Telescopio

Museo di Scienze Planetarie di Prato,
IV Appuntamento - 8 Maggio 2013
Gli strumenti dell’astronomia – una panoramica sui
diversi tipi di telescopio e il loro utilizzo.
Approccio alla prima osservazione.
Relatori:
Ing. Giovanni Frati
Simone Cosparsi
Cosa imparerete?
• Distinguere le diverse tipologie di binocoli
e telescopi;
• Comprenderne gli schemi ottici di
funzionamento e le caratteristiche tecniche;
• Dove sono i grandi telescopi ottici
mondiali;
• Capire a cosa servono i principali
accessori dei telescopi (oculari, lente di
Barlow, cercatori, diagonali, filtri);
• Distinguere le diverse montature;
2
Telescopi e radiazioni elettromagnetiche
• Il Telescopio (o un binocolo) è uno strumento che raccoglie la
luce (o altre radiazioni elettromagnetiche) proveniente da un
oggetto lontano, la concentra in un punto (detto fuoco) e ne
produce un'immagine ingrandita. (Wikipedia);
• La luce che vediamo è una radiazione elettromagnetica che
ha lunghezze d’onda comprese tra 400-700 nm;
• L’unico modo per studiare le stelle, le galassie, le nebulose
ecc., è quello di raccogliere più radiazione elettromagnetica
possibile.
Nel vuoto la velocità della luce (c) è pari a circa 2.9 × 108 ms-1
3
Spettro elettromagnetico e assorbimento dell’atmosfera
4
Binocoli
•
Primo strumento per osservazioni terrestri e astronomiche;
•
Nell’immagine a destra vediamo: l’obiettivo, il prisma di Porro
e l’oculare;
Come distinguere un binocolo da un altro?
•
Generalmente per descrivere un binocolo si usano due
numeri separati da una x: esempio 7x40, 8x50, 20x80 ecc…
Il primo numero indica gli «ingrandimenti» mentre il
secondo indica il «diametro della lente in mm
(obiettivo)».
Esempio di un 7x40
Esempio di un 8x50
Esempio di un 20x80
5
Tipologie di binocoli astronomici
•
Sono caratterizzati generalmente da un grosso diametro (>70 mm) e da discreti ingrandimenti
(>15x);
•
Hanno dimensioni e pesi notevoli rispetto ai binocoli classici per uso terrestre;
•
Devono essere dotati di cavalletto (generalmente sopra i 10x di ingrandimento è consigliabile
usare il cavalletto per evitare l’effetto mosso dato dalla mano);
•
Si distinguono generalmente in:
• Dritti;
• Angolati (hanno quasi tutti la possibilità di sostituire gli oculari).
Esempio di un 25x100 dritto
Esempio di un binocolo angolato
(45°) con ingrandimenti variabili
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Vantaggi e svantaggi rispetto ai telescopi
• Vantaggi
VS
• Trasportabilità;
• Velocità di utilizzo;
• Visione prospettica con senso di tridimensionalità dell’oggetto osservato;
• Angolo campo di visione: ammassi aperti (pleiadi, m44 ecc.,), comete
estese, galassie estese (Andromeda, ecc.)
• Svantaggi
• Costi dei binocoli astronomici angolati elevati;
• Visioni solo a grande campo: per visioni più particolari sono necessari gli
ingrandimenti dei telescopi.
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Le caratteristiche di un telescopio
• Le caratteristiche principali di un telescopio ottico sono:
1) Ingrandimento (che è la meno importante);
2) Luminosità;
Più importanti
3) Potere risolutivo.
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Ingrandimento
Focale del telescopio (F)
Focale dell’oculare (f)
È molto meglio caratterizzare il
telescopio per la focale (F) e
non per i suoi ingrandimenti
(che dipendono strettamente
dall’oculare o dal sensore
montato nel focheggiatore)
Diametro del telescopio (D)
Esempio:
• Con un telescopio con una focale F di 750 mm (caratteristica intrinseca del telescopio) e un
oculare con focale f di 5 mm gli ingrandimenti sono 750/5 ovvero 150x;
• Se nello stesso telescopio inserisco un’oculare con 20mm di focale ottengo 37,5x di
ingrandimento.
Importante!! Lo stesso oculare da 20 mm inserito in un telescopio con focale F pari a 2800
mm fornirà ingrandimenti diversi rispetto a prima. In questo caso 140x.
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Oltre alla focale è utilissimo
ragionare in termini di rapporto
focale.
:
Esempio:
•
Focale del telescopio (F)
Focale dell’oculare (f)
Un telescopio con una focale pari a
1000 mm e un diametro di 200 mm
avrà un rapporto focale pari a f/5.
Questo numero ci da in pratica la
luminosità fotografica di uno strumento
ottico analogamente a quanto accade
per gli obiettivi fotografici.
Diametro del telescopio (D)
Il confronto fra rapporti focali diversi viene qualificato con i termini “lento” (alti rapporti focali) e “veloce”
(bassi rapporti focali).
Uno strumento con rapporto focale alto (>f/8) è in generale più facile da lavorare otticamente e quindi
ha una qualità mediamente superiore ad uno della stessa fascia di prezzo ma con un rapporto focale
f/4-5.
Inoltre un telescopio con un rapporto focale alto fornisce immagini visuali molto contrastate e
dettagliate, ma si presta male ad un utilizzo fotografico se l’oggetto da riprendere è debole
(es.
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galassia).
Luminosità
La capacità di raccolta della luce è
proporzionale a D2 ( dove D è il diametro della
lente obiettivo o dello specchio primario del
telescopio).
à ∝
4
Esempio :
• Un C11 ( D=279,4 mm) raccoglie 1,89 volte di luce
in più rispetto ad un C8 (con D =203,2 mm)
D
D
Raddoppiando il diametro quadruplica la
capacità di raccolta della luce
L'importanza del diametro consiste non solo nella quantità di luce che esso raccoglie ma
soprattutto nella risoluzione dell'immagine prodotta;
All'aumentare del diametro aumentano queste caratteristiche ma consequenzialmente
aumenta la sensibilità alle turbolenze atmosferiche.
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Potere risolutivo
È definibile in generale come la distanza angolare alla quale riesco ancora a separare due
oggetti vicini.
Esiste un limite fisico a quanto può essere
definita l'immagine.
La luce che passa attraverso un’apertura
(specchio primario del telescopio)
circolare produce delle frange di
diffrazione attorno ad una sorgente
brillante centrale.
L'immagine è una figura di diffrazione, chiamata disco di Airy.
Diffrazione = quando la luce incontra un ostacolo cambia in parte direzione.
Ogni telescopio ha il suo limite teorico del potere risolutivo (che dipende essenzialmente dalla
luce raccolta, quindi il diametro, e la qualità dell’obiettivo del telescopio).
Purtroppo la risoluzione di un telescopio è limitata anche da fattori esterni al telescopio stesso.
Infatti la turbolenza atmosferica (seeing )e la qualità dell'obiettivo del telescopio fanno
scendere il potere risolutivo.
12
Seeing
•
L’atmosfera ha un indice di rifrazione piuttosto basso, ma tale valore è sufficiente a creare
problemi in astronomia.
In pratica con il termine «seeing» ci si riferisce a diversi fenomeni dovuti principalmente
all’atmosfera terrestre che peggiorano l'immagine di oggetti astronomici.
• Le condizioni di «seeing» per una determinata notte e località descrivono quanto
l'atmosfera terrestre perturba (a seconda della turbolenza e temperatura) l'immagine dei
corpi celesti osservati.
Cattivo Seeing
Buon Seeing
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Funzioni base del telescopio ottico
• Ingrandire l’oggetto osservato;
• Aumentare la quantità di luce
che
raggiunge
l’occhio
dell’osservatore.
Esistono diverse tipologie di telescopi ottici:
a lenti, a specchi o combinando le due
soluzioni.
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Tipologie di telescopi ottici
I telescopi ottici si dividono principalmente in due classi in base al tipo di elementi
ottici utilizzati:
•
Telescopi a rifrazione: sfruttano un sistema di lenti utilizzando la rifrazione della
luce per focalizzare l’immagine;
•
Telescopi a riflessione: sfruttano un sistema di specchi utilizzando la riflessione
della luce per focalizzare l’immagine;
15
Telescopi a rifrazione
•
Fino al 1600 l’osservazione del cielo veniva effettuata esclusivamente
a occhio nudo.
•
Galileo non fu l'inventore del telescopio, ma è stato quasi
sicuramente il primo che lo utilizzò per osservare il cielo (dal 1610).
Il telescopio “Galileiano” utilizza una lente convergente come
obiettivo ed una lente divergente come oculare
Cannocchiale galileiano
Di conseguenza il telescopio “Galileiano” produce
immagini virtuali, diritte ed ingrandite
16
Telescopi a rifrazione
•
Il telescopio kepleriano è formato da un
obiettivo con una lente convergente a
focale lunga ed una lente convergente a
focale corta come oculare.
•
Produce
immagini
ingrandite.
ribaltate,
ed
È il tipico strumento per uso astronomico
La qualità dei telescopi a rifrazioni è
data quindi dall’obiettivo, o meglio dalla
lente o dal gruppo di lenti che lo
compongono.
Produrre lenti di qualità e di grosso
diametro è molto costoso perché
richiede processi produttivi accurati e
molto dispendiosi in termini di tempo e
strumentazione richiesta.
Schema ottico di un rifrattore
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Telescopi a rifrazione
•
I telescopi a rifrazione forniscono immagini molto contrastate e definite (sulla luna e il
planetario soprattutto) ma hanno lo svantaggio di costare tanto in relazione al diametro
della lente.
•
Esistono tre tipologie di telescopi a rifrazione:
• Acromatici (costi minori ma bassa qualità);
• Semi-apocromatici (qualità e costo intermedio);
• Apocromatici (migliori ma più costosi).
Telescopio Acromatico 70/500
Telescopio Apocromatico 65/420
Telescopio Semi Apocromatico ED 80/600
18
Difetti ottici dei rifrattori
•
I principali difetti ottici dei telescopi a rifrazione sono:
• Aberrazione cromatica;
• Aberrazione sferica;
•
In ottica l'aberrazione cromatica è un difetto nella
formazione dell'immagine dovuta al diverso valore di
rifrazione delle diverse lunghezze d'onda che
compongono la luce che passa attraverso il mezzo
ottico. Questo si traduce in immagini che
presentano ai bordi dei soggetti aloni colorati.
• Questo problema è risolto principalmente
utilizzando i telescopi rifrattori apocromatici.
•
L'aberrazione sferica è un’aberrazione che fa parte
delle aberrazione monocromatiche e delle aberrazioni
assiali. Appartiene a sistemi ottici con lenti sferiche.
Queste portano alla formazione di una immagine
distorta.
• Questo problema è molto sentito in astronomia,
specialmente nel campo dell’astrofotografia. Il
problema è risolti utilizzando uno spianatore di
campo dedicato.
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Difetti ottici dei rifrattori
Aberrazione cromatica
I primissimi telescopi soffrivano di questo difetto in maniera molto evidente
Questo tipo di difetto non è presente nei telescopi riflettori e nei telescopi
catadiottrici è presente in misura irrilevante.
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Cosa distingue gli acromatici dagli apocromatici?
L'ottica del rifrattore acromatico è formata sostanzialmente da 2 lenti differenti per curvatura e materiale (si usano i vetri Flint
e Crown, caratterizzati da differente indice di rifrazione). E' noto infatti che una lente singola fuocheggia a distanze differenti
le lunghezze d'onda blu e rossa; questo fenomeno viene fortemente ridotto con l'utilizzo di un obiettivo acromatico, sino quasi
a sparire del tutto qualora il rapporto di apertura sia uguale o superiore a f/15.
L'ottica apocromatica si distingue da quella acromatica perchè garantisce la fuocheggiatura dei 3 colori fondamentali
(rosso, verde e blu) sullo stesso piano focale (o comunque la differenza è minima) assicurando l'assenza di aberrazione
cromatica e offrendo quindi una grande fedeltà cromatica degli oggetti osservati. Spesso le ottiche apocromatiche hanno schemi
detti aplanatici, cioè privi di aberrazione sferica.
21
Telescopio realizzato
da Newton nel 1672
Telescopi a riflessione
•
I telescopi riflettori sfruttano principalmente le proprietà di focalizzazione della luce ad opera di
uno specchio concavo.
Il primo telescopio riflettore ad essere inventato prende il nome dallo
scienziato inglese Isaac Newton, ossia telescopio Newtoniano.
•
Esistono tuttavia diverse interpretazioni di schemi riflettori
come la famiglia dei Cassegrain, o altri schemi ottici denominati
catadiottrici come Schmidt-Cassegrain (SC) e MaksutovCassegrain (MAK), che utilizzano lungo il cammino ottico sia
specchi che elementi a rifrazione.
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Esempio di Newton
Esempio di MAK
Esempio di SC
Telescopi a riflessione di tipo Newtoniano
•
I riflettori Newton si avvalgono principalmente di uno specchio primario concavo che
concentra in fascio ottico in avanti; poco prima del fuoco vi è posto un secondo specchio
(piano), inclinato di 45 gradi che devia il fascio ottico a lato del tubo di supporto dove vi
è messo il fuocheggiatore.
Il pregio più grande del telescopio Newton è la semplicità costruttiva che ha contribuito
moltissimo sia alla sua diffusione che alla realizzazione di diametri molto grandi anche per
strumenti amatoriali.
I telescopi newtoniani sono esenti dal difetto dell’aberrazione cromatica proprio per il
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fatto che nello schema ottico non è presente nessuna lente ottica.
Perché scegliere un Newton?
•
Il telescopi Newton sono adatti a qualsiasi tipo di osservazione, la loro "inclinazione"
verso una categoria di oggetti a scapito di altre dipende dal rapporto di apertura che se
spinto (f/7 e oltre) li rende eccellenti per osservazioni di oggetti del Sistema Solare per
via della bassa ostruzione (causata dallo specchio secondario) mentre se forzato
(f/4...6) li rende praticissimi per la fotografia di oggetti del cielo profondo.
•
Realizzare uno specchio rispetto a una lente ottica, a parità di dimensione, è meno
costoso. I grandi telescopi degli osservatori astronomici mondiali sono tutti riflettori.
•
La loro notevole capacità di raccogliere la luce, unità al prezzo ridotto ha fatto si che
questa tipologia di strumenti sia molto sviluppata anche a livello di astronomia amatoriale
sia nel campo visuale che in quello fotografico.
E i difetti?
• Il principale difetto dei telescopi Newton è la presenza di coma (un'aberrazione extraassiale), che può raggiungere livelli fastidiosi in esemplari a corto fuoco (tuttavia in
parte rimediabile con l'adozione di un gruppo di lenti correttrici lungo il cammino ottico),
• l'ingombro degli esemplari di rilevante apertura può risultare fastidioso.
• Da non sottovalutare l'effetto negativo dei moti convettivi dovuti al tubo aperto che
possono causare un lieve decadimento qualitativo dell'immagine.
• Rispetto ad un rifrattore è richiesta la collimazione meccanica degli specchi che
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devono essere perfettamente allineate
Telescopi a riflessione di tipo Cassegrain
•
Il riflettore Cassegrain si avvale analogamente al Newton di uno specchio primario
concavo che concentra in fascio ottico in avanti; poco prima del fuoco vi è posto un
secondo specchio convesso che moltiplica e rimanda il fuoco indietro verso lo specchio
primario nel cui centro è ricavato un foro atto a permettere il passaggio del fascio ottico.
Il percorso luminoso segue in questo caso un doppio tragitto all'interno del
tubo ottico, il che consente di avere focali lunghe in uno strumento
abbastanza compatto.
25
A cosa sono adatti?
•
Il Cassegrain classico è uno strumento adatto all'osservazione ad alta risoluzione di
Luna e pianeti, nonchè per la separazione di stelle doppie mentre - a causa della
focale lunghissima - è deficitario nelle osservazioni (e soprattutto alla fotografia) di
oggetti del profondo cielo.
•
I’aberrazione sferica al bordo può raggiungere livelli fastidiosi.
Pro e contro?
•
Come tutti i riflettori hanno bisogno di essere adeguatamente collimati.
•
È necessario un buon acclimatamento del telescopio prima delle osservazioni
soprattutto se il delta termico è elevato.
•
Sono piuttosto compatti nelle dimensioni, e i diametri più grandi si prestano bene
anche all’osservazione degli oggetti profondi.
•
A parità di diametro il prezzo di questi strumenti è superiore ai normali riflettori
newtoniani.
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Telescopi a riflessione di tipo Schmidt-Cassegrain
•
Molto diffuso tra i telescopi amatoriali di fascia media è lo schema ottico Schmidt-Cassegrain.
•
Il catadiottrico Schmidt-Cassegrain è una variante del Cassegrain; la sezione di entrambi
gli specchi è sferica mentre all'inizio del cammino ottico vi si trova una lastra correttrice di
Schmidt a superficie asferica, la cui funzione è ridurre l’aberrazione sferica.
Lastra correttrice di Schmidt
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Perché scegliere uno Schmidt-Cassegrain?
•
È uno strumento polivalente, e adatto soprattutto (con un diametro generoso > 8’’)
all’osservazione del profondo cielo. La sua vocazione principale è l’osservazione
planetaria e lunare.
•
Il prezzo è medio-elevato, ma il telescopio permette di osservare una ricca gamma di
oggetti.
•
Essendo della famiglia Cassegrain il telescopio è molto compatto, anche se un diametro
importante inizia a essere scomodo da trasportare.
•
Il tubo chiuso che riduce le turbolenze interne (al contrario dei normali newtoniani)
e i difetti?
•
Il principale difetto è rappresentato dalla notevole ostruzione causata dallo specchio
secondario e dal relativo paraluce, la quale è direttamente responsabile di una certa
perdita di contrasto dei dettagli più fini.
•
Inoltre la correzione dell'aberrazione sferica - pur soddisfacente - difficilmente raggiunge
la perfezione.
•
Sono necessari tempi di acclimatamento piuttosto lunghi (2-3 ore a seconda del
diametro e del delta termico)
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Telescopi a riflessione di tipo Maksutov-Cassegrain
•
Il catadiottrico Maksutov-Cassegrain è un’altra variante del Cassegrain
•
In questo tipo di telescopio lo specchio principale è sferico e la lastra correttrice
(necessaria per correggere le aberrazioni) è costituita da un menisco con la concavità
rivolta verso l'esterno.
•
Nel Maksutov-Cassegrain classico lo specchio secondario è ottenuto alluminando
la porzione centrale interna del menisco correttore; questo stratagemma riduce di
molto l'ostruzione centrale e semplifica sia l'ottica che la meccanica (non è presente lo
specchio secondario ne tantomeno un suo supporto) a tutto vantaggio di un migliore
contrasto.
•
Di contro sul piano ottico è presente una lunga focale (f/13 e oltre) poichè la curvatura
del menisco impone un forte potere moltiplicatore al secondario.
29
Pro e contro dei Maksutov-Cassegrain
•
I punti di forza di questi strumenti sono la compattezza (a vantaggio della montatura e della
trasportabilità), il tubo chiuso che riduce le turbolenze interne e l'aplanaticità che scongiura
la presenza di aberrazione sferica.
•
È adatto principalmente ad uso planetario e lunare per via del rapporto focale alto che però
fornisce immagini molto definite e contrastate.
•
Di contro non è adatto per l’osservazione degli
oggetti del cielo profondo.
•
Un problema di queste ottiche può essere
rappresentato da un lungo periodo di
acclimatamento termico dovuto principalmente allo
spessore del menisco.
•
Hanno spesso un campo corretto molto piccolo che
può penalizzarne l'uso fotografico.
30
Due parole sui telescopi «Dobson»…
•
Il telescopio dobsoniano (talvolta detto semplicemente
Dobson) è un tipo di particolare costruzione meccanica per
telescopio, reso popolare da John Dobson.
•
Sono caratterizzati da un telescopio newtoniano
posizionato sopra una montatura altazimutale.
•
Presentano una semplicità costruttiva ed elevate tolleranze
nella lavorazione, che permettono di realizzare strumenti
di grande apertura ad un costo ridotto.
•
Sono adatti solo ad un utilizzo visuale e non fotografico.
•
Sono telescopi molto «facili da utilizzare», e permettono a
prezzi contenuti di ottenere una buona qualità delle
osservazioni grazie alla notevole quantità di luce
raccolta.
Il più grande telescopio amatoriale
realizzato è un 48’’ (122 cm di
diametro)
31
Telescopi solari
L’osservazione solare può essere
effettuata in due modi principalmente:
•
Luce visibile (normali telescopi
dotati di opportuni filtri);
•
H-alfa (telescopi particolari, solo
per uso solare).
Normale telescopio newtoniano con applicato
un filtro «astrosolar»
Telescopio solare h-alfa con banda di
funzionamento <0,5 A
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I grandi telescopi ottici
Perché gli osservatori sono
costruiti in posti remoti sulla cima
delle montagne?
Hale – San Diego, California, USA
(1700 m s.l.m.)
Keck - Mauna Kea, Hawai, USA
(4200 m s.l.m.)
LBT – Arizona, USA
(3221 m s.l.m.)
• Per evitare l’inquinamento luminoso.
• Per stare al disopra dello strato di
inversione (dove si formano le nuvole
“basse”).
• Per avere un’atmosfera secca
(assorbimento).
TNG - La Palma, Canarie • Per avere buon “seeing”.
(2400 m s.l.m.).
VLT - Paranal, Deserto di Atacama, Cile
(2635 m s.l.m.)
Mappa dell’inquinamento luminoso mondiale (2000)
33
HALE - San Diego, California, USA (1700 m s.l.m.)
•
È il più grande telescopio all'Osservatorio Palomar;
•
Diametro di 5 m (200 pollici);
34
LBT(Large Binocular Telescope) – Arizona, USA (3221 m s.l.m.)
•
Diametro di 8,4 m per
specchio
35
KECK - Mauna Kea, Hawai, USA (4200 m s.l.m.)
•
Osservatorio più alto al mondo;
•
In cima ad un vulcano spento;
•
Atmosfera secca;
•
Seeing eccezionale;
•
Ben al di sopra dello strato di inversione;
Diametro dello specchio primario di 10 m
36
VLT (Very Large Telescope ) –
Paranal, deserto di Atacama, Cile (2635 m s.l.m.)
•
Atmosfera eccezionalmente secca;
•
Seeing eccezionale;
•
Eccezionalmente buio (molto remoto);
•
Diametro del primario = 8,20m
37
TNG (Telescopio Nazionale Galileo)–
La Palma, Canarie (2400 m s.l.m.).
• È il più importante strumento ottico della
comunità astronomica italiana.
• Riflettore con diametro dello specchio di 3,58 m
38
La situazione europea dell’inquinamento luminoso…
39
Gli accessori dei telescopi
Sono vari, e i principali sono riassumibili in:
•
Oculari;
•
Diagonali;
•
Lenti di Barlow;
•
Filtri;
•
Cercatori.
40
Gli oculari
Sono costituiti da una lente, o da un gruppo di lenti, e sono
posti all’estremità del telescopio. L'oculare ha la funzione di
ingrandire l'immagine che si forma nel piano focale
dell'obiettivo.
è posizionato in modo che il suo asse e quello
dell'obiettivo coincidano, e in modo che il suo
fuoco coincida con il fuoco dell’obbiettivo.
Esistono diverse tipologie di schemi ottici che possono essere
composti da due lenti (nei più semplici ed economici), da tre,
quattro o addirittura otto lenti. Le tipologie maggiori sono:
•
(H)Huygens;
•
(K)Kellner;
•
(Pl)Plossl;
•
(SP)Super Plossl;
•
(R)Ramsden;
•
(Or)Ortoscopico.
41
Schema ottico Kellner
• Primo oculare acromatico moderno (1850);
• Usa tre lenti, ed è caratterizzato dal fatto che utilizza
un doppietto acromatico che riduce il cromatismo;
• Sono relativamente economici e forniscono una
discreta immagine a ingrandimenti medio-bassi.
Schema ottico plossl (1860)
• Usa quattro lenti disposte in due doppietti acromatici
che riduce il cromatismo;
• Alcuni modelli (Super Plössl) possono avere 5 lenti
ed hanno un campo apparente un poco più ampio
(fino a 55°)
• Facili da costruire, ma hanno una corta estrazione
pupillare soprattutto per gli oculari a focali basse.
• Utilizza quattro lenti, un tripletto e una singola lente
piano convessa;
• Ha una buona estrazione pupillare e un'ottima
riduzione delle aberrazioni e soprattutto delle
distorsioni;
• Sono considerati degli ottimi oculari (alcuni li
considerano i migliori), di contro sono molto costosi.
Schema ottico Ortoscopico (1880)
42
Come si sceglie un oculare?
•
Prima di tutto in base al tipo di telescopio (schema ottico, diametro e focale);
•
A seconda degli ingrandimenti che vogliamo ottenere scegliamo un oculare principalmente dalla
sua lunghezza focale (in mm, esempio 5 mm, 20 mm ecc…);
Ricordiamoci che è la lunghezza focale dell’oculare a stabilire gli ingrandimenti del telescopio.
•
Poi in base allo schema ottico visto precedentemente (tipologia di oculare);
•
Poi in base al campo apparente inquadrato dall’oculare (espresso in gradi, es 45°, 70° ecc…).
Due caratteristiche importantissime di un oculare sono
la pupilla d’uscita e l’estrazione pupillare.
La pupilla d’uscita è una grandezza che esprime il
diametro del fascio luminoso in uscita dall'oculare di
ogni telescopio.
La pupilla d'uscita è molto importante per le osservazioni
di oggetti poco luminosi, quali nebulose e galassie.
L'estrazione pupillare rappresenta la distanza
massima tra l'occhio e la prima lente dell'oculare,
affinché l'osservatore possa osservare tutto il campo
inquadrato.
Un'ottima estrazione pupillare permette di fare
osservazioni più comode, evitando di stare
con
43
l'occhio attaccato alla lente dell'oculare.
Come si sceglie un oculare?
In commercio esistono 3 standard di oculari, contraddistinti dal diametro del barilotto: 24,5mm, 31,8mm
(1,25’’), 50,8mm (2’’). I primi non si utilizzano più, se non per i telescopi giocattolo.
Esistono in commercio anche oculari zoom,
permetto di variare la lunghezza focale
dell’obiettivo ottenendo un’ampia gamma di
ingrandimenti.
Oculare da 1,25’’
Oculare da 2’’
I buoni oculari costano (>200€) ma sono oggetti che rimarranno sempre e vi offriranno
osservazioni di ottima qualità.
È buona norma usare questa regolina per conosce gli ingrandimenti massimi del vostro telescopio:
moltiplicate x 2 (massimo x2,5) il diametro (in mm) del vostro telescopio e otterrete più o meno gli
ingrandimenti massimi che potrà sostenere.
•
Esempio, è inutile comprare un oculare da 4 mm da usare con un telescopio da 80 mm con focale
di 1200 mm, poiché l'ingrandimento restituito, pari a 1200/4=300X è troppo elevato per lo
strumento, che al massimo può essere utilizzato con un ingrandimento pari a 80X2,5=200X. 44
Diagonali
•
È un oggetto da posizionare nel fuocheggiatore del telescopio e
serve per deviare il fascio di luce di 45°: all’estremità opposta vi
è l’alloggio per l’oculare.
•
In alcuni telescopi a rifrazione si deve usare il diagonale per
tenere l'oculare abbastanza in fuori e per conseguire una
buona messa a fuoco.
•
Inoltre il diagonale facilità la visione in molte configurazioni dei
telescopi che abbiamo visto, escluso i newton dove generalmente
non si utilizza.
•
È sconsigliato l’utilizzo di diagonali troppo economici perché non
hanno una buona riflettività della luce e potrebbero portare un
peggioramento nell’immagine che si osserva nell’oculare.
•
Esistono sia da 2’’ e sia da 1,25’’.
45
Lente di Barlow
Luce senza lente di Barlow,
Luce con lente di Barlow
Lente di Barlow,
Obiettivo del telescopio
La lente di Barlow è un moltiplicatore di focale.
Si usa prevalentemente nei telescopi (ma è usata
anche in fotografia), per aumentare il fattore di
ingrandimento sviluppato dallo strumento.
Prende il nome dal suo inventore, l'ingegnere
inglese Peter Barlow.
Esistono Barlow acromatica a 2 lenti e l’apocromatica a 3 (APO). Quest’ultima è da preferire.
Sul barilotto della Barlow è stampato il fattore d'ingrandimento, seguito da una "x".
46
Filtri
Sono di molte tipologie, e si possono usare sia in fotografia che
in uso visuale.
Quelli che si possono usare per un uso visuale:
• Filtri solari (esempio astrosolar);
• Filtri lunari (E' un semplice attenuatore di luce, grigio o verde, che
assorbe circa il 90% della luce e che permette di osservare la Luna
senza restarne abbagliati);
• Filtri colorati (Sono piccoli filtri da avvitare al barilotto degli oculari,
in grado di migliorare la visibilità dei pianeti);
• Filtri interferenziali (Sono filtri che lasciano passare solo alcune
frequenze e sono possibili diverse soluzioni, dalla riduzione
dell’inquinamento luminoso fino a filtri per aumentare il contrasto delle
nebulose contro il fondo del cielo
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Cercatori
•
Il cercatore è un piccolo cannocchiale che viene montato sul tubo
del telescopio e serve per facilitare il puntamento degli oggetti
celesti.
•
Centrare un pianeta o una nebulosa con gli alti ingrandimenti di un
telescopio è spesso difficile e lungo è per questo che si ricorre
all’uso del cercatore.
È utile per cercare gli oggetti utilizzare oculari con focali alte
per ottenere meno ingrandimenti e facilitare la ricerca
dell’oggetto.
Come per i binocoli i cercatori riportano un numero che ne
identifica gli ingrandimenti e un numero che indica il
diametro (in mm) del cercatore stesso.
Cercatore 8x50
Esistono anche cercatori elettronici con mirino a
puntino rosso (red dot) che permette una rapida
ricerca dell’oggetto cercato.
Qui a fianco è riportato il Telrad uno dei migliori
puntatori a mirino rosso che proietta 3 cerchi
concentrici su di un vetro trasparente posto a 45°
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Una base solida…le montature.
•
La montatura del telescopio è forse la parte più importante di tutto l’apparato (telescopio
più accessori) sia per un uso visuale che fotografico.
•
Principalmente sono di due tipologie:
•
Altazimutali;
•
Equatoriali.
In buona sostanza non sono molto diverse l’una dall’altra:
entrambe hanno un treppiede (montatura Dobson a parte), ed
entrambe permettono di compiere movimenti tra di loro
perpendicolari.
La differenza fondamentale è come sono inclinati gli assi
principali delle rispettive montature.
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Cosa cambia fra altazimutale e equatoriale?
L’asse che nell’altazimutale è
quello di azimut ed è diretto
perpendicolarmente al terreno,
nell’equatoriale è inclinato.
Questo angolo è pari alla
latitudine del luogo da cui si
osserva (ovvero la distanza che
separa
la
posizione
dell’osservatore dal parallelo
principale, cioè l’equatore).
In questo modo l’asse di azimut
di una montatura equatoriale
non punta lo zenit (come nella
altazimutale) ma punta il polo
celeste.
Quindi in una montatura equatoriale i due movimenti (Declinazione-DEC e Ascensione Retta-AR)
sono allineati con i ‘’meridiani’’ e i ‘’paralleli’’ celesti, permettendo così di inseguire e di puntare
più facilmente gli oggetti. Infatti per inseguire un oggetto una volta puntato con il telescopio, è
sufficiente muovere solo uno degli assi, quello AR.
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Montature Altazimutali
•
È una montatura più semplice da costruire (quindi più economica), è più facile da utilizzare ed
ha una buona robustezza. Questi requisiti hanno fatto si che tale montatura sia più indicata per
utilizzi visuali, come ad esempio i Dobson.
•
A parità di diametro dello specchio principale del telescopio l'ingombro di una montatura
altazimutale è circa 1/3 minore di quello di una equatoriale.
•
Il grande svantaggio delle montature altazimutali è l'assenza dell'inseguimento degli oggetti
nel cielo: mentre usarla per puntare un oggetto si rivela molto semplice, inseguire un oggetto si
può rivelare al quanto difficile.
Nelle osservazioni planetarie amatoriali, soprattutto a forti
ingrandimenti, è molto difficile e complicato inseguire
l’oggetto e si provocheranno inevitabili vibrazioni che
impasteranno i dettagli più fini delle superfici planetarie.
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Montature Equatoriali
•
Esistono in commercio differenti tipologie di montature equatoriali. E si possono dividere
in due grandi categorie:
• Montature equatoriali a forcella;
• Montature equatoriali tedesche.
Ad ogni modo qualsiasi sia il
tipo di montatura equatoriale i
movimenti sono sempre due:
quello in orizzontale detta
ascensione retta, e uno
verticale detto declinazione.
A differenza della precedente
classe di montature è più
costosa da realizzare, e inoltre
è più ingombrante e pesante
rispetto al telescopio che vi sarà
posizionato sopra.
Il notevole vantaggio è la
possibilità di inseguire con più
facilità gli oggetti.
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Montature Equatoriali alla tedesca
•
La montatura equatoriale alla tedesca è sicuramente la montatura più diffusa fra gli
astrofili amatoriali perché presenta è abbastanza versatile: è possibile fare fotografia
astronomica, osservare con precisione gli oggetti ad alti ingrandimenti (esempio i pianeti),
ecc…
•
Di contro è piuttosto costosa, in relazione anche al carico (in kg) che dovrà sopportare e
alla precisione di inseguimento che vogliamo.
È
necessario
allineare l’asse
polare
del
telescopio alla
l’asse
polare
celeste tramite il
cannocchiale
polare
In una montatura alla tedesca è necessario bilanciare
il peso del telescopio su entrambi gli assi in modo da
avere un sistema più stabile.
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE!
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Fonti e riferimenti
•
http://it.wikipedia.org;
•
http://www.danielegasparri.com/Italiano/montatura_equatoriale.htm;
•
Paola Battaglia - ‘’Telescopi: aberrazioni, ingrandimenti, luminosità e risoluzione.’’
Università degli Studi di Milano- Dipartimento di Fisica dello Stato Solido e Astrofisica;
•
www.lezionidiastronomia.it/ ;
•
Dr. Emanuele Pace - Lisa Gambicorti – ‘’Sistemi ottici: telescopi’’ corso di tecnologie
spaziali;
•
http://digilander.iol.it/photallica/semi1.htm;
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