二つのレンズで、なぜ逆さまに見える？

像をつくる役と、のぞく役

ここでは、対物レンズと接眼レンズに凸レンズを使う、ケプラー式の基本形を考えます。対物レンズは天体側、接眼レンズは目の側にあります。二つともレンズですが、役割は同じではありません。

最初の対物レンズは、遠くから届く光を集めて、筒の中に上下左右が逆の実像をつくります。実像とは、その場所にスクリーンを置けば映せる像のこと。ただし、ふつうに望遠鏡をのぞくとき、筒の中にスクリーンは置きません。

接眼レンズは、その実像を虫めがねのように拡大して見るためのものです。この段階では、できた像をもう一度逆さまにするわけではありません。そこで、向きを直す部品を入れない基本形では、元の景色に対して上下左右が逆に見えるのです。

確認資料：岐阜大学教育学部「ケプラー式天体望遠鏡の仕組み」 ／ 大阪市立科学館 研究報告第28号 光学の実験解説

レンズの数だけでは決まらない

「二枚あるから二回反転する」と考えると、ここでつまずきます。大事なのは枚数より、それぞれのレンズがどんな使われ方をしているか。虫めがねも、近くの文字を大きく見るときと、離れた景色を紙に映すときでは、見え方が違います。

また、実際の望遠鏡では、方式や鏡・プリズムの組み合わせによって像の向きが変わります。問題文に「肉眼で見た向きに直してある」と書かれていたら、その条件に従います。覚えた形を当てはめる前に、何を通して見た図なのかを確かめましょう。

確認資料：岐阜大学教育学部「ケプラー式天体望遠鏡の仕組み」 ／ しょさんべつ天文台「望遠鏡の種類と構造」

大きくする前に、光を集める

望遠鏡には、暗い天体の光を集めるという大切な働きもあります。倍率だけを高くしても、細部がどんどん見えるようになるとは限りません。どのように光を集め、どんな像をつくるのか。そう考えると、ただの長い筒が、ずいぶん工夫の詰まった道具に見えてきます。

なお、望遠鏡や双眼鏡を太陽に向けてのぞいてはいけません。集めた強い光で目を傷める危険があります。日食グラスと望遠鏡を組み合わせる見方も危険です。

確認資料：ビクセン「天体望遠鏡を選ぶ」 ／ 国立天文台「観察のしかた」