[천체관측] 반사망원경의 적도의식 가대 설치 및 정렬 방법 정리

뭐.. 잘 모르지만

적도의 가대를 사용하고자 설치 및 망원경 정렬을 위한 방법을 정리합니다.

학교다닐 적에 지구과학을 공부라도 해볼 걸 그랬네요.

본 글은 Celestron PowerSeeker 127EQ를 기준으로 서술합니다.

적도의를 사용한다면 비슷한 방법을 쓸 것 같습니다.

 

요약

1. 방위각/위도 정렬

2. 극축 정렬

3. 무게 중심 조절

4. 파인더 조정

5. 보고 싶은 별 보기

2~4의 순서는 별로 관련 없을 것 같다.

 

목차

0. 배경지식

0.1. 적도 좌표계 - 적위, 적경

1. 천체망원경 부위 별 명칭

2. 적도의식 가대 설치/정렬하기

2.1. 적도의식 가대의 특징

2.2. 극축 정렬

3. 망원경 무게 중심 맞추기

3.1. 균형 추로 무게 중심 맞추기 - 적경 축 무게 균형 조절

3.2. 경통 위치로 무게 중심 맞추기 - 적위 축 무게 균형 조절

4. 망원경 정렬하기

4.1. 파인더 시선축 정렬

4.2. 2점 정렬 (x)

4.3. 3점 정렬 (x)

4.4. 표류이탈법 (x)

5. 참고문헌

 

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0. 배경 지식

적도 좌표계

 적위는 지구의 위도와 비슷한 개념이다. 천구의 적도를 0도, 천구의 북극을 90도, 남극을 -90도로 둔 각도이다.

적경은 춘분점을 기준으로 천체가 속한 시간권까지 반시계 방향으로 잰 각이다.

차차 정리해야겠다.

 

1. 천체 망원경 부위 별 명칭

 반사식 천체 망원경 설치방법을 읽기에 앞서, 각 부위 별 명칭을 알고 넘어가고자 한다.

 천체 망원경은 주로 경통, 가대, 삼각대로 구성된다.

천체 망원경의 각 부위 별 설명

1) 접안 렌즈, Eyepiece

사람의 눈으로 직접 관측하는 렌즈이다.

2) 경통 링, Tube Ring

망원경의 경통을 가대에 고정하는 링이다.

3) 망원경 경통, Telescope Optical Tube

굴절망원경의 경우, 대물렌즈와 접안렌즈를 연결하는 통이다. 반사 망원경은 주경과 부경, 접안 렌즈 등을 연결하는 통이다.

4) 주경 Primary Mirror

경통 내에 위치하고 있으며, 경통을 통해 외부에서 들어온 빛을 부경으로 모아주기 위한 오목 거울이다.

5) 적위 미동 케이블 Dec.(Declination) Slow Motion Cable

지구의 위치를 표현하는 위도, 경도 개념을 하늘로 확장하면 천구 상의 별의 위치를 위도, 경도의 개념으로 표현 할 수 있다. 천구의 적도를 기준으로 잰 각도를 적위이라고 하며, 적위을 미세 조정하는 케이블이다.

6) 적경 미동 케이블 R.A. (Right Ascension) Slow Motion Cable

춘분점을 지나는 시간권을 기준으로 관측하고자 하는 천체의 시간권까지의 각도를 반시계 방향으로 잰 각도를 적경이라 하며, 적경을 미세 조정하는 케이블이다.

7) 위도 조정 나사 Latitude Adjustment Screw

현재 망원경이 설치된 위도에 맞추어 위도를 조정하는 나사이다. 피치가 조절된다.

8) 삼각대 악세서리 트레이 Tripod Accessory Tray

관측에 사용되는 렌즈 등을 거치하는 트레이이다.

9) 삼각대 Tripod

10) 균형 추 Counterweight

적도의의 무게중심을 맞추기 위한 무게 추이다.

11) 적경 환 R.A. Setting Circle

적경을 조정하기 위한 눈금환이다.

12) 적도의 가대 Equatorial Mount

지구의 자전축과 평행한 회전축을 가지는 가대(Mount)이다.

13) 적위 환 Dec. Setting Circle

적위를 조정하기 위한 눈금환이다.

14) 초점조절 손잡이 Focus Knob

돌리면서 접안렌즈의 위치를 조절하여 초점거리를 맞추는 손잡이이다.

15) 파인더 Finderscope

주 망원경보다 시야가 넓어서 별을 찾는데 편리한 보조 망원경이다.

 

 

 

2. 적도의식 가대 설치/정렬하기

2.1. 적도의식 가대의 특징

 적도의식 가대(Equatorial Mount)는 기구학적으로 볼 때 회전 축이 4개로, 4 자유도를 가진다. 경위대식 가대(Alt-azimuth Mount)가 방위각과 고도각을 조절하면 되는 2 자유도를 가진 것과 비교하면 높은 자유도를 가진다. 간단히 생각하면 하늘의 위치는 최소 2차원, 위도와 경도로 표현할 수 있다. 그러나 이처럼 복잡하게 만든 이유는 특별한 목적을 가지는 것이므로, 조정에 상대적으로 많은 배경지식을 가지고 있어야 할 것이다.

 지구에서 밤하늘을 길게 보면 북극성(Polaris)을 기준으로 별들이 회전하는 경향을 가진다. 이를 별의 일주 운동(Diurnal Motion)이라 한다. 만약 북극성이 아닌 어떤 한 별을 경위대식 가대로 촬영한다면, 방위각과 고도각 두 축을 움직여서 추적해야한다. 그러나, 극축을 북극성에 맞춘 적도의식 가대를 사용하면 적경 축만을 조금씩 돌려가면서 별을 추적할 수 있다.

별의 일주 운동[7]

적도의식(좌)과 경위대식(우)의 차이

 적도의식 가대가 가지는 특별한 목적은 앞서 언급한 바와 같이, 북극성 방향을 단일 회전축으로 하는 조작의 편리함을 가질수 있다는 것에 있다. 이러한 편리함을 누리려면 북극성 방향으로 정렬을 잘 해야 한다. 그래서 적도의식 가대는 방위각과 고도각(위도), 적경과 적위축으로 총 4개의 자유도 중에서 처음으로 방위각과 고도각을 정렬하고 극축을 정렬한다.

적도의식 가대의 각 축 별 설명

2.2. 극축 정렬

적경 축, 극축을 기준으로 회전시키고자 북극성 방향으로 적경 축을 정렬한다. 개념적으로 보면 다음 그림과 같다. 좌측은 북극성 방향으로 방위각 정렬하는 그림이고, 우측은 현재 설치된 위치의 위도에 맞추어 위도 정렬을 하는 그림이다.

방위각 정렬(좌)와 위도 정렬(우)[2]

1) 삼각대의 수평 조정

 적도의를 거치하는 부분의 수평을 맞춘다.

2) 방위각 정렬

 나침반이나 북극성 방향으로 적경 축의 방위각을 정렬한다. 위 그림의 좌측과 같다.

3) 위도 정렬

 고도각인 위도는 현재 망원경이 설치한 위치인 지구 상의 위도를 찾아서 그 즈음으로 맞춘다. 한국의 경우 대략 37.5도 가량이 된다. 아래 그림처럼 위도 눈금이 있기 때문에 잘 보고 맞추면 된다.

Celestron PowerSeeker127EQ의 위도환[3]

 

 

 

3. 망원경 무게 중심 맞추기 [3]

 적도의식 망원경은 잘 고정해두어도 망원경의 무게에 의해 계속 기울 수 있다. 따라서 무게 균형을 맞추어야 편하게 적경 축으로 돌려가면서 관측하기가 용이하다.

망원경의 무게 균형 맞추기 적경 축(좌), 적위 축(우)[3]

 

3.1. 균형 추로 무게 중심 맞추기 - 적경 축 무게 균형 조절

 적경 축에 대해서 망원경만을 설치하고 회전시키다보면, 망원경의 무게에 지속적으로 기울어질 수 있다. 중량에 의한 모멘트를 상쇄하고자 균형 추의 위치를 조절하며 회전 모멘트가 생기지 않는 위치에 균형 추를 설치한다.

1. 적경 축이 자유롭게 돌 정도로 적경 축 고정 노브를 푼다.
2. 균형 추를 대충 고정해놓고 잡고있던 망원경과 균형 추를 손에서 살짝 놓는다. 확 기울면 받아야하니 아예 손을 치우진 말자.
3. 망원경이 올라가면 적경 축 고정 노브를 조여 적경 축을 고정한다. 그리고 균형 추를 바깥쪽으로 옮겨서 고정한다. 그리고 다시 무게 균형을 확인한다.
4. 적경 축 고정 노브를 풀었을 때, 어느 한쪽 방향으로 자유롭게 돌지 않으면 끝.

조금 생각을 바꾸면, 무게 추를 잘 조절한다면 천천히 적경 축을 돌게 만들 수도 있을 것 같긴 하다. 위험하겠지만.

 

3.2. 경통 위치로 무게 중심 맞추기 - 적위 축 무게 균형 조절

 적위 축 또한 경통이 연결된 위치에 따라서 경통이 앞 뒤로 천천히 기울 수 있다. 과정은 다음과 같다.

1. 적위 축이 자유롭게 돌 정도로 적위 축 고정 노브를 푼다.
2. 경통을 살짝 움직인 후 경통 링을 고정한다. 그리고 손으로 살짝 놓아본다.
3. 망원경의 고개가 숙여지면 다시 잡고 경통을 뒤로 움직인 후에 경통 링을 고정하고 손으로 살짝 놓아본다.
4. 적위 축 고정 노브를 풀었을 때, 망원경이 고개를 숙이지도, 들지도 않으면 경통 링을 완전히 고정한다.

4. 망원경 정렬하기

4.1. 파인더 시선방향 정렬

 파인더는 주 망원경보다 관측 범위가 넓어서 찾고자 하는 별을 쉽게 찾을 수 있는 보조 망원경이다. 그러나 주 망원경과 보조 망원경의 시선 방향이 일치해야 보조 망원경으로 본 위치로 주 망원경을 위치 시킬 수 있기 때문에 파인더도 조정이 필요하다.

1. 접안렌즈로 망원경을 보면서 망원경의 정 가운데를 매우 멀리 있는 점을 바라보도록 한다.
2. 파인더의 중심이 주 망원경으로 본 점으로 오도록 나사를 조절하면서 파인더의 시선 방향을 정렬한다.
3. 파인더 정렬을 마치면 주 망원경을 다시 확인하여 시선 방향이 일치하는지 확인한다.

 

2점 정렬과 3점 정렬, 표류이탈법[6]은 추후에 이어서 작성하도록 한다.

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5. 참고문헌

1. 별빛유랑단, "천체 망원경 - 천체 망원경 사용법(글)," Available at https://m.blog.naver.com/staryoorang/80211807449

2. "AstroMaster 시리즈 천체망원경 - 사용설명서," Available at https://www.costco.co.kr/medias/sys_master/h6e/h1f/8799804391454.pdf

3. Celestron, "PowerSeeker Series Telescopes - Instruction Manaul," Available at https://www.celestron.com/products/powerseeker-127eq-telescope#support-downloads

4. 한국천문연구원, "망원경의 원리와 종류," https://www.kasi.re.kr/kor/publication/post/videoGallery/10456?cPage=3, 2018.

5. "극축정렬하기," https://www.nulliusinverba.blog/2020/07/PolarAlignmentAVX.html

6. 유니온, "극축 맞추는 방법," http://pds7.egloos.com/pds/200803/24/77/set_polarize.pdf

7. DongJoon, "Diurnal Motion of Sun," https://javalab.org/en/diurnal_motion_of_sun_en/, 2018.

8. "적도좌표계," https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%81%EB%8F%84%EC%A2%8C%ED%91%9C%EA%B3%84

 

끝.