望遠鏡の限界

質問

光学顕微鏡では、どんなに倍率を上げても、光の波長より小さい物は見えません
これは、なんとなくわかります

では、望遠鏡には理論的限界はあるのでしょうか？

現実的には製造不可能な巨大なレンズや凹面鏡を、超高精度に作ったとし
ハッブルみたいに宇宙空間に設置

火星軌道上の新聞の字が読めるほどの分解能は、理論的には可能でしょうか？

回答No.3

isa-98 · ベストアンサー

＞では、望遠鏡には理論的限界はあるのでしょうか？

信頼する数値は面精度λです。
これ以外は全く信用しません。

http://www.sigma-koki.com/pages/community/knowledge/005_jp.php

実用限界を１／１６λと認識していますので、上記を悪鏡と評価します。

http://www5f.biglobe.ne.jp/~kztanaka/psfsim.html

＞火星軌道上の新聞の字が読めるほどの分解能は、理論的には可能でしょうか？

現代の技術では不可能と判断します。

回答No.2

Tacosan

可視光域における干渉計というのも検討はされているみたいです＞#1.
ただ, 「火星軌道上の新聞の文字」がどのくらいの明るさになるのかは別途検討しないとだめですね. 結局のところ暗いものを見ようと思ったら主鏡を大きくする以外に方法はないです.

回答No.1

noname#185706

望遠鏡には光の波長 λ とレンズや鏡の直径 D で決まる回折限界 θ = 1.22λ / D という角度があります。

火星までの距離は接近時で約 0.52 天文単位。新聞の字の大きさを 3 mm とすると、地球から見たその大きさ φ は
φ = 3 mm / (0.52×1.5×10^13 cm)
　　= 3.8×10^(-14) ラジアン。

この φ が回折限界 θ に等しいとして、λ = 550 nm とおくと
D = 1.22λ/φ
　= 1.22×550×10^(-9)[m]/{3.8×10^(-14)}
　= 1.8×10^7 [m]
　= 1.8 [万km]。

結局、火星に置かれた新聞を地球の近くから望遠鏡で読むためには、望遠鏡の直径として少なくとも２万km程度が必要ということになります。地球の直径は約1.3万kmですから、非常に大雑把に言うと、地球くらいの大きさの望遠鏡であれば、新聞の見出しくらいは読めそうです。もちろん、回折限界以外のいろいろな制限を無視した場合ですし、正確な見積もりには上の D の値に何がしかのファクターを乗じる必要があるかもしれません。

地球くらいの大きさの望遠鏡を作ることは不可能かというと、必ずしもそうではないかもしれません。ひとつの望遠鏡として作るのは当面、不可能でしょうが、いくつかの望遠鏡を地球の直径くらいの距離を離して置いて、それらを干渉計として使うという可能性がないものでしょうか。そのようなことは電波望遠鏡では実現しています。相対的に波長の短い可視光でも将来、可能になるかもしれません。
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↓では、顕微鏡や望遠鏡の分解能が説明してあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E8%A7%A3%E8%83%BD

↓には理論的な説明があります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%82%A2%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%82%AF