安価なアマチュア天文家は、天体から放出される光スペクトルを測定することができ、適切な注意を払って測定を行えば、質の高い科学データを得ることができます。アマチュア天文家の比較的新しい役割としては、地球上および宇宙の天文台によって取得された膨大なデジタル画像やその他のデータライブラリの中から、見落とされがちな現象（例えば、クロイツ太陽接近天体）を探し出すことが挙げられます。これらのデータの多くはインターネット上で入手可能です。
過去から現在に至るまで、アマチュア天文家は新たな彗星の発見において重要な役割を果たしてきた。リンカーン近地球小惑星探査計画や近地球小惑星追跡計画といったプロジェクトの導入により、現在ではほとんどの彗星が、アマチュアが目視できるずっと前に自動システムによって発見されるようになっている。
世界中には数多くのアマチュア天文協会があり、アマチュア天文に関心のある人々の交流の場となっています。会員は、自身の機材を使って積極的に観測を行う人から、単に天文学に興味を持つ「机上の空論家」まで多岐にわたります。協会の目標や活動内容は、地理的な広がり、地域の状況、規模、会員数など、さまざまな要因によって大きく異なります。例えば、暗い田舎にある小規模な地域協会は、実践的な観測や星空観察会に重点を置いているかもしれませんが、大都市に拠点を置く大規模な協会は会員数は多いものの、光害の影響を受けるため、代わりにゲストスピーカーを招いて定期的に屋内で会合を開くかもしれません。主要な国内または国際的な協会は、通常、独自の学術誌やニュースレターを発行しており、科学会議や大会のような大規模な数日間の会合を開催しているところもあります。また、月面観測やアマチュア望遠鏡製作など、特定のテーマに特化した部会を設けている場合もあります。
アマチュア天文家は、科学、技術、文化の面で数多くの重要な貢献をしてきた。
アマチュア天文家やその他の非専門家は、継続的な市民科学プロジェクトを通じて貢献している。
古代バビロニア人は月の活動を観察して暦を作り、閏月を決定しました。カルデア人は日食と月食の日付を予測することができました。古代エジプト人は1日を昼と夜に分け、それぞれ12時間ずつとしました。