教室で手軽に使える太陽光導入装置(ヘリオスタット)の開発と応用

学校における天文分野の学習で、昼間の授業時間中に観察を行えるのは太陽が唯一その対象といえる。そこで、太陽の可視光をはじめHα光、CaK光、分光器によるスペクトル観察などを授業に取り入れることは重要と考える。しかし、観察のために屋外に機材を設置することは多くの手間を要し、また観察中、教員は待機中の生徒の面倒を見る余裕が無いなど、屋外での観察実験は困難な面が多い。そこで、教室の窓に差し込む太陽光を使って観察を行うことを考えた。多くの学校では南面に窓があり、太陽高度が低い冬季なら差し込む太陽光での直接の観察が可能である。しかし、夏至をはさむ4ヶ月間(5月～8月)は太陽高度が高く、窓からの直接観察は困難である。本研究では、ヘリオスタットと呼ばれる平面鏡による太陽光導入装置を製作し、教室内に太陽光を導くことで年間を通して太陽観測が容易に行えるようにした。太陽光導入装置としてはシーロスタットが一般的で、像が回転しない利点があるが、第2鏡の影が第1鏡に当たることがあるため、それを避ける機構が必要で構造的に複雑になる。像の回転を許せばヘリオスタットのほうが構造も簡単で作りやすい。学校現場での観測では像の回転が問題になるような長時間の観測は少ないので、今回の観測装置はヘリオスタットとする。像面精度を考えると鏡の枚数は少ない方がよく、光軸の維持にも便利なことから、1枚鏡で太陽光を望遠鏡に導くことにした。鏡により太陽光を天の北極に向け、それを受ける望遠鏡は天の南極に向けることで太陽の観察を行う。鏡を太陽時駆動することで日周運動を追尾することができる。今回使用した口径60～76mmの観測用望遠鏡に対し、平面鏡(面精度λ/4)は直径210mmと比較的大きいため、光軸の許容範囲が広く使いやすくなっている。この装置を、可視光、Hα光、CaK光の太陽望遠鏡、自作太陽分光器に応用した。

学校における天文分野の学習で、昼間の授業時間中に観察を行えるのは太陽が唯一その対象といえる。そこで、太陽の可視光をはじめHα光、CaK光、分光器によるスペクトル観察などを授業に取り入れることは重要と考える。しかし、観察のために屋外に機材を設置することは多くの手間を要し、また観察中、教員は待機中の生徒の面倒を見る余裕が無いなど、屋外での観察実験は困難な面が多い。そこで、教室の窓に差し込む太陽光を使って観察を行うことを考えた。多くの学校では南面に窓があり、太陽高度が低い冬季なら差し込む太陽光での直接の観察が可能である。しかし、夏至をはさむ4ヶ月間(5月～8月)は太陽高度が高く、窓からの直接観察は困難である。本研究では、ヘリオスタットと呼ばれる平面鏡による太陽光導入装置を製作し、教室内に太陽光を導くことで年間を通して太陽観測が容易に行えるようにした。太陽光導入装置としてはシーロスタットが一般的で、像が回転しない利点があるが、第2鏡の影が第1鏡に当たることがあるため、それを避ける機構が必要で構造的に複雑になる。像の回転を許せばヘリオスタットのほうが構造も簡単で作りやすい。学校現場での観測では像の回転が問題になるような長時間の観測は少ないので、今回の観測装置はヘリオスタットとする。像面精度を考えると鏡の枚数は少ない方がよく、光軸の維持にも便利なことから、1枚鏡で太陽光を望遠鏡に導くことにした。鏡により太陽光を天の北極に向け、それを受ける望遠鏡は天の南極に向けることで太陽の観察を行う。鏡を太陽時駆動することで日周運動を追尾することができる。今回使用した口径60～76mmの観測用望遠鏡に対し、平面鏡(面精度λ/4)は直径210mmと比較的大きいため、光軸の許容範囲が広く使いやすくなっている。この装置を、可視光、Hα光、CaK光の太陽望遠鏡、自作太陽分光器に応用した。