南極には天文台がよく似合う?

MIYU曰く、"現在夏の間だけ、オゾンホールの観測や氷の核を採取する研究者達によって使用されている南極の「ドームC」の上空の大気が、これまでに報告された地球上のどんな場所のものよりも天体観測に与える影響が少ない、とニューサウスウェールズ大学の天体物理学者Michael Ashley氏らの研究チームがNature誌に発表しています。(Natureの論文概要 、Nature Web News 、訳文 、プロジェクトページ)
ドームCは、南極点から1670キロメートル離れた場所に位置しています。研究チームは今回南極の「冬の夜」の期間中の3月から5月にかけて、ドームC地点に設置した無人観測所AASTINO (AASTINOの内部写真)を使用して、そこで得られる視界がこれまで地上で得られたものよりも遙かに良好だ、ということを示しています。もちろん大気の影響が皆無である軌道上のハッブル宇宙望遠鏡よりは劣っているわけですが、それが地上にあり、観測施設を構築するのがより容易だという点は重要だ、とグリニッジ天文台長Martin Reesは語っています。
南極で施設を作るには非常に厳密な環境影響評価が要求されますが、(もし次代の観測所を作る為の資金500万USドル～700万USドル(2m径の試算)が得られたならば、)その判断に際しては望遠鏡の科学に対する重要な貢献についても考慮されるだろうということです。"

標高高いところより南極なんですか？

[tamaco (19059)]

タレコミリンク先『訳文』 [mypress.jp]にある、
==
2004年1月に自動研究所をそこにセット・アップしました。

地球上の他の高い高度の地域でさえも、星々は2.44346095 × 10の-6乗程度
（140 millionths of a degree）空中でちらつくように見えます。

しかし、ドームCの上空では、ちらつきはより低く、3.31612558 × 10の-7乗程度
（19 millionths of a degree）になり、これまで報告されたどんな値よりも
遙かに良好だ、という事を研究者達は発見しました。
==

ほぉ、と思いました。

●南極日食中継のシーイング
たしか去年ＮＨＫが南極で日食中継を行ったとき、
・地上から
・飛行機による上空から
２つの太陽映像がありました。その時の映像からは明らかに
地上より上空からの方がシーイング良かったです。
空気が薄いところの方が結局ゆらぎが少なくシーイングの良い
ものが得られるんだと思いました。

●今回Nature報告
でもこのNatureの報告では「高い高度の地域」について触れているので、
・ハワイ島マウナケア山頂（標高約4200m）
・チリ北部のアタカマ高原（標高5000m）
これらより南極地上が優位ということなのでしょう。
意外でした。

Re:標高高いところより南極なんですか？

[tamaco (19059)]

自己レスです。

南極日食観測は「太陽観測」だったのがミソなのかも。

今回の星の話しは、
・冬の２４時間夜中になる頃のお話し
・地上が太陽光を吸収した輻射熱が起こらない（－８９℃の世界ですし）
・上空の空気も地上からの熱によるゆらぎが最小限になる
→結果として世界最高

日食観察では全く逆の、シーイング的には最悪の状況だったりします（笑

参考に「冬の２４時間夜中」というのは嘘で、正中時間に相当する
前後２～３時間は、新聞が読めるぐらいの明るさにはなるそうです。

Re:標高高いところより南極なんですか？

[Anonymous Coward]

朝刊をそんな時間に読むのは遅いと思う

#そもそも配達されるのか？

Re:標高高いところより南極なんですか？

[WestEast (7267)]

正中３時間前というと９時ですから、アレゲ的には早朝と言える時間ではないでしょうか。

--
マラソンで二位を抜いたら何位？

Re:標高高いところより南極なんですか？

[Anonymous Coward]

空気の組成や水蒸気量も関係ありそう。

Re:標高高いところより南極なんですか？

[Anonymous Coward]

観測天文学者の間では南極の望遠鏡サイトとしての適性はずっと話題になっていて、様々な調査が行われているはずです。
特に、赤外線の波長域(>1μm)での感度が劇的に改善して、次世代の宇宙望遠鏡(JWST)にも匹敵するともいわれています。

いま手元に資料がないのでうろおぼえでもうしわけないのですが、
いくつかのポイントをあげると
●上空の気流が非常に安定していて、シーイングが非常に良い(＜0.1”とか)
●気温が非常に低く、大気からの熱雑音が桁で低くなる
●気温が低い → 大気中の水蒸気量が非常に少なくなって、水による赤外線の吸収が抑えられるので、マウナケアからですら観測不可能な波長域の観測が可能になる

といったところでしょうか。
実際に、アリゾナ大学などのグループでは30mクラスの望遠鏡 [umich.edu]を南極に建設したい [unsw.edu.au]、という提案が出ていたりします。

ただ、南極のあの環境に大型望遠鏡を作るとなると大変だろうあ…
土台は氷の上だからずぶずぶ沈んでいくだろうし…

標高も高いんですよ

[SteppingWind (2654)]

南極には平均で2000mを越える氷床が乗っかっているので, 内陸の平原部では標高3000mを越える場所が多くあります. 例えば日本のドームF(ふじ)は標高3810mにあったりします.

さらに有利な点としては

• 高原部では斜面でブリザードの様な猛烈な風が吹くのとは対照的に空気が安定している
• 気温が低いため大気層の厚さが薄い
• 空気中の水蒸気の量が少ないため, これに吸収される帯域の減少が少ない. もちろん雲も無い.

なんかも有ると思います.

欠点としては建設や観測がきついというのもありますけど, 独特の物としては場所が氷の上なので, ほっておくと流れていっちゃうというものがあります. まあGPSか何かで位置補正をすれば大丈夫なんでしょうけど.

Re:標高も高いんですよ

[Anonymous Coward]

簡単に滑走路を作れるなら、建設は山の上より楽かも。

Re:標高高いところより南極なんですか？

[nq (16642)]

シーイングというのは、大気の揺らぎが原因ですから、大気が多くても上層で風が吹いていなければよいのです。
この Dome Cの上空は風が吹いていないのでしょう。
（関東ですと天気がよくても季節風のある冬より、風のない夏のほうが、星が小さく見えるのと同じ理由ですね）

貿易風や偏西風のように地球の回転が原因となっている季節風は、西も東もない南極では原理的に吹かないはずですね。（現実は、もちろんもっと複雑でしょうが）

地球の回転が原因の風

[ferrocyan (7486)]

貿易風や偏西風のように地球の回転が原因となっている季節風は、

貿易風や偏西風のような風は、季節風とはいわないと思います。理科の教科書には「大気の大循環」として出てきます。少し調べてみたところでは、「惑星循環」といういい方もあるようです。

Re:地球の回転が原因の風（おふとぴ）

[Anonymous Coward]

季節風とは、卓越風（一定方向へ特によく吹く傾向がある風）の方向が季節によって変化するときにそう呼びます。
元コメントの日本の冬の北西風などがそうです。

貿易風（偏東風）、偏西風は季節に依存しないと考え

標高か南極か

[Anonymous Coward]

南極も結構標高が高いから、その辺に立てるのはどうでしょうか？
もちろん、建設するのも物資を運ぶのもとんでもない難易度でしょうけど・・・

南極だと

[aql (23441)]

南天側しか見れないような気がするのは気のせいでしょうか？
赤道付近なら、地球が回るからだいたい全部みれる。
南天側は一手に任せろ！というやり方なのかな…。

冬はずっと夜で使いやすいかもしれないけれど、白夜だと使えない日々が毎日…。
それに日が落ちる角度が小さいはずだから、薄明とか大丈夫なのだろうか。

色々疑問が…。

Re:南極だと

[nq (16642)]

すべてご心配のとおりです。実際、南極や北極は、1年を積分すると地球上で最も日照時間が長いし、薄明時間を入れたら、観測時間の差はもっと大きくなるでしょう。（ちょうど、最近の Sky and Telescope誌の読者からの質問欄にそのことが出ていました）
それでも、観測条件のよい時間は長いということなのだと思います。

　また、このような大望遠鏡の観測対象は、特定の天体でなくてはならないという例は少ないので、十分、南天の天体だけでやっていけます。替えがない天体で最も重要なのは天の川の中心とマゼラン雲でしょうが、どちらも南だし。

Re:南極だと

[Anonymous Coward]

オーロラがまぶしくて，観測できないとかはないんでしょうか．

ドームＣはこんなところ

[tamaco (19059)]

The unofficial Dome C FAQ [unsw.edu.au]

標高３２００ｍもあったのか・・

Re:ドームＣはこんなところ

[Anonymous Coward]

内陸部なので山から降りてくるカタバ風が無いってのも重要ですね。 沿岸付近では最大風速 96m/s [nipr.ac.jp]を記録したことがあるそうですから。

ところが観測には好都合な無風状態も、生活にはあまりよくないようで…。(お食事中の人のために翻訳せずに引用)

Dry toilets put other hazards to the environment and to the well-being of people, anyway: fumes from the chimnery are not exactly smelling like eau de Cologne, and, as w

口径

[Anonymous Coward]

宇宙望遠鏡よりも口径の大きなものを容易に建造できるから、宇宙望遠鏡よりもよい観測ができる、という点もあるようです。

#今回の望遠鏡は、Kyocera 7135 [unsw.edu.au]で遠隔操作するらしい。アレゲだ。

携帯メールで遠隔制御

[nq (16642)]

E-mailで制御する衛星(Rubin-2 [ohb-system.de]もすでに飛んでいるようです。ORBCOMMの比較的安価なサービスがあるので、地球上なら、e-mailは辺鄙なところで使うには、いまや一番経済的な通信手段です。

携帯で、というのも、緊急事態にすぐ担当者が対応できるようにということを考えると、ごく自然。

セキュリティの確保も含め、具体的にどのように実現しているのかは、ちょっと興味があります。

望遠鏡の最適地

[nq (16642)]

ここのところ、望遠鏡の最適地として注目されていますね。
下の文献では月面、ラグランジュ点と比較検討されています。

( Buyer’s guide to telescopes at the best sites: Dome A, L2 and Shackleton Rim. [arizona.edu])

Re:望遠鏡の最適地

[Anonymous Coward]

すでに何個か望遠鏡があったりします。
赤外線望遠鏡SPIREX [uchicago.edu]と電波望遠鏡AST/RO [harvard.edu]。
どちらもそんなに大きくないようですが、南極以外ではできない観測ができるのでしょう。

国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

沖縄ってのは惑星屋さんたちにとって周知なんですが、 ことシーイングに関しては国内有数ですよ。でも、天文台がない。 お国の威信をかけたスバル望遠鏡よりも、アマチュアのレベルのほうが上です（あくまで参考）http://www.d1.dion.ne.jp/~tabaken/sub10.html

Re:国内にもっといい場所がある

[nq (16642)]

石垣島に天文台が作られるそうですよ.
http://www.cosmos.ne.jp/~mainichi/daily/news/20040428.htm

#すばるよりアマチュアが上、というのは何の根拠もないと思いますし、晴天率、水蒸気の量など考えたら、沖縄が特別よいとも思われませんが。

Re:中の人

[Anonymous Coward]

を比較すると、オーポンな複合体を指す「アマチュア」に
未知の可能性はあるって事はいえるでしょうけどね。

専門外の「遊び」で見つけるような発見のために存在していない
とは言っても、それを理由にして見落とす空間をアマチュアが
カバーしてるとしたら、やはりアマチュアの方が意識も上かな。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

リンク先は900枚を合成した画像のようですが、それとすばる望遠鏡ワンショット画像処理無し、を比べてもあまり意味はないかもしれません。
工夫次第でかなりよい画像がとれる、ということですね。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

×900は、枚数じゃなくて、倍率の表記だ。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

ダウト。望遠鏡と接眼レンズの焦点距離が書いてありますから、そうではないです。

キャプションにある ToUcamPro は、ウェブカメラです。
http://www.kk-system.co.jp/Alpo/ToUcam/
これで撮影した動画を、画像処理ソフトにかけて数百枚重ねあわせ、抜群の惑星写真を作る、
という手法が、去年の火星大接近のころから広がりつつあります。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

すばるがそれをやらない理由は何ですか。人間の目には綺麗にみえるけど、真実ではないものが見えちゃう副作用とかはないのでしょうか。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

すばるも、通常の観測では複数枚の画像を足し合わせているんだと思います。
ただ、惑星とかでない限り対象がかなり暗いですから、秒間何コマ、というのは
無理でしょう。数分から数十分の露出をかけた画像を足し合わせているはずです。

あと、画像処理ソ

Re:国内にもっといい場所がある

[taka2 (14791)]

Webカメラで900枚もの画像を重ねているのは、それに利点があるからというより、そういう使い方をすることによって、Webカメラが安価な惑星観測用のカメラとして使えるようになる、ということでしょう。

・Webカメラをそのまま使うと、長時間露光などは出来ず、秒30コマ=1/30秒分の光量しか得られないが、900枚重ねることで、30秒分の光量が得られる

・Webカメラをそのまま使うと、熱雑音などにより、画像にはかなりのノイズが含まれるが、統計的にランダムに現れるノイズは、複数の画像を重ねると打ち消しあうので、900枚重ねることで、元の画像の900倍のS/N比が得られる。

・Webカメラをそのまま使うと、8bit=256階調しか得られないが、900枚重ねることで23万段階(約18bit)の階調が得られる

といった感じで。

すばる望遠鏡では普通に長時間露光ができますから、こういう小技を使って長時間露光を実現しなくてもいいですし、CCDももっといいものを使っていますから、CCDの性能を補う目的で画像を重ねる必要もあまりないでしょう。

#624359 で示されたすばるの木星写真は色別のフィルターをかけて、露光 0.1秒で3枚を合成してます。わざわざ光量を減らす ND フィルターも通してますし、すばるで撮るには、木星は明るすぎるということなんでしょう。

光量が十分な場合に、NDフィルター(光量を落とす灰色のフィルター)を通してまで、大口径で撮るよりは、最初から小口径で撮った方が画質がよくなるのは明らかです。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

＞光量が十分な場合に、NDフィルター(光量を落とす灰色のフィルター)
＞を通してまで、大口径で撮るよりは、最初から小口径で撮った方が画質が
＞よくなるのは明らかです。

色収差皆無かつ、解像度の高さに価値があるという条件なのに、小口径で撮った方が画質が良くなるのはどうしてでしょうか。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

>900枚重ねることで、元の画像の900倍のS/N比が得られる。

これ本当ですか？ 900のルートで30倍ではないですか。

>8bit=256階調しか得られないが、900枚重ねることで23万段階(約18bit)の階調が得られる

256階調のままということはないでしょうが、本当に23万階調相当にまでなるのでしょうか。

Re:国内にもっといい場所がある

[taka2 (14791)]

> 色収差皆無かつ、解像度の高さに価値があるという条件なのに、
> 小口径で撮った方が画質が良くなるのはどうしてでしょうか。

空気のゆらぎとか、凹面鏡の加工精度とか、そういった点では、
小口径の方が収差は少なくなるのではないですか。

Re:国内にもっといい場所がある

[taka2 (14791)]

> 900のルートで30倍ではないですか。
はい、その通りです。間違えてました。

> 256階調のままということはないでしょうが、本当に23万階調相当にまでなるのでしょうか。

自分で書いておいてなんですが、そこまで階調はあがらないと思います。
まったくノイズが無い環境では、900枚ともまったく同じ画像になって、階調は256段階のままですね。

ノイズが混入する場合は、ノイズによるディザリング効果で確率的に階調は上がります。6bitの液晶パネルが4フレーム分の時間方向ディザリングで1620万色を表現できるのと同じ原理。
(輝度10.6の入力があった場合は、ノイズが無い場合は900枚すべて10と判定されますが、0～1に均等分布するノイズが入れば、確率的に360枚が10、540枚が11になると期待できます)

というわけで、ディザリングにとって都合の良いノイズが入ってくれれば、900倍の階調は得られることになりますが、
実際にどれだけ階調が上がるのかは、ノイズの統計的性質によることになると思います。

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

なるほど。口径が大きいことによる解像度の増大によるメリットより、加工誤差や空気のゆらぎの増大の方のデメリットのほうが明らかに大きいということなのですね。すばるというのは、集光力だけがメリットの代物なんだ。どうしてそんなもの作ったのでしょうかね。

Re:国内にもっといい場所がある

[phason (22006)]

小口径で撮っているものに手間暇かけているからです．
同種の手法(枚数or露光時間を増やしてS/N比をあげる)をすばるに適用すれば
すばるの方の画質は当然もっと改善されます．
何故やらんのかというと，まああの写真自体デモンストレーションですから，
そこまでやる必要は無いというか．

大型望遠鏡の目的はあくまで小口径のもので見えないものを見る，ですので，
普通に見えるものを見るのは余興のようなもの，それほど時間や手間はかけられ
ません．
#まあ，後はマシンタイムの空きとご相談，ってことで．

むしろ主力は赤外とか各種波長帯での分光ではないでしょうか．
遠距離，波長制限となると小口径のものではもはや工夫を凝らしても
見えないレベルにまでS/N比が落ちますので，そういった用途でこそ
大口径の望遠鏡は威力を発揮するという．

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

>加工誤差や空気のゆらぎの増大の方のデメリットのほうが明らかに
>大きいということなのですね。

まあこれはもとの発言が悪いのですが，当然大口径化することで解像度が
上がるようになってますのでご安心を．

というわけで

>すばるというのは、集光力だけがメリットの代物

というわけではありませんので．
実際にどう使われているのかは
http://www.naoj.org/Observing/Proposals/Publish/index.html
あたりの成果を読んでいただければおわかりいただけるかと．
この辺の成果は小口径の望遠鏡に工夫を凝らしても到達できないものが
多いので，参考になるかも．

Re:国内にもっといい場所がある

[Anonymous Coward]

そもそもSubaru望遠鏡は惑星には不向きなのですが、
自信たっぷりにギャラリー入りしてる
ttp://www.naoj.org/Pressrelease/1999/01/JupiterSaturn_300.jpg

と

ttp://www.d1.dion.ne.jp/~tabaken/sub10_SUB_HEAD_IMAGE.jpg
ttp://www.d1.dion.ne.jp/~tabaken/sub3_ALBUM_IMAGE_47.jpg

を単純に研究用の惑星写真として比較すると、Subaruは、話になりません。
アマチュア側は、口径35.5cmの望

Re:国内にもっといい場所がある

[phason (22006)]

まあ，すばるの方は露光時間が露光時間ですからねえ．
とりあえず撮ったものと時間と手間をかけたものを比較すりゃあそれは
手間をかけた方が良くなることもありますし．

>場所やコストではなく、工夫次第ということなんでしょうね

んー，でもまあ，ああいう大型望遠鏡の主目的は，工夫を凝らしても見えない
ものを見るためにコストをかける，って奴ですから，そういう観測対象に
対しては工夫を凝らしてもいかんともしがたい面も．

ttp:(おふとぴ）

[Anonymous Coward]

べつにここでは、べた書きで
http://www.google.com/
などと書いてもリンクされませんから、hを抜く必用はありません。というか抜かれると非常に使いにくいのですが。

極点移動？

[Anonymous Coward]

１年に 10m も動く南極点？ うそ、氷が動くのよ。 http://jare.nipr.ac.jp/nankyoku/01/01_02.html　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Re:極点移動？

[Anonymous Coward]

そもそも極点自体、数十メートルの範囲でふらふら動いてるんじゃなかった?

Re:南極には天文台がよく似合う?

[Anonymous Coward]

「フジ三太郎には月見そばがよく似合う」と申しましたが…

#お後がよろしいようで。