【修正版】大気差グラフ

　
ひとつの天体を長時間撮影すると構図が徐々にズレてくることがあります。それには複数の要因が絡んでくるのですが、大気差もそのひとつしてよく知られています。赤道儀がどんなに高精度に一定速で回っても、星の動きが微妙に変化しているのですから、長時間にわたって完璧に追尾するのは不可能なのです。
大気差とは大気の屈折で星が実際の位置より上に浮き上がって見える現象で、低空ほど大きく、天頂に近づくほど影響が小さくなります。その時の気圧や気温、湿度なども影響してくるので、簡単には表せません。また東西南北それぞれの星の軌跡が微妙に浮き上がることを考えると頭が混乱してしてしまいますね。

さて、今回天体写真愛好家のなかでも有名人揃いの星沼会で活動されているだいこもん様より、新たに計算しなおした大気差グラフをお送りいただきました。上がその最新グラフになります。再計算にあたっては国立天文台の沖田博文先生とも議論を重ねたとのことで、これまで知られていた大気差グラフよりかなり正確になったとのことです。だいこもん様もご自身のブログに掲載されてますので、ぜひこちらもご覧ください。
https://snct-astro.hatenadiary.jp/entry/2024/07/16/152714

グラフは北緯40°の地点での星の見掛けの速度になります。縦軸は極軸一回転の時間（秒）、横軸が天体の時角（方位）で0hが子午線（南中）、マイナスが東方向、プラスが西方向、6hが真西、12hが真北、18hと-6hでつながります。描かれた曲線が各赤緯値による見掛けの速度になります。以前、SWATブログに掲載した大気差グラフとはそこそこ違いがあり、天頂付近の天体の速度は恒星時でしたが、今回再計算された値はキングスレートとほぼ合致する速度で恒星時より遅いとう結果になっています。恒星時よりも見掛けの速度が速くなるのは赤緯50°以上の天体が北極星の下側を通過する場合のみとうことも示されています。ちょっと面白いのは赤緯+80°と赤緯0°の天体の南中の地平高度はどちらも50°（北緯40°）ですが、見掛けの速度が100秒以上も違っていたり、周極星の下方経過はけっこう速いこともわかります。いろいろ新発見があって新鮮な驚きでした。
実際の星座をざっくりとグラフにあてはめてみますとグレー破線（赤緯0°）はオリオン座、紫破線（赤緯-30°）がさそり座、黄実線（赤緯+40°）がこと座、黒実線（赤緯60°）がカシオペヤ座、緑実線（赤緯80°）がケフェウス座のとがった先端（γ星エライ）付近です。

再計算の結果をみても、いかにキングスレートが天体撮影に適した値かということがよくわかる結果となっています。SWATの駆動速度はキングスレートを採用しています。
　
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SWAT-350V-spec Premiumレビュー動画のご紹介。

SWAT-200からのユーザーであり、「天体画像処理入門」でPixInsightの連載を執筆していただいた蒼月様渾身のSWAT-350V-spec Premiumレビュー動画が完成しました。ハイレベルなユーザー様の視点で、SWAT-350V-spec Premiumの良いところはもちろん、イマイチな部分も正直に語っていただきました。お使いになるときのコツにも触れていますので、お時間のあるときにぜひご覧いただければと思います。動画はこちらからどうぞ。（https://www.youtube.com/watch?v=Se3USw5viFU）

■動画のコメントより
長年SWATユーザだった私から見た Premium の印象のほか、高い追尾精度を最大限に発揮させるための注意点や、追尾精度の検証、改善要望など、この製品に関する様々なことを話しています。情報満載なので、これから Premium を導入しようか迷っている方はもちろん、既に Premium をお持ちの方も是非ご覧ください。

■本動画の主な内容は次の通り
0:00 op
1:42 今回のお話の内容
2:22 Chapter1 ちょっとひと言
5:32 Chapter2 開封の儀
8:10 アクセサリーについて
9:50 Chapter3 主な仕様・特徴
12:46 駆動モードが11種類
16:01 Chapter4 使用方法概要
18:21 荷重方向限定スペシャルモードの選択方法
21:03 追尾性能を最大限に発揮させるために
26:16 Chapter5 追尾精度検証
33:12 Chapter6 雑感あれこれ
36:12 改善要望
41:26 精度検証用の画像を処理してみた
　

SWAT-350V-spec Premiumでテスト撮影したすばる。焦点距離560mm、2分露出ノータッチ。蒼月様のコメントはこちらをどうぞ。
　
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Premium仕様に搭載される新たな駆動モード。

天体の日周運動は大気差によって常に変化していて一定ではありません。上のグラフは北緯40°の場所での天体の見かけの速度を表したもので、40年以上前に海外で発表されたデータを元に当時の天文ガイド誌が記事にしたもののトレースです。その肝心の元記事が見つからず、正確な見方がよくわかりませんが、だいたいは想像がつきますので、ちょっと解説してみます。縦軸は極軸一回転の所要時間でひとキザミが60秒です。ちなみに恒星時は86164秒です。横軸は天体が東から昇って地平高度15°に達した時点から西の空15°に傾くまでの所要時間で、ひとキザミは2時間です。曲線はそれぞれの赤緯値にある天体の見かけの速度の変化です。（元記事を読んでないので、解釈を間違っている可能性があります。正確な見方をご存じの方はぜひ教えていただければと思います。）
さて、この曲線は星の見かけの速度の変化を表していますが、一定の速度（横一直線になる）で日周運動する天体なんて、どこにもないことが分かります。しいていえば、赤緯0°～+40°くらいの天体の南中前後１時間くらいがほぼ一定といえるかもしれません。それどころか常に変動しているのです。ですから、恒星時にしろキングスレートにしろ、固定されたひとつの駆動速度だけでは、天空のどの星も正確に追尾するのは無理なことがご理解いだけると思います。SWATはこれまで、キングスレートと呼ばれる恒星時より極軸一回転で26秒遅い値を採用しています。このキングスレートはこのグラフでもわかるように、北緯40°の場所で赤緯0°の天体が南中したときの速度に合わせています。地平高度がそこそこ高くなった天体の平均的な速度ですから、とても汎用性が高く、通常のご使用にピッタリな速度になっています。近日発売のPremium仕様には、このキングスレート（極軸一回転86190秒）に加えて、理論的な恒星時（86164秒）と低空モード（86230秒）が追加されます。それぞれの速度に適したエリアは上のグラフの通りですが、恒星時は天頂付近の天体の速度にマッチします。具体的には、おおぐま座、はくちょう座、ぎょしゃ座、カシオペヤ座、アンドロメダ銀河などの子午線通過前後3時間程度に適合します。低空モードはアンタレスやさそりの尻尾付近、いて座などの天の川の低い領域やちょうこくしつ座、M83などの南中高度の低い対象に向いています。他にも東西で地平高度が低い対象にもマッチします。地平高度10°以下の昇りはじめや沈む直前は太陽時の方がさらに適しています。グラフを参考にして、それぞれのモードを使いこないしていただければ、より長焦点、長時間でのノータッチ撮影の成功率を高めることが可能です。SWATは長焦点長時間撮影でより完璧な追尾を目指すためのオートガイド（ST-4準拠）にも対応しています。
　
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撮影画像からPモーションを計測してみよう。

購入した赤道儀がどれくらいの追尾性能を持っているかは、だれでも気になりますよね。でも、わざわざピリオディックモーション（Pモーション）を測定するのは面倒だという方は、すでに撮影した画像から計測してみてはいかがでしょうか。上の画像は、手もとにあったSWAT-350のデモ機にボーグ72FL+レデューサー（288mm）を載せてノータッチ撮影した画像です。露出は90秒です。（GIFが動かないときはクリックしてみてください）撮影したのはIC2177かもめ星雲ですが、本来は南中前後の赤道付近がいいです。それを外れると結果が甘くなったり、大気差で正確性が落ちることがあります。ま、あまり細かいことは気にせずにやりましょう。ウォーム一回転分の時間の連続して撮影した画像を用意します。恒星時で極軸一回転分の時間（86164秒、キングスレートでは86190秒）をウォームホイールの歯数で割ります。144歯なら10分間分、SWAT-350は210歯なので、6分50秒分が必要です。今回用意したのは90秒露出で4枚、トータル6分間の画像ですが、インターバルが約4秒×３で12秒あるので6分12秒間分です。少し足りてませんが、だいたいの計測なのでこれで進めます。4枚を位置合わせしないでそのまま比較明合成したのが下の画像です。赤経方向は左右です。青いラインを引いてみましたが、2ピクセルのズレがあります。次に1ピクセルの画角を求めます。求め方はこちらのブログに書いてありますのでご覧ください。で、1ピクセルは4.7″になります。2ピクセルのズレでトータル9.4″ですから、Pモーションは±5″くらいと計算できます。露出が若干足りてないことと、赤道から外れていますので、実際にはもう少し悪くて、±6″くらいと思います。そのほか、極軸設置誤差、大気差、機材の剛性不足による撓みなどが複合して影響してきますので、Pモーションがすべてではないですが、数周期分連続撮影して赤経方向に行ったり来たりしてる成分はPモーションとみて間違いないといえましょう。撮影途中にピント確認などで一時的に機材に触ると少しズレるので、精度測定の時には気をつけましょう。30分以上放置撮影した後半が安定してて良いと思います。この冬、赤道付近の馬頭星雲やオリオン大星雲を撮影した方は、その画像から計測してみてはいかがでしょうか。
　
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SWAT-350をご紹介いただきました。

天体写真や撮影機材の情報を収集しようと検索すると、必ずといっていいほど上位に出てくるサイトが吉田隆行さんの「天体写真の世界」です。美しい天体写真はもちろん、最新機材や撮影テクニックも紹介されていて、お役立ち情報満載のサイトです。そのサイトにSWATも掲載されてますので、ぜひご覧いただければと思います。吉田さん自身もSWAT-200とSWAT-350のユーザーで、実際にご使用いただいてのレポートですから、これからポタ赤をご検討の方の参考になるのではないでしょうか。こちらからどうぞ→http://ryutao.main.jp/equip_swat-350.html

それからSWATご購入の際に参考になるのが、協栄産業大阪店さんが運営してるサイトの「SWATご購入ガイド」です。システム拡張するときのチャートなどが丁寧に表示されていて親切です。ご注文のときにお役立てください。こういったことは、本来メーカーがやらなきゃいけないことですね（反省）

ユーザーさんや販売店さんあってのSWATです。どうもありがとうございます。いよいよ梅雨入りが近づいてきてしまいました。夏に向けての充電期間です。機材の見直しや撮影計画を入念に立てておきましょう。SWATも夏のイベントに向けてさらにステップアップしたいと思います。
　
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ラッピングの効果。

このところ、ブログもサボりがちになっておりまして申し訳ありません。たいしたネタも無いのですが、赤道儀の追尾精度を上げるための手法をひとつご紹介します。年明け1月5日のブログで「Pモーション±7秒角前後を達成するために…」という記事を書きました。その中でラッピングについて触れていますが、具体的にどれくらいの効果があるのでしょうか…　   
グラフは、ウォームギアをラッピング処理する前後のモーションを計測したものです。縦軸がモーションの幅、横軸は時間で、ウォームネジ一回転になります。グラフ（上）はラッピング前に±13″だったものがラッピング後に±7.5″と大幅に精度がアップし、SWATの合格ラインに到達した例です。Pモーションが半分くらいまで小さくなっていますが、ラッピングによって、すべてがこれほど改善するわけではなく、多くは20～30％アップにとどまります。 グラフ（下）がその一例で、±20″だったものが±15″程度まで改善しています。今回、試しに±20″のネジをラッピングしていますが、合格ラインの±7″まで改善することは99%ないので、普段はラッピングすることはありません。それから、滅多にないことですが、意に反して悪くなってしまうこともあります。結果は計算できるものではなくて、経験によってだいたいは想像できるのですが、最終的にはやってみないとわからないところが、おもしろいです。

ここでのラッピングとは、研磨剤を使ってウォームネジとウォームホイールを摺り合わせ、より滑らかな動作を得る目的で行わる処理です。接眼部などの摺動部にも使われたりしますが、分解洗浄やグリスの再塗布などとても手間のかかる作業なので、一部の高級機にしか採用されていない処理技法です。具体的な方法は各社の企業秘密で、研磨剤の種類や番手、潤滑剤、処理時間、負荷のかけ具合など、結果に大きく影響する要素は公表されていません。弊社でも独自の研磨手法を確立してラッピング処理を行っております。SWATが採用しているジュラルミン（一部は超々ジュラルミン）のウォームホイールと真鍮のウォームネジの組み合わせは、超高精度加工に適しているうえ、ラッピングの効果も出しやすく、±7″前後の高精度追尾を実現するのに最適な素材といえます。

さて、いよいよGWに突入ですね。新月期と重なるので、晴れたらどこも賑わいそうです。みなさん、家族サービスも大事ですが、ストレス解消にはSWATで天体撮影するのが一番です。私も星空撮影を楽しみたいと思っています。
　
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PixInsightで画像処理を始めよう「第11回」を更新しました。

「PixInsightで画像処理を始めよう」を更新しました。
  第11回は、星ハロの除去について。もはや初心者向けとは言いがたい内容となっております。どうぞ、心してご覧ください。こちらからどうぞ。

https://unitec.cocolog-nifty.com/imageprocessing/2018/08/pixinsight-11-c.html

PixInsightで画像処理を始めよう「第10回」を更新しました。

「PixInsightで画像処理を始めよう」を更新しました。
  第10回は、天体写真の「明るさ調整」につて。画像情報を極力失わずに最適な明るさを得るため方法を解説しています。どうぞ、ご覧ください。こちらからどうぞ。

https://unitec.cocolog-nifty.com/imageprocessing/2018/08/pixinsight-10-b.html

PixInsightで画像処理を始めよう「第9回」を更新しました。

PixInsightで画像処理を始めよう」を更新しました。第9回は、天体写真の色倍率の色収差の補正について詳しく解説しています。どうぞ、ご覧ください。こちらからどうぞ。
　
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PixInsightで画像処理を始めよう「第8回」を更新しました。

「PixInsightで画像処理を始めよう」を更新しました。第8回は、DynamicBackgroundExtraction (DBE)による光害カブリ除去について詳しく解説しています。どうぞ、ご覧ください。こちらからどうぞ。
　
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