科学技術史における今日 | 1609年8月21日 最初の天体望遠鏡が誕生

古代から、人類は遠くの星空の探求を決してやめませんでした。望遠鏡は遠くの天体を観測する強力なツールとして、人類の宇宙に対する理解が徐々に深まってきたことを示しているだけでなく、科学技術文明の輝かしい進歩を反映しています。 1609 年 8 月 21 日、イタリアの科学者ガリレオは最初の天体望遠鏡を発明し、天文学の発展に革命的な変化をもたらしました。最も初期の光学望遠鏡から現代の宇宙望遠鏡に至るまで、この旅は宇宙に対する人類の理解が継続的に深まっていく様子を目の当たりにしただけでなく、科学技術の発展の驚異的な力を実証してきました。

◆古代望遠鏡の起源

紀元前4世紀には古代ギリシャの哲学者アリストテレスが凸レンズを使って物体を拡大する方法を提案し、それが望遠鏡誕生の基礎を築きました。 1608年、オランダの眼鏡職人ハンス・リッペルスハイがこの偉大な発明を初めて生み出しました。店の前で、彼は2人の子供が前方と後方の2つのレンズを通して遠くの教会の風見鶏を見ているのを見ました。それで彼はそれを試し始めました。彼は、2つの眼鏡で観察すると、遠くの風見鶏が非常に拡大されることを発見しました。そこで彼は、2 つのレンズを組み立てて、チューブを骨組みとして使用しようとしました。数々の実験を経て、彼はついに史上初の望遠鏡の組み立てに成功した。彼の発明は現代の望遠鏡の起源として広く認められている。

1609年、イタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイが望遠鏡を改良しました。彼は凹レンズの代わりに凸レンズを使い、長さ約1.2メートル、直径約4センチメートルの屈折望遠鏡を製作した。対象物を約20～30倍に拡大することができ、より高い倍率と優れた画像品質が得られ、観察画像がより鮮明になります。ガリレオは合計で約30台の望遠鏡を建造し、そのうち10台は天体観測に使用されました。彼はこれを用いて月面を科学的に観測し、人類初の月の科学的観測を達成した。その後、彼は自作の機器を使って太陽系の体系的な研究を行った。ガリレオは、金星の位相変化、木星の4つの衛星、太陽黒点などの現象について詳細に説明し、コペルニクスの「太陽中心説」の事実的根拠を発見した。この発見を記念して、木星の4つの大きな衛星は「ガリレオ衛星」と名付けられました。

ガリレオの望遠鏡は世界初の天体望遠鏡とも言われ、天文学の発展に革命的な変化をもたらしました。

◆近代望遠鏡の登場

1668年、ニュートンは口径25mm、主鏡として球面鏡を備えた世界初の反射望遠鏡を製作しました。この望遠鏡の性能は優れているとは言えませんが、屈折望遠鏡を反射望遠鏡に置き換えたことは大きな進歩と言えます。

しかし、球面鏡による球面収差が非常に大きく、放物面鏡の加工が難しいため、反射望遠鏡は誕生から100年経ってもあまり発展しませんでした。 18 世紀の産業革命により、製造技術が保証されました。 1773年、イギリスの天文学者ウィリアム・ハーシェルは、直径1,300mmの反射望遠鏡を製作し、1781年にこの望遠鏡を使って初めて天王星を発見しました。ニュートン式望遠鏡とは異なり、「キャノン」という愛称で呼ばれるこの望遠鏡には、二次反射鏡がありません。主反射鏡は斜めに設置されているため、観測者は望遠鏡の口の高い位置に立って下を覗く必要があります。ハーシェルは生涯を通じて、400枚以上の鏡を自ら磨き、117,600個の星のデータを記録し、天の川銀河の構造を解明しようと試みました。人類を恒星天文学の時代へと導いたのは、鏡作りの技術に対する彼の献身であったと言えるでしょう。

20 世紀に入り、反射望遠鏡は黄金時代を迎えました。 1908 年に完成したウィルソン山望遠鏡の口径は 1.5 メートルです。 1917年に使用されたフッカー望遠鏡の直径は2.5メートルです。 1948年に運用が開始されたヘール望遠鏡の直径は5メートルです。

反射望遠鏡の急速な発展に比べ、最も古いタイプの望遠鏡である屈折望遠鏡は、大型レンズの加工が困難であったため、比較的ゆっくりと発展してきました。 1757 年になってようやく、フランスの化学者デュロンが色収差の予備理論を確立し、色消しレンズを提案して製造し、屈折望遠鏡の歴史に新たな急速な発展の段階が到来しました。屈折望遠鏡の代表格は、1897年に建造された口径1.02メートルの世界最大の屈折望遠鏡「ヤーキス望遠鏡」です。しかし、ヤーキス望遠鏡以来、屈折望遠鏡の開発は限界に達したようです。レンズが大きく重くなるほど、中央のくぼみから変形しやすくなり、時間が経つにつれて観測の質に影響を与えるからです。

近代望遠鏡の黄金時代

過去40年間は天体望遠鏡開発の黄金時代であり、さまざまな機能を備えた多種多様な望遠鏡が実用化されました。

今日、望遠鏡は可視光帯域の壁を突破し、フルバンド観測へと移行しています。ガンマ帯域の「悟空」から、可視光線と近赤外線帯域の地上望遠鏡ケック、宇宙望遠鏡ハッブル、電波帯域の「スカイアイ」（FAST）まで。同時に、望遠鏡の機能も大幅に充実し、従来の画像撮影分析に限定されなくなりました。現代の可視光および近赤外線望遠鏡は、その機能に基づいて 3 つの主要なカテゴリに分けられます。最初のカテゴリーは、口径8.2メートルの超大型望遠鏡に代表される汎用望遠鏡です。 2 番目のカテゴリは、口径 8.4 メートルの Large Synoptic Survey Telescope (LSST) に代表される大型画像サーベイ望遠鏡です。 3番目のカテゴリーは、4メートル郭守景望遠鏡（LAMOST）に代表される分光調査望遠鏡です。

現代の望遠鏡の多くは貴重な観測データを提供し、天文学、宇宙論、物理学の発展に大きく貢献してきました。これらの望遠鏡のいくつかは、科学の発展の歴史における画期的なものです。パロマー・ヘール望遠鏡は、口径 3 メートルを超える世界初の近代的な科学望遠鏡です。その直径は5メートルに達します。建設は1930年に始まり、1948年に完成しました。そのデータは重元素生成の謎を解くのに役立ちました。現在でもまだ稼働状態にあります。スローン デジタル スカイ サーベイ 望遠鏡は現在、科学的成果の点で世界で最も生産性の高い望遠鏡プロジェクトです。この望遠鏡は 1986 年に建設され、1998 年に完成しました。この望遠鏡の口径はわずか 2.5 メートルですが、そのデータから 9,000 本近くの論文が発表され、合計 470,000 回以上引用されています。それは今でも、天文学者が宇宙の謎を探求するための豊富なデータを生み出しています。

ハッブル宇宙望遠鏡は人類史上初の宇宙天文望遠鏡です。観測の障害となる大気圏を突破し、人類の望遠鏡の解像度を初めて回折限界まで引き上げ、宇宙に対する人類の理解を大きく深めます。 1990 年 4 月 24 日、ハッブル宇宙望遠鏡はスペースシャトル「ディスカバリー」に搭載されて打ち上げられ、その後地球から 600 キロメートル上空の軌道に入りました。ハッブル宇宙望遠鏡の光学部には、主鏡の直径が 2.4 メートル、副鏡の直径が 0.4 メートルの 2 つの双曲面鏡で構成されるカセグレン反射システムが使用されています。光は主鏡から副鏡に反射され、主鏡の中央の穴に放射され、主鏡の焦点面に像を形成します。データは精密機器で処理された後、中継衛星を介して地上に送り返されます。

ハッブル望遠鏡は大気からの干渉がないため、地上の最も強力なヘール望遠鏡の7倍の距離を観測でき、宇宙の350倍を検出できます。画像の鮮明度は地上観測の10倍に達します。ハッブル望遠鏡から地球に送られた超深宇宙の画像は、ハッブル定数の計算や137億年という宇宙の年齢の決定など、天文学者を長年悩ませてきた多くの基本的な問題の解決に役立っています。

「華中天文」、「天空の巨眼を観察する」、Guangming.comより抜粋