地球から月へ/第二十四章
第二十四章
ロッキー山脈の望遠鏡
[編集]前年の10月20日に、大砲クラブの会長が、大規模な光学機器の建設に必要な資金をケンブリッジ天文台に預けていたのであるが、その募集は終了した。この装置は、望遠鏡でも望遠鏡でもよいが、月の表面に幅9フィート以下の物体を見えるようにするのに十分な力を持つものでなければならなかった。
屈折式と反射式望遠鏡との間には重要な違いがあり、ここではそれを思い出すことが可能である。屈折式望遠鏡は、上端に対物レンズと呼ばれる凸状のレンズを搭載した筒と、下端に観察者の目を当てる接眼レンズと呼ばれる第2のレンズを搭載した筒で構成されている。発光体から発せられた光線は、対物レンズを通過し、屈折により、その焦点で反転した像を形成する[1]。この画像は接眼レンズを通して観察され、まさに虫眼鏡のように拡大される。このようにして、屈折式望遠鏡の筒は、対物レンズと接眼レンズによって両端が閉じられている。
一方、反射式望遠鏡の筒は上部が開いている。観察対象物からの光線は自由に入射し、凹面、つまり収束する金属鏡に当たる。そして、その反射光が小さな鏡に当たり、再び接眼部に送られ、像が拡大されるように配置されている。
そのため、屈折式望遠鏡は屈折、反射式望遠鏡は反射が主な役割である。そのため、前者には「屈折式」、後者には「反射式」という名称が付けられている。このような光学装置の難しさは、レンズであれ金属鏡であれ、対物レンズ或いは反射鏡の製作にある。
しかし、大砲クラブが大実験を行った当時、これらの機器は特異なまでに完成されており、見事な結果を出している。ガリレオが、せいぜい7倍にしかならない貧弱な望遠鏡で星を観測したのは、はるか昔のことである。16世紀以降、光学機器は大幅に拡大・延長され、これまで知られていなかった深さまで星の空間を測ることができるようになった。この時代に稼働していた屈折装置としては、ロシアのポウルコワ天文台の15インチ（約38cm）の対物レンズを搭載した望遠鏡[2]、フランスの光学者ルルブールの、前者と同等の対物レンズを搭載した望遠鏡、そして直径19インチ（約48cm）の対物レンズを搭載したケンブリッジ天文台の望遠鏡などがある。
望遠鏡の中には、驚異的な倍率と巨大な大きさのものが2つあった。ハーシェルが作った最初のものは、長さ36フィート、幅4.5フィートの鏡で、6,000倍の倍率があった。2つ目はアイルランドのパーソンズタウン・パークにあるバーカステルで、ロッセ卿が所有していた。筒の長さは48フィート、鏡の幅は6フィート（-1.93m[3]）、倍率は6,400倍で、操作に必要な装置を並べるために巨大な石造建築物を建てる必要があり、その重さは2万8,000ポンドだった。
しかし、このような巨大な大きさにもかかわらず、得られた倍率は丸い数字で6,000倍を超えることはなかった。6,000倍の倍率では、月はわずか39マイル（-16リーグ）しか見えず、よほど長い物体でない限り、直径60フィートの物体しか見ることができない。
この場合、幅9フィート、長さ15フィートの砲弾の問題だったので、月を少なくとも5マイル（-2リーグ）に近づける必要があり、そのためには4万8千倍の倍率を出す必要があった。
そんな疑問がケンブリッジ天文台にはあった。経済的な問題で止まるのではなく、物質的な問題が残っていたのである。
そしてまず、反射式望遠鏡と屈折式望遠鏡のどちらかを選ぶ必要があった。屈折式望遠鏡は、反射式望遠鏡よりも優れている。口径が同じであれば、レンズを通過した光線は、反射望遠鏡の金属鏡での反射よりも吸収による損失が少ないため、より大きな倍率を得ることが可能である。しかし、レンズの厚さには限界がある。厚すぎると光を通さなくなるからである。しかも、この巨大なレンズを作るのは非常に難しく、年単位の相当な時間を必要とする。
そのため、光が反射するだけの月を観測する際には、屈折式望遠鏡の方が像がよく見えるという貴重な利点があったが、実行速度が速く、より大きな倍率が得られる反射式望遠鏡を使うことにした。しかし、光線は大気中を通過するとその強度が大幅に失われるため、大砲クラブは空気の厚さを減らすために、連邦で最も高い山の一つにこの装置を設置することを決めた。
望遠鏡では、接眼レンズ、つまり観察者の目のところに置かれた拡大鏡が倍率を上げるわけだが、最大の倍率を支える対物レンズは、その直径が最も大きく、焦点距離が最も長いものである。4万8,000倍に拡大するためには、ハーシェルやロッセ卿の目標を特別に上回る大きさが必要だった。この鏡の鋳造には、非常に繊細な作業が必要なのである。
幸いなことに、その数年前に、フランス研究所の科学者であるレオン・フーコーが、金属鏡を銀鏡に置き換えることで、対物レンズの研磨を非常に簡単かつ迅速に行う方法を発明したばかりだった。望みの大きさのガラスを鋳造し、それを銀塩で金属化すればよいのである。このようにして良好な結果が得られたので、このレンズを製造したのである。
また、ハーシェルが望遠鏡のために考案した方法に沿って配置されていた。スローの天文学者の偉大な装置では、筒の底にある傾斜鏡で反射された天体の像が、接眼レンズのあるもう一方の端で形成されていた。このようにして、観察者は筒の下部に置かれるのではなく、上部に上がり、そこで虫眼鏡を持って、巨大な筒の中に飛び込んでいくのである。この組み合わせでは、像を接眼部に反射させるための小型の反射鏡が不要になるという利点があった。今まで2回反射していたのが1回になった。だから、光線を減衰が少なくなった。そのため、画像が弱くなることはなかった。このようにして、最終的には、より明確になり、観察する上で貴重な利点となった[4]。
覚悟を決めてからが勝負だ。ケンブリッジ天文台の計算によると、新しい反射鏡の筒の長さは280フィート、鏡の直径は16フィートとなっている。どんなに巨大な装置であっても、数年前に天文学者の鉤爪が建設を提案した長さ1万フィートの望遠鏡にはかなわない。とはいえ、このような装置を作るには大きな困難が伴う。
場所の問題については、すぐに解決した。それは、高い山を選ぶかどうかという問題で、アメリカには高い山はあまりない。
実際、この偉大な国の地形は、中程度の高さの2つの山脈に縮小されており、その間を流れる壮大なミシシッピ川は、アメリカ人が王族を認めるならば「川の王様」と呼ぶだろう。
東にはアパラチア山脈があり、その最高峰であるニューハンプシャー州の標高は5,600フィートを超えておらず、非常に控えめなものである。
西側にはロッキー山脈がある。ロッキー山脈は、マゼラン海峡から始まり、アンデス山脈またはコルディエラ山脈と呼ばれる南アメリカの西海岸に沿って、パナマ地峡を越え、北アメリカを横断して極海の海岸に至る巨大な山脈である。
これらの山はそれほど高くはなく、アルプスやヒマラヤはその壮大な高さからこの山を最高に軽蔑して見ていることだろう。一方、ブラン山は1万4,339メートル、キンツチジンガ[5]は2万6,746メートルの高さである。
しかし、大砲クラブは、望遠鏡もコロンビヤード砲も連邦の州に設置すべきだと主張していたため、ロッキー山脈で満足せざるを得ず、必要な機材はすべてコロラド州のロングスピークの頂上に向けられたのである。
アメリカの技術者たちが克服しなければならなかったあらゆる種類の困難や、彼らが成し遂げた大胆さと技術の神業を語るには、ペンや言葉ではできない。本当に力作だった。巨大な石、重い鍛造品、かなりの重さのアングルアイアン、円筒の巨大な部品、目的のものだけでも3万ポンド近くあり、万年雪の限界を超えて、1万フィート以上の高さまで上げなければならなかった。荒涼とした牧草地、不可解な森林、恐ろしい「急流」を通り、人口の中心から離れ、存在の細部がほとんど解けない問題となっている荒野を通り抜けなければならなかった。しかし、これらの千載一遇の障害は、アメリカ人の天才的な才能によって乗り越えられたのである。作業開始から1年も経たないうちに、9月の終わり頃、巨大な反射鏡は2.8メートルの筒を空に立てた。巨大な鉄製のフレームに吊り下げられたこの装置は、独創的な機構により、天空のあらゆる場所に簡単に移動でき、地平線から別の場所まで、宇宙空間を移動する星を追いかけることができる。
費用は40万ドル以上かかった[6]。初めて月に向けられたとき、観測者は好奇心と不安を抱いたという。4万8,000倍に拡大された望遠鏡の中で、彼らは何を発見するのだろうか。集団、月面動物の群れ、都市、湖、海?月の円盤のすべての点で、火山の性質を絶対的な精度で決定することができるのである。
しかし、ロッキーマウンテン望遠鏡は、大砲クラブに貢献する前に、天文学にも多大な貢献をしていた。また、ケンブリッジ事務所のクラーク氏は、ロッセ卿の反射鏡では拡大できなかったおうし座のかに星雲[7]を細部まで観察した。
脚注
[編集]- ↑ これは、屈折した光線が焦点に結像する
- ↑ 価格は8万ルーブル（32万フラン）
- ↑ パリ天文台のドミニク・カッシーニが作った300フィートの屈折式望遠鏡などがあるが、この屈折式望遠鏡には筒がなかった。対物レンズはマストで空中に吊るされていて、観察者は接眼レンズを手に持ち、できるだけ正確に対物レンズの焦点に自分を置くようにしていた。これらの機器がいかに使いにくいものであるか、また、このような条件下に置かれた2つのレンズを中央に配置することがいかに困難であったかは容易に理解できる
- ↑ このような反射鏡を「フロントビュー望遠鏡」と呼ぶ
- ↑ ヒマラヤ山脈の最高峰
- ↑ 100万6,000フランに相当
- ↑ ザリガニの形で現れる星雲
