본 내용은 http://www.petesastrophotography.com 에 게제되어 진 내용을 저자의 허락을 받고 번안하고, 제가 알고 있는 추가적인 내용들을 더하여 작성한 것 입니다. 집중력이 떨어지면서 점점 번역도 이상해지고 말도 꼬이고...그냥 제가 이해한 그대로 적어버렸습니다...^____^


Polar Alignment (극축 정렬)

우리는 하늘에 떠 있는 별을 추적하기 위해 독일식 적도의(G.E.M.)의 경우 천구상의 축(극축)과 적도의의 적경축을 정렬하여야 할 필요가 있다는 것과, 안시관측을 위해서는 단순히 북극성을 이용하기만 해도 된다는 것을 이미 알고 있습니다.

기본적으로 북극성에 대략 맞춘 극축 정렬은 안시관측이나 GOTO system 그리고 매우 짧은 노출의 사진이나 광시야 별자리 사진등에 사용할 정도의 정밀도를 가진다고 보면 됩니다.

하지만, 고배율의 장노출 사진을 위해서는 천구상의 극축에 적도의의 적경축을 매우 정밀하게 정렬시켜야만 한다. 북극성을 이용한 간단한 정렬은

• altitude error(고도각 오차): 극축과 적도의 축이 위,아래(또는 남과 북)로 벗어난 오차
  
• azimuth error(방위각 오차): 극축과 적도의 축이 좌,우(또는 동과서)로 벗어난 오차

와 같은 오차들을 가지고 있기 때문에 장노출 사진을 찍을 수 없습니다.

몇몇 적도의는 매우 훌륭한 극축 망원경을 적경축에 내장하고 있으며, 일단 극축 망원경의 조정과 사용법을 배우면 꽤 정밀한 정렬을 할 수 있도록 하지만, 매우 긴 노출에서는 이마져도 충분하지 못한 정밀도를 가질 수 있습니다.

보통 우리가 알고 있는 매우 정밀한 극축 정렬을 할 수 있는 한가지 방법은 표류이탈법을 사용하여 적도의의 극축 정렬 상태를 정밀하게 체크하여 수정하는 것 입니다. 이 기술은 매우 긴 장노출에서도 고정밀도의 극축 정렬을 할 수 있게 합니다.


Drift Method (표류이탈법)


표류이탈법이란 기술은 십자선 접안랜즈(eyepiece)로 별을 보며 적위(DEC, 또는 남북/위아래)상의 추적오차를 관찰하여, 그 결과에 따라 적도의의 위치를 수정하고 다시 확인하는 과정을 반복하는 trial and error(시행착오) 방법으로 원리적으로는 매우 간단합니다.

추적오차를 이용하여 극축정렬 상태를 확인하기 위해 표류이탈법은 2개의 별을 이용합니다. 하늘의 특정 영역에 위치하는 2개의 별은 적도의의 고도및 방위오차가 최대로 보일 수 있는 위치에 있는 별들입니다.

STEP ONE: 적도의의 수평 조정.

표류이탈법을 시작하기전 적도의의 수평을 확실하게 맞춰주세요. 이 단계를 건너 뛸 수 있으나, 적도의의 고도각과 방위각을 수정할 때 문제가 발생 할 가능성이 매우 큽니다. 즉 이 말은 정렬작업을 매우 많이 수행하여야 한다는 의미이며, 적도의의 수평을 잘 맞추는 것이 많은 시간을 절약할 수 있습니다.

STEP TWO: 대략적인 극축 정렬.


북극성을 이용하거나 또는 극축망원경을 이용하여 대략적인 극축 정렬을 하는 단계로 이것 역시 표류이탈법을 적용할 때 시간을 절약할 수 있도록 도와줍니다.
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TIP 초보자의 경우, 극망을 보면서 극망에 북극성을 도입하기 힘들다면 적도의의 뒤쪽에서 적도의와 무게추봉이 연결되는 위치에 북극성을 도입하고 극축망원경을 보면, 극망의 FOV(시야)에 북극성이 들어와 있을 것입니다. 자세한 내용은 아래 제가 정리해 놓은 "적도의에서 코우캡을 이용한 극축 정렬 방법"을 참고하시면 나름대로 정밀한 극축 정렬을 쉽게 할 수 있을 것입니다.
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STEP THREE: 십자선 정렬의 설명.

아이피스 내의 암시야 또는 명시야 십자선을 적도의의 동서축(RA,적경라인)에 정렬시키는 방법이며, 아래 설명 할 각각의 단계에서 꼭 필요한 과정입니다. 이 단계가 헷갈릴 수 있지만 매우 간단한 단계입니다.

• 첫번째: 밝은 추적할 별을 두고 십자선 아이피스를 들여다 봅니다. 적도의의 핸드컨트롤러를 이용하여 RA축을 앞뒤로 움직여보면 가이드 별이  좌우로 움직이는 것을 볼 수 있을 것입니다. 대부분 제대로 정렬되어 있지 않을 것이므로 별은 십자선의 라인을 따라 움직이지 않을 것입니다.
  
• 두번째: 이제 별을 접안랜즈의 한쪽 구석으로 움직인 다음 적도의의 RA축을 움직일 때 별이 십자선을 따라 움직이도록 아이피스를 돌려 십자선 정렬을 마침니다.

rotate3.swf

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TIP 아이피스 시야에서 동서남북은 매우 중요합니다.

• 동/서의 판단: 아이피스를 들여다 보면서 적도의 추적모터를 멈추세요. 별이 흘러가는 모습이 보일 것입니다. 별이 흘러가는 방향이 서쪽입니다.
  
• 남/북의 판단: 남쪽과 북쪽이란 말이 헷갈릴 수도 있겠지만, 북극성의 방향이 북쪽이라고 보시면 됩니다. 망원경 대물랜즈 앞에 북쪽 방향에 조그만 붉은색 후레쉬를 대고 아이피스를 보시면 붉게 불빛이 들어오는 방향이 북쪽이라고 보시면 됩니다.
  
• 정립 천정 미러/프리즘을 사용하는 굴절 및 복합광학계의 경우, 위/아래 즉 남북은 눈에 보이는 그대로 입니다.

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STEP FOUR: 방위각의 조정.

추적할 별의 선택과 십자선 정렬: 방위각을 조정하기 위해 이제 천구 적도와 자오선의 교차지점 근처에 위치한 별이 하나 필요합니다.

• 자오선은 북쪽 지평선으로부터 머리위를 가로질러 남쪽 지평선으로 내려가는 가상의 선입니다.
  
• 천구적도는 적위가 0인지점인데, 이는  극축으로부터 90도 떨어진 동서를 가로지르는 가상의 선입니다.

위에 설명한 두개의 라인이 교차하는 지점 근처에 위치한 별이 방위각 조정을 위해 가장 적합한 별입니다.
방위각 조정에 사용할 별을 찾았다면, 십자선 아이피스의 가운데에 도입하시고, STEP THREE에서 설명드린 십자선 정렬을 수행합니다.  

추적과 관찰: 동서방향(RA축)상에 별의 움직임을 남북방향(DEC축)상의 움직임과 혼돈하지 않도록 주의합니다. 적경(동서/좌우방향)상의 움직임이 아닌 적위(남북/위아래방향)상의 별의 표류에만 관심을 가져야 함을 명심하세요.

guide.swf

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TIP 많은 천체사진작가들은 이중 십자선을 사용할 때 십자선의 선과 선 사이에 별들을 두고 보는 것보다 십자선의 선 위에 별을 두는 것이 별의 표류를 확인하는데 훨씬 좋다는 것을 알아냈습니다.
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별을 바라보고, 적경(RA)축(동서방향)을 조금씩 움직여 주기오차(PE)를 수정하여 별이 가운데 있도록 합니다. 주기오차는 앞과 뒤 즉 동과 서로 반복적으로 움직이는 것이라는 것을 알아차릴 것입니다. 이 주기는  적도의의 웜 기어가 고르지 못해 발생하는 것입니다.

절대로 DEC(적위)측(남북방향)에 수정을 가하지 마십시오. 단순히 적위상의 움직임만을 바라보는 것입니다.


방위각의 조정: 이제  방위각상의 극축 정렬 불량을 수정할 시간입니다.
방위각 조정은 조금 어려울 수도 있는 작업인데, 일단 천구적도와 자오선 근처의 별을 바라보고 있는 동안 적위축(남북방향 또는 위아래)으로 별이 흘러가는 표류현상이 보인다면 적도의는 극축에서 동쪽이나 서쪽으로 치우쳐 있다는 뜻이며, 방위각 오차를 눈으로 보고 있는 것입니다.

적위축으로 별의 표류가 나타나면 별이 움직인 방향과 수직으로 이동하도록 적도의의 방위각 조절 노브를 돌려야 하기 때문에 조금 어렵다고 할 수 있습니다.

• 별이 위로 움직이면 별이 아이피스에서 오른쪽으로 움직이도록 적도의의 방위각을 돌려야 합니다.
  
• 별이 아래로 표류한다면 별이 왼쪽으로 움직이도록 적도의의 방위각을 돌려야 합니다.

azimuth1.swf

기억하세요. 업-라이트 (별이 아래로 흐를때는 반대로 조정하면 됩니다). 이것이 적도의의 방위각을 정렬 하는 방법입니다. 수정이 된 다음, 별을 다시 가운데로 도입한 후 다시 표류가 일어나는지 확인하세요. 초정밀 극축 정렬은 10분을 목표로 관찰과 수정을 반복합니다. 보통의 경우 적도의의 방위각 고도 조절노브가 정밀하지 못해 10분 정도의 정밀함을 가지려고 많은 노력을 해야 합니다. 따라서 5분을 목표로 설정하셔도 됩니다.

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TIP 뉴토니안 망원경을 사용하고 있다면 더 헷갈릴 수 있는데, 위의 설명과 반대방향으로 수정을 한다고 외우시면 됩니다.

• 만약 별이 위로 흐른다면 별을 왼쪽으로 움직이도록 적도의를 움직여야만 합니다.
  
• 만약 별이 아래로 흐른다면 별이 오른쪽으로 움직여야만 합니다.

이것은 굴절망원경 또는 복합광학계 망원경과 반대로 조정하고 있는 것입니다.
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STEP FIVE: 고도각의 조정.

추적할 별의 선택과 십자선 정렬: 고도각 조정을 하지 않은 적도의는 극축에서 북쪽이나 남쪽(또는 위나 아래)를 향하고 있을 것입니다. 일단 동쪽지평선 근처의 별을 추적하는 동안 적위측 표류가 보인다면, 고도(남북) 오류를 보고 있는 것입니다. 이 단계를 시작하려면, 동쪽 지평선에서 약 15~20도 정도에 있는 별이 필요합니다.

지평선에 너무 근접한 별을 고르면 대기 굴절이 추적자체에 오류를 유발하고,  극축 정렬을 수행하는데 혼란을 가져오게 됩니다. 일단 별을 골랐다면 십자선 아이피스 중앙에 도입하고 아이피스를 돌려 STEP THREE에서 설명 한 십자선 정렬을 다시 한번 수행하세요.

추적과 관찰: 일단 적위축-RA축(동서방향)의 움직임과 적경축-DEC측(남북방향)의 움직임을 혼돈하지 않도록 하세요. 기억하세요. 적위측 표류만이 표류이탈법과 관계가 있습니다.
이제 별을 보세요. 그리고 RA축 컨트롤을 이용하여 주기오차를 수정하여 별이 가운데 있도록 합니다. 절대로 DEC측 컨트롤은 만지면 안됩니다.  그냥 적위측의 움직임을 수정없이 바라보기만 합니다.

고도각의 수정: 이제 극축 고도  정렬불량을 수정할 시간입니다. 만약 별이 적위축(남북-위아래)을 따라 표류한다면 그것은 적도의가 정확하게 정렬되어 있지 않다는 의미이고 정확한 극축으로 가깝게 적도의를 조금씩 움직여야만 합니다. 문제는 어떤 방향으로 움직여야 하는가 입니다.

altitude.swf

고도 조정은 기억하기 쉽습니다. 적도의를 올리거나 또는 내려서 별이 다시 십자선 가운데로 되돌아 오도록 하면 됩니다. 즉 어느쪽이라도 별이 표류를 보인다면 적도의의 고도조정 노브를 조정하여 별을 아이피스의 가운데로 되돌리면 됩니다. 매우 쉽습니다. 별이 더이상 표류하지 않을때까지 계속합니다. (기억하지요? 적위측 표류만을 보면됩니다. 적경측이 아닙니다.)


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TIP 만약 별이 빨리 표류한다면 단순히 가운데로 맞추는 것보다 조금 더 많이 조정하세요.
많이 부정확한 극축정렬상태에서는 더 빨리 별의 표류현상을 발견할 수 있으며, 이 의미는 별이 아주 조금만 표류할때보다 (극축 정렬이 상대적으로 더 정확할 때) 적도의를 더 많이 조정할 수 있다는 의미입니다. 만약 적위측 표류가 처음 몇초내에 발견된다면 목표로 하고 있는 시간동안 얼마나 표류할지 대략 가늠할 수 있고, 그 만큼 적도의를 움직일 수 있을 것입니다. 이것이 정렬과정의 속도를 올려줄 것입니다.
보통 1분 3분 5분 7분 9분으로 단계를 나누어 관찰하고 수정하면 쉽습니다.
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STEP SIX: 반 복.
이제 필요한 정밀도가 될때까지 단순히 위 전체 과정을 반복하세요. 일단 적위측 표류없이 10분간 지속할 수 있다면 매우 긴 노출에도 적합한 매우 정밀한 극축정렬이 된 것입니다.




UNDERSTANDING HOW IT WORKS

표류이탈법은 매우많은 아마추어 천문사진가들이 사용해 오고 있습니다만 왜 별이 그런식으로 표류하는지 왜 하늘의 특정한 지점에 있는 별을 선택해야 하는지 진정으로 이해하고 있는 사람은 매우 적습니다.

완벽한 정렬일 때: 적도의의 관점에서 하늘을 봅니다. 가이드별은 전체 하늘에서 보면 극축을 중심으로 원을 그리며 돌고 있습니다. 만약 적도의가 완벽하게 극축에 정렬되어 있다면 가이드별은 십자선안에 머무를 것이다. 아래 그림을 보세요.

EastMount1.swf

이 플레쉬는 암시야 십자선 아이피스 안에 정렬된 가이드 별을 보여 주고 있습니다. 파란색선은 극축을 중심으로 하여 하늘을 돌고 있는 별의 경로를 표시한 것입니다.  

적도의에 설치된 십자선은 극축을 지구와 같은 속도로 돌고 있기 때문에 완벽한 정렬이 이루어 져 있을 경우 주기오차에 의해 발생되는 동서방향의 움직임 정도를 가지며 십자선 안에 머물고 있을 수 있습니다. 이때 가이드별은 위아래로 움직이지 않습니다.

방위각이 틀어져 있을 때: 이제, 만약 망원경의 극축이 정확하게 정렬되지 않았다면 어떤일이 일어나는지 고려해 보도록 합니다. 아래 플레쉬에서 처럼 약간의 방위각오차(적도의는극축의 오른쪽을 가르키고 있다)를 가기조 있다고 보면 아이피스는 역시 원을 그리며 돌겠지만 별이 하늘을 도는 경로와 같지는 않습니다.

이 예에서, 망원경은 천구적도와 자오선위에있는 별을 조준하고 있으며, 가이드별의 경로는 회색이고, 망원경의 경로는 파란색으로 표시되고 있습니다. 하늘과 망원경 둘다 같은 비율로 이동중이고, 암시야 십자선의 가운데 가이드별을 도입하고 시작합니다.
방위각 오차를 가지고 있을 때 남쪽하늘을 바라보고 추적하는 것이 가장 빠른 시간안에 추적오차를 발견할 수 있음을 두개의 원이 보여주고 있습니다.

EastMount.swf

플레쉬에서 보여지는 것과 같이 지구가 자전하고, 망원경은 RA축을 따라 움직임으로 가이드별은 아이피스의 위로 움직입니다. 실제로는 망원경이 회전하면서 별의 실제 경로보다 아래로 움직이는 것 이지만, 접안랜즈의 시야에서 보면 별이 위로 움직이는 것으로 보이는 것 입니다.
표류이탈법은 적도의가 극축의 동쪽으로 치우쳐 있으면 천구 적도와 자오선의 교차지점을 겨누고 있는 망원경에서는 별이 위로 표류한다는 것을 이미 알고 있으며, 이를 수정하기 위해 적도의를 서쪽으로 조정하여야 한다는 것을 이미 알고 이를 이용하여 조정하는 방법인 것입니다. (반대로 별이 아래로 움직이면 동쪽으로 조정해야 한다는 것도 알고 있습니다.)

특정 영역을 바라보아야 하는 이유: 이제 천구적도와 자오선의 교차지점 대신 동쪽하늘을 바라보면 어떻게 될까요? 만약 아래 플레쉬에서 적도의가 극축보다 위/ 아래로 향하고 있다면(고도각 오차가 있다면) 회색 원과 파란색 원의 모양이 어떻게 될 지 상상해 보세요. 곧 추적 오류를 보게 될 것임을 알 수 있습니다.

EastMount2.swf

이 적도의는 지금 동쪽 하늘을 바라보고 있습니다만 그림에서와 같이 방위각 오차만을 가지고 있습니다. 남북은 정확하게 정렬이 되어있습니다.(고도각 오차는 없는 상태입니다)
이제 회색 원을 도는 동쪽하늘의 별을 망원경으로 도입하여 추적한다면, 위 플레쉬의 파란 원을 따라 추적을 하게 되며, DEC상의 표류 현상을 보기 위해서는 몇 시간 이상 관측을 해야만 합니다.
상대적으로 짧은 시간동안에서는 가이드별은 거의 위/아래로 표류하지 않고 매우 훌륭하게 추적하는 것으로 보여 수정을 가할 수 가 없는 것입니다.
동쪽에 있는 별의 추적 오차를 보기 위해서는 남북 또는 위아래 고도각 오차가 있다고 하고 상상의 원을 그려서 확인해 보세요.

이것이 방위각 정렬 불량을 보기위해 천구적도와 자오선 영역의 별을 보아야하만 하는 이유를 설명하고 있는 것입니다. 즉 반대로 방위각 정렬 불량을 동쪽 지평선이나 서쪽 지평선의 별을 보고 한다면 매우 오랜 시간동안 관측을 하여야만 한다는 의미입니다.

같은 논리가 극축의 고도 정렬불량에도 적용됩니다. 명확하게 에러를 보기위해서는 동쪽 또는 서쪽의 별을 보아야만 합니다. 만약 천구적도와 자오선 영역만 본다면 극축의 고도 정렬불량을 볼 수 없습니다.

다시 한번 정리하면

• 방위각 오차 (동서방향의 오차)를 보기 위해서는 두 원(별이 그리는 원과 망원경이 그리는 원)이 겹치는 영역이 적은 방향 즉 남쪽을 바라보아야 한다는 의미이며,
  
• 고도각 오차 (남북방향의 오차)를 보기 위해서는 두 원이 겹치는 영역이 적은 방향 즉 동쪽을 바라보아야 한다는 의미입니다.

Movemount.swf

여기에 적도의의 움직임을 보여주는 데모가 있습니다. 만약 위에 내용을 기억한다면, 가이드별이 특정방향으로 움직이는 것을 쉽게 볼 수있고, 극축이 조정 되어 짐에 따라 별이 어떻게 움직이는 지 위의 플레쉬에서 볼 수 있습니다.

즉 왜 가이드 별이 위로 흘러갔을 경우 별을 오른쪽으로 움직이게 하는지 설명이 되리라 봅니다.

같은 원리로 고도각 오차가 발생한 경우도 생각해 보세요.

아래는 가이드와 표류이탈법을 연습할 수 있는 간단한 플레쉬 프로그램입니다.

직접 해 보시고 연습해 보세요. 그리고 감을 익히세요...그럼 도움이 되시길 바라며,

다음엔 CCD나 DSLR을 이용하여 짧은 시간에 표류이탈법을 수행하는 방법에 대해 정리해 보겠습니다.

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Drift2.swf