적도의식 망원경의 극축맞추기

[달타냥]

적도의식 망원경의 극축맞추기

 적도의식 망원경의 극축맞추기

적도의식망원경의 적경축과 적위축을 모터로 움직입니다. (조종기-콘트롤러?-이용~)

단축모터는 적경축모터만 있고 양축모터는 적경축과 적위축의 두개모터가 있습니다.

단축모터로 사용하게되면 당연히 모터가 안달린쪽은 수동으로 작동해야합니다.

하지만 극축을 어느정도 맞춰놓고 관측을 하면 어느 한 대상을 볼 때 적위축을 움직이는 경우는 거의 없습니다. (극축을 정밀하게 맞출수록) 안시관측만 한다면 단축모터만 가지고도 특별한 문제는 없습니다.

사진촬영을 한다면 양축모터가 더 편하겠지만 역시 단축모터로 쓴다고 해도 좀 불편해 질뿐 큰 문제는 없습니다.

적도의가 정밀한편은 아닌 만큼 단축모터만 가지고도 쓸 수 있을 것 같으나.. 하고 싶은 대로 하세요

케이스가 있으면 이동하기는 편해집니다. (잡동사니들을 다 케이스에넣고 닫고 손잡이 하나로 들수있으니)

그렇지만 고배율관측에 단축모터 하나있는 것도 꽤 편하니까 적당히 결정해보세요.

저같은 경우 경통은 그냥 들고 다니고 적도의만 케이스를 쓰고 단축모터를 쓰고 있습니다.

하늘에 있는 별은 지구의 자전에 의하여 23시간 56분 4.09053초마다 한 바퀴씩 시계 반대 방향(남반구에서는 시계 방향)으로 지구의 자전축을 중심으로 돌고있는 것처럼 보이며, 이를 일주운동이라 한다. 

이 지구 자전축의 연장선(지구의 북극과 남극을 관통하는 선)과 천구가 만나는 지점을 각각 천의 북극과 천의 남극이라 하며, 망원경의 축 하나를 이 방향과 일치시켜 놓으면 이 축의 움직임만으로도 일주 운동을 정확히 추적할 수 있다. 

망원경 가이드 장치에는 보통 이 지구 자전축과 평행한 축이 하나씩 존재하는데, 이를 극축이라고 한다. 

그러므로 망원경을 사용하기 전에는 항상 극축을 지구 자전축과 평행하게 맞춰 줘야 하는데 이 작업을 극축 맞추기 혹은 극축 세팅(setting)이라 한다.

극축에는 보통 6배~10배 정도 배율의 소형 망원경이 붙어있어 북극성을 이용하여 극축 세팅을 편리하게 할 수 있도록 되어있다. 

그러면 극축은 어느정도로 정확하게 맞춰져야 하는 것일까? 

안시 관측에 있어서는 극축을 단지 북극성 방향으로 향하게 하는 것만으로도 별 문제없이 관측할 수 있으나,  사진 촬영에 있어서는 극축 세팅의 정밀도에 따라 사진 촬영의 성패가 결정된다. 

예전에 자작 적도의나 싸구려 적도의를 사용하는 경우 극축 망원경이 없거나, 있다 하더라도 십자선만 달랑 들어있는 쓸모없는 것들이 대부분이라, 단시간에 정확히 극축을 맞추는 일은 거의 불가능하였다. 

그러한 경우에는 대부분 북극성 방향으로 대충 극축을 겨누어 놓은 다음 적당히 촬영하거나,시야내에서 별들이 흐르는 방향으로 극축 오차를 판 단해 수정하는 방법을 사용했었다. 그러나 이 방법은 가장 정확한 방법이나 실제로 사용하기에는 문제점이 많다.  왜냐하면 극축이 어느 방향으로 틀렸는지는 알 수 있으나 얼마나 틀렸는지를 구체적으로 알 수가 없어, 많은 시행 착오를 거쳐야만 정확한 극축 맞춤이 가능하기 때문이다.

별이 흐르기를 기다리다보면 한시간 정도는 훌쩍 지나버리고, 그러다보면 우리가 원하는 대상이 지고 마는 경우도 있다. 

현재는 고급 장비의 보급으로 대부분 극축 맞춤은 극축 망원경으로 하게 된다.

각 메이커마다 극축 망원경의 구조와 극축 맞춤 방식이 조금씩 다르나, 북반구에서는 근본적으로 북극성을 이용하도록 되어 있다. 

지구의 자전축은 황극으로부터 약 23.5도 기울어져 있으며, 세차운동에 의해 지름 47도인 커다란 원을 약 26,000년의 주기로 그리고 있다.

따라서 매년 천의 북극의 위치가 조금씩 변하게 된다.

현재 천의 북극은 북극성에서 약 46'(달 1개 반 정도 들어가는 거리) 떨어져 있어, 북극성도 지름 약 1.5도의 원을 그리며 하루에 한 바퀴씩 천의 북극 주위를 돌고 있으며, 이 거리는 차츰 가까워져 2100년에는 무려 30'이하로 접근하며 이후 차츰 멀어지게 된다. 

따라서 천구의 적경 좌표계의 기준이 되는 춘분점의 위치도 매년 조금씩 변하므로 (1년에 약50") 별들의 위치를 나타내는 좌표인 적경, 적위 값도 매년 변하며, 성도에는 어느 시점을 기준으로 만들어진 성도인지를 성도에 표시하고 있다. 

아마추어 천문인들이 많이 사용하는 Sky Atlas 2000.0 성도의 2000.0이라는 표시는 이 성도에 수록된 별들의 위치가 2000.0년을 기준으로 그려졌다는 것을 의미하며 Position, Epoch,혹은 분점이라는 말로 표현하기도 한다. 

제대로 된 극축 망원경은 극축 망원경의 눈금판 위에 세차운동에 의한 극의 이동을 보정할 수 있는 눈금이 그려져 있거나 북극성의 위치 조견판에서 미리 세차 운동을 감안한 북극성의 위치를 읽어낼 수 있도록 되어있다. 

극축을 맞추는 방법은...

1. 현재 시간의 북극성의 위치를 극망의 북극성 위치 눈금이나 조견판 등으로 구하여 그 위치에 북극성을 넣는 방법(다카하시 EM-2, EM-200, EM-500),

2. 별도의 북극성 위치 조견판을 사용하여 북극성의 위치를 알아낸 다음 북극성을 해당 위치에 도입하 는 방법[다카하시 P-2Z, EM-10, NJP, MIZAR AR, 미국제 포크적도의(파인더를 극축 망원경으로 사용)], 

3. 극축 망원경의 뒤쪽에 달린 눈금환을 돌려서 현재의 북극성의 위치를 맞춘 다음 해당 위치에 북극성을 넣는 방법(빅센 GP, GP-D, Pentax MS-4, MS-5) 

4. 북극성과 주위의 별 몇 개의 위치를 눈금판에 그려 놓아 북극성과 별들을 해당 위치에 넣는 방법(Kenko NES, β-Plasma, Vixen SP, SP-DX)

5. 북극성과 천의 북극이 북두칠성의 제일 끝 별인 η별과 카시오페아 자리의 ε별의 연장선 상에 있는 것을 이용하는 방법(Mizar SP, Carton Super-Nova, etc) 등을 사용하고 있다.

극축 망원경으로 극축을 맞출 때 가장 중요한 문제는, 극축 망원경의 십자선 중심과 적도의의 회전 중심이 정확히 일치해야 한다는 것이다.

극축 망원경의 십자선 중심과 적도의의 회전 중심이 일치하지 않는 극축 망원경으로 맞춘 극축은 당연히 틀리게 마련이다. 

극축 망원경은 일부 고정 내장된 제품을 제외하면 대부분 극축의 뒤쪽에서 돌려서 끼워 넣도록 되어 있으나, 나사가 조금 기울게 가공이 되거나 조립시의 문제로 인하여 회전 중심과 십자선 중심이 대부분 조금씩은 어긋나 있으며, 이러한 점을 무시하고 극축을 맞추면 당연히 추적에 문제가 생긴다. 

이를 검사하는 방법은 지상의 조금 먼 곳의 피뢰침과 같은 물체를 십자선의 중심에 넣고 극축을 돌려보면 금방 알수 있다. 

정확히 일치 되어 있는 상황이라면 극축을 돌리더라도 대상이 십자선의 중심에서 벗어나지 않으나 어긋나 있다면 중심에서 벗어나며 가장 많이 벗어난 지점과 십자선의 중간 지점이 실제의 회전 중심이다. 

이를 보정하기 위해 고급의 정밀한 극축 망원경은 눈금판 주위에 조정 나사가 있으며, 이 나사를 조정하여 극축의 회전 중심과 극축 망원경의 십자선 중심을 일치 시킬 수 있다. 

한번에 완벽하게 조정하기는 어려우므로, 조정을 하고 극축을 돌려서 확인하는 작업을 여러번 반복하여 조금씩 오차를 줄인다. 

극축의 회전 중심과 십자선의 중심이 정확히 일치되게 조정된 적도의로 극축을 맞추었을때,극축 망원경을 들여다 보면서 극축을 돌리면 극축망원경의 십자선을 중심으로 북극성이 동심원을 그리는 모습을 볼 수 있다. 

북극성의 회전 중심과 십자선의 중심이 일치하지 않는다면 극축을 잘못 맞추었거나 중심이 어긋난 극축망원경으로 극축을 맞춘 둘 중의 하나이므로 다시 검사를 하여야 한다.

아파트 베란다에서 북극성이 안 보일 때 극축을 맞추려면 (표류 이탈법)

남쪽 하늘의 극히 일부분만 보이는 저희 집 베란다에서 소니 A7S로 오리온대성운을 한 번 찍어볼 거라고...

경위대에 올려 두고 1초 노출로 찍어봤습니다. ISO25600 355mm 초점거리에 0.5초가 넘으면 별이 흘러갑니다.

10년째 창고에 처박혀 있던 적도의 (타카하시 EM-100)를 꺼내어 베란다에 설치해두고 보니 다행히 모터나 컨트롤러도 이상없이 잘 작동하는군요. (우워~ 타카하시상~ 스게~)

예전에 C9.25랑 웹캠으로 행성촬영을 할 때는 극축 따윈 필요 없었는데, 10초 이상 별이 흐르지 않게 하려면 극축정렬이 반드시 필요합니다.

극축정렬을 하려면 북극성이 보여야 하는데, 아파트 베란다에서 북극성이 보일리가...

북극성이 안 보일 때 극축을 맞추려면 남중하는 별을 적도의가 추적하면서 별이 시야의 북쪽으로 흘러가는지 남쪽으로 흘러가는지에 따라 방위각을 맞춰 줄 수 있습니다.

이를 표류이탈법이라고 한다는 기억이 얼핏 떠오릅니다.

그 동안 별 필요가 없으니 그 방법에 대해서 전혀 생각해보지 않았었는데

막상 필요하게 되니 그 방법이 어렵지 않게 떠오르더군요.

먼저, 북극성을 중심으로 동쪽에서 서쪽으로 회전하는 천구를 떠올려 봅니다.

다음, 천구의 중심에 적도의를 설치하고 적도의가 만들어내는 천구를 다른 색으로 하나 더 떠올려봅니다.

적도의의 극축이 천구의 극축보다 서쪽으로 치우쳐있다면 남쪽방향에서 적도의의 천구가 그리는 적위선(가로줄)이 실제 천구의 적위선보다 남쪽으로 향하게 될 것 입니다.

따라서 남중하는 별은 시간이 지날수록 적도의 천구를 쫓아 움직이는 망원경 시야에서 북쪽으로 흘러가겠지요.

반대로 적도의의 극축이 동쪽으로 치우쳐있다면 별은 남쪽으로 표류하구요.

동쪽도 서쪽도 안 보이는 베란다에서 극축고도를 맞추는 방법은 GPS 위도 밖에 없습니다.

극축의 고도는 그 지역의 위도와 완전히 같으니까요.

고도를 맞출 때는 적도의의 수평을 정확하게 맞추는게 필수입니다. 괜찮은 적도의는 대부분 수평계가 같이 붙어 있더군요.

고도를 맞춘 다음 남쪽의 별을 하나 카메라 화각에 넣고 왕창 확대한 후 시간에 따라 별이 어느 방향으로

움직이는지 확인했습니다.

1시간여 낑낑댄 끝에 30초의 노출에도 별이 흐르지 않게 맞췄네요.

이제 밤 두시에 일어나서 사진을 찍기만 하면...

표류이탈 (Drift Alignment)로 극축 맞추기 

천체망원경의 극축맞추기란  '망원경의 적경회전축 방향을 지구의 자전축 방향과 일치시킨다'는 것이다.

극축을 잘 맞추면 GOTO 정확도가 높아지고 망원경의 추적성능이 좋아져, 천체사진을 더 쉽게 찍을 수 있다. 또 장시간 천체사진에서 나타나는 필드회전현상을 줄일 수 있다. 극축망원경을 이용하는 등 여러가지 방법이 있으나 가장 정확한 방법은 망원경으로 실제 별을 관측하여 별이 움직이는 방향을 보고 조금씩 극축을 보정하는 방법으로 표류이탈(Drift Alignment)이라한다.

어려운 것 같으나 실제로 해보면 그리 어렵지 않은 방법으로 모터로 추적되는 적도의와 십자선 아이피스로 다음과 같이 맞춘다. (굴절및카세그레인식 광학계에 천정미러를 끼웠을 경우)

1. 하늘의 적도근방 남중하는 별을 관측하여 별이 위로 흐르면 적도의 방위(좌우)를 조절하여 별이 오른쪽으로 가게한다. (아래로 흐르면 왼쪽으로 이동하도록 방위를 조절한다.)

2. 적도 근방 동쪽 떠오르는 별을 관측하여 별이 위로 흐르면 적도의 고도 조절을 하여 별이 아래로 오도록 조절한다. (별이 아래로 흐르면 고도를 조정하여 별이 위로 가게 한다.)

이와 같은 방법을 반복하여 별이 약 5분이상 관측하여도 표류이탈이 없도록 한다.

간단하게 기억하려면

남중한별: 'ㄱ' (기역자) 획순과 같은 방향으로 방위 조정 (그림1)

동쪽별: 별이 움직이는 방향과 반대로 고도 조정 (그림2)

흰색화살표: 별이 표류이탈하는 방향

적색화살표: 망원경의 고도/방위를 조절하여 별이 움직이는 방향

극축망원경을 이용한 극축 맞춤은 일반적으로 사용에 지장이 없을 정도이나 아래와 같은 것을 만족하기 힘들어 그 정확성이 떨어진다.

1. 극망의 광학적 축이 마운트 적경축과 정확히 일치하여야 함.

2. 극망의 스케일이 정확해야 함(유리에 프린트 된 눈금)

3. 극망의 확대율이 정확함(모든 극망 대물렌즈의 초점길이가 100% 동일)

4. 극망의 각종 수차가 없어야 함(왜곡수차등)

5. 북극성의 대기오차 보정해주어야 함

6. 지구 세차운동의 정확한 보정 필요

7. 시간의 정확성

* 표류이탈 보정법 *A. 위도눈금 조정과 북극성을 조준하여 대략적으로 극축을 맞춘다.B. 남쪽하늘(천구적도상)의 밝은 별을 망원경 시야에 넣는다.C. 십자선이 그려진 고배율 접안렌즈나 접안렌즈에 중심을 지나는 실선을 붙여 별을 보면서 적경축　 미동나사를 돌려 별이 실선과 평행하게 흐르도록 아이피스를 돌려 맞춘다.D. 별이 북쪽으로 멀어져 간다면 극축이 서쪽을 기울은 것이므로 적경축 조정나사를 이용하여 적경　 축을 동쪽으로 약간 이동시킨다.E. 별이 남쪽으로 멀어져 가면 극축이 동쪽으로 치우친 것이므로 극축을 서쪽으로 약간 이동시킨다.F. 동쪽하늘(천구적도상)의 밝은 별을 망원경 시야에 넣는다.G. C의 과정을 시행한다.H. 별이 북쪽으로 흐르면 극축 고도가 높으므로 위도조절나사를 돌려 위도를 낮춘다.I. 별이 남쪽으로 흐르면 극축 고도가 낮으므로 위도를 높인다.J. B와 J의 과정을 반복한다.