[푸른행성의 과학] 갈리레오식 망원경이 시야가 좁은 까닭

자료: 푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/

오늘날 굴절망원경에 흔히 사용되는 케플러식 망원경은 대물렌즈의 초점거리 바깥에 볼록한 접안렌즈를 설치하는 반면, 갈릴레오식 천체 망원경은 대물렌즈의 초점 거리 안쪽에 오목한 접안렌즈를 설치하여 관측하도록 설계되었습니다. 두 망원경 모두 대물 렌즈로서 볼록 렌즈를 사용합니다. 

그 결과 케플러식 망원경으로 관찰할 때에는 시야의 상하좌우가 뒤집히지만 갈릴레오식 망원경으로 관찰할 때에는 시야가 뒤집어지지 않다는 편리한 점이 있습니다. 하지만, 갈릴레오식 망원경은 시야가 좁다는 단점을 가지고 있습니다. 케플러식 망원경에 비해 갈릴레오식 망원경의 시야가 좁은 까닭은 다음 그림을 통해 이해할 수 있습니다. 

아래 그림은 크기를 갖는 매우 멀리 있는 물체를 갈릴레오식 망원경과 케플러식 망원경으로 관찰한 사례를 나타낸 것입니다. 물체가 매우 멀리 있기 때문에, 물체의 각 부분에서 출발한 빛은 망원경의 대물렌즈에 평행하게 입사하고 있습니다. 선은 빛의 경로를 나타냅니다. 물체의 상부에서 출발한 빛은 푸른 색의 선, 하부에서 출발한 빛은 붉은 색의 선, 물체의 중앙부에서 출발한 빛은 노란 색의 선으로 대략 표시되어 있습니다. 이 그림을 통해 알 수 있듯이, 물체의 상부(푸른 색) 및 하부(붉은 색)에서 출발하여 대물렌즈에 큰 각도로 입사하는 빛은 갈릴레오식 망원경에서 접안렌즈로 사용된 오목렌즈에 의해 시야의 가장자리 쪽으로 더 크게 굴절되어 시야를 벗어납니다. 이 경우, 갈릴레오식 망원경으로는 물체의 상부와 하부를 관찰할 수 없으며 중앙부만 관찰 가능한 것입니다. 그래서 갈릴레오식 망원경의 시야가 좁은 것입니다. 

<갈릴레오식 망원경의 빛 모으기>

반면, 케플러식 망원경의 경우, 물체의 상부와 하부에서 출발한 빛도 접안렌즈로 사용된 볼목렌즈에 의해 시야의 중앙 쪽으로 모아지며, 그 결과 관측자는 물체의 상부부터 하부까지 전체를 관찰할 수 있습니다. 이 때문에 케플러식 망원경이 갈릴레오식 망원경에 비해 시야가 더 큰 것입니다. 

<케플러식 망원경의 빛 모으기>

참고 문헌
Optics of the Singlet Refractor: Galileo vs Kepler,http://www.pacifier.com/~tpope/Galilean_Optics_Page.htm, 이 싸이트는 시야의 크기 차이를 포함하여 두 광학계의 여러 차이점을 실제 촬영 결과를 이용하여 설명하고 있습니다. 

빛 모으기와 빛의 경로, http://skyobserver.net/zbxe/astro_obs/32453