Le Stelle
Collana a cura di Corrado Lamberti
Fare
astronomia
con piccoli
telescopi
Michael K. Gainer
Tradotto dall’edizione originale inglese:
Real Astronomy with Small Telescopes di Michael K. Gainer
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Versione in lingua italiana: © Springer-Verlag Italia 2009
Traduzione di:
Giusi Galli
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ISBN 978-88-470-1092-5 Springer-Verlag Italia
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Foto nel logo: rotazione della volta celeste; l’autore è il romano Danilo Pivato, astrofotografo italiano
di grande tecnica ed esperienza
Foto di copertina: le Pleiadi riprese da Michele Bortolotti, Osservatorio Monte Baldo (VR)
Progetto grafico della copertina: Simona Colombo, Milano
Impaginazione: Erminio Consonni, Lenno (CO)
Stampa: Grafiche Porpora S.r.l., Segrate, Milano
Stampato in Italia
A mio figlio Michael con amore e gratitudine
Persino l’ultima delle stelle,
che circoscrive la sua luce
a un puntino così minuscolo
da risultare quasi invisibile ai nostri occhi,
se la guardiamo attentamente
ci indicherà,
come in un libro sacro,
la via per acquisire la conoscenza del cielo.
William Habington
Nox Nocti Indicat Scientiam (1634)
Prefazione
Il piccolo telescopio rifrattore, con il suo semplice progetto ottico e costruttivo, e con
le sue ottiche permanentemente allineate, è lo strumento ideale per uso personale,
che ha dato buona prova di sé nel tempo. Facilmente trasportabile, lo si può spostare
dal chiuso all’aperto predisponendolo in quattro e quattr’otto per l’osservazione.
Oppure, può essere convenientemente impacchettato e caricato in auto per raggiungere un sito osservativo ove il cielo sia limpido e buio. Bastano minime cure e un po’
di manutenzione affinché telescopio e montatura possano durare per generazioni.
I piccoli rifrattori forniscono immagini molto nitide, altamente contrastate della
Luna e dei pianeti. Sono meno suscettibili agli effetti dell’instabilità atmosferica degli
strumenti di largo diametro e, proprio perché non richiedono troppa cura e conservano negli anni le loro qualità, sono ideali per un padre che voglia avviare i figli all’astronomia osservativa. Fino a tempi recenti, tuttavia, l’alto costo dei piccoli telescopi
di qualità ottica accettabile per un uso astronomico serio ne aveva limitato la diffusione.
Nel corso dell’ultimo decennio, una serie di innovazioni nel progetto ottico e nelle
tecniche costruttive ha abbassato i costi e migliorato la qualità di questi strumenti.
Gli attuali sviluppi nella progettazione delle lenti rendono possibile la produzione di
telescopi rifrattori con un prezzo abbordabile, di notevole versatilità e con tubi non
troppo lunghi. Un Maksutov-Cassegrain di 90 mm, un tempo strumento costosissimo, che combina ottiche di qualità con una buona trasportabilità, ora si vende a un
prezzo più che accettabile.
Si legge su libri e riviste che i piccoli strumenti sono giudicati poco degni di considerazione per chi vuole compiere osservazioni serie. Io invece ritengo che quasi
tutti gli strumenti meritino attenzione. Nonostante gli indubbi limiti per ciò che
riguarda taluni tipi di osservazioni, i rifrattori di 80 mm e i Maksutov di 90 mm
hanno un’apertura e un ingrandimento sufficienti per garantire soddisfazioni osservative nell’arco di molti anni. Sono ideali nelle misure dei tempi delle occultazioni
ix
x
Prefazione
lunari, per seguire il ciclo dell’attività solare, per osservare le stelle variabili e per
prendere misure dei sistemi binari. Benché tutte le attività che andremo a descrivere
nel libro valgano anche per strumenti di maggiori dimensioni, non ce n’è alcuna che
richieda in senso stretto un diametro maggiore di 80 mm.
Grazie all’uso delle comuni camere digitali è possibile migliorare di molto la scala
delle immagini o la magnitudine stellare limite dei piccoli telescopi, ottenendo in tal
modo risultati che di norma ci si aspetterebbe da strumenti più grandi. Ovunque in
questo libro si applica il principio di provare a compiere osservazioni astronomiche
interessanti e utili. Io ho sperimentato nuovi approcci per estendere l’uso dei piccoli
strumenti a osservazioni quantitative precise, per esempio applicando nuovi metodi
di analisi delle fotografie prese con le camere digitali.
Il mio intento è di dimostrare che osservazioni significative, d’utilità scientifica,
possono essere compiute anche con strumentazione modesta e relativamente di
basso costo. Alcune delle attività descritte metteranno l’astrofilo nelle condizioni di
contribuire validamente alla raccolta di dati che poi vengono gestiti da organizzazioni astronomiche internazionali. Altre attività avranno soprattutto un valore educativo, sia per l’astrofilo autodidatta, sia per il docente di scienze. Tutto ciò dovrebbe
essere d’interesse tanto per l’astrofilo alle prime armi quanto per l’osservatore dotato
di buona esperienza. L’enfasi sarà posta su ciò che si può fare utilmente con un piccolo telescopio, piuttosto che solamente su ciò che si può vedere accostando l’occhio
all’oculare.
Ringraziamenti
Sono profondamente grato a Madalon Amenta per il tempo e la competenza che mi
ha dedicato nella lavorazione del manoscritto.
Michael K. Gainer
Giugno, 2006
Sommario
Prefazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ix
Il computer: hardware e software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xv
Capitolo uno
La sfera celeste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Capitolo due
La misura del tempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Tempo solare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Tempo siderale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Datare le osservazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Capitolo tre
La montatura equatoriale dei telescopi . . . . . . . . . . . . . .7
Stabilità della montatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Il motore dell’asse polare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
I cerchi di puntamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Allineamento di una montatura equatoriale . . . . . . . . . .13
L’uso dei cerchi di puntamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Un GEM da tavola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Le montature go-to . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Capitolo quattro
Considerazioni sui telescopi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
I limiti imposti dall’apertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
I limiti imposti dall’ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
I limiti tipici dei rifrattori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Rifrattori acromatici a corto fuoco . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
I limiti tipici di un telescopio Maksutov . . . . . . . . . . . . . .22
I riflettori newtoniani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Oculari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
xi
xii Sommario
La messa a fuoco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Il cercatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Accessori da raccomandare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Quale piccolo telescopio dovreste acquistare? . . . . . . . . .25
Capitolo cinque
La fotografia astronomica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
La fotografia digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
La scelta della fotocamera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Come montare la camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Il campo di vista afocale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Teleobiettivi di conversione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Come processare le stampe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
La fotografia con la pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Stampare le immagini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Capitolo sei
Il Sole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Osservazioni visuali del Sole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Classificazione delle macchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Numero delle macchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Osservazioni visuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
La fotografia digitale del Sole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
L’elaborazione delle foto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
I dischi di Stonyhurst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Misurare la rotazione solare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
La fotografia del Sole su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Capitolo sette
La Luna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Le osservazioni visuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
La fotografia lunare con camere digitali . . . . . . . . . . . . . .48
L’analisi delle fotografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Misure sul monitor del computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
La misura delle librazioni lunari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
La fotografia lunare su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Le occultazioni lunari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Capitolo otto
I pianeti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Disegnare i pianeti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
I filtri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
La fotografia digitale dei pianeti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Disegnare la posizione orbitale di un pianeta . . . . . . . . .58
Le coordinate eclittiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
Le fasi di Venere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Marte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Il moto retrogrado di Marte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
Scattare fotografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
Disegnare i risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Osservazioni visuali di Giove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Osservazioni di Giove con la camera digitale . . . . . . . . . .69
I satelliti di Giove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Il metodo di Roemer per la misura
della velocità della luce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Osservazioni per applicare il metodo di Roemer . . . . . . .71
Saturno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Sommario xiii
Capitolo nove
Comete e asteroidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Comete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Osservazioni visuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
La fotografia digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Scoperte casuali di comete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Fotografia su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Asteroidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
La fotografia digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Inseguire un asteroide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Fotografia su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
Capitolo dieci
Stelle binarie visuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
La fotografia digitale delle stelle binarie . . . . . . . . . . . . . .86
Stampare le immagini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
La misura della separazione delle componenti . . . . . . . .90
La misura dell’angolo di posizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
La fotografia su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
Capitolo undici
Un proiettore per le orbite delle stelle binarie . . . . . . .97
Capitolo dodici
Osservazione visuale delle stelle variabili . . . . . . . . . .103
Il telescopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
Preparativi per l’osservazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
Eseguire le osservazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
Capitolo tredici
La fotografia delle stelle variabili . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
Elaborare l’immagine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
Il metodo di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
Come compiere le misure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
L’analisi dei dati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
La fotografia su pellicola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
Capitolo quattordici
Ammassi stellari e nebulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
Fotografia digitale di ammassi stellari . . . . . . . . . . . . . . .117
Capitolo quindici
Un diagramma colore-magnitudine per le Pleiadi . .119
La raccolta dei dati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
L’analisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
Capitolo sedici
Il progetto di uno spettrografo a prisma obiettivo . .123
Come si ottiene lo spettro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
Capitolo diciassette
Il moto proprio della Stella di Barnard . . . . . . . . . . . .129
Prendere fotografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
Indice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
Il computer:
hardware e
software
Aspetti essenziali di questo libro sono l’elaborazione al computer delle immagini e
l’analisi dei dati presi da piccoli telescopi per ottenere risultati scientificamente significativi. Se il lettore non ha di già un computer adeguato, dotato della strumentazione ausiliaria essenziale, tenga conto di queste raccomandazioni.
Hardware
Il computer che io ho utilizzato per tutto quanto viene descritto nel libro ha un processore Intel Celeron da 2,93 GHz, una memoria RAM di 512 MB e un disco rigido
di 80 GB. Computer un poco più lenti, dotati di meno memoria operativa, potrebbero avere difficoltà a lavorare con qualcuno dei software che qui raccomandiamo. Il
computer dovrebbe avere un numero sufficiente di porte USB per poter gestire uno
scanner e per scaricare le immagini da una camera digitale. Le porte adatte alle
schede di memoria delle camere digitali sono più convenienti delle porte USB.
Essenziale è anche uno scanner capace di lavorare sulle diapositive e sui negativi formato 35 mm.
Software
Benché Guide 8.0, un programma tipo planetario, non si presenti con immagini
spettacolari come quelle che vengono proposte da molti altri programmi più costosi,
è comunque, a mio avviso, il migliore software disponibile, e il più a buon mercato.
Con esso si ha la possibilità di predisporre carte stellari ove vengono indicate le
xv
xvi Il computer: hardware e software
magnitudini delle stelle fino al valore limite per ogni telescopio e per ogni campo
visuale. È anche possibile identificare stelle variabili e asteroidi, oltre che ottenere
tutte le effemeridi e i parametri necessari per l’osservazione del Sole, della Luna e dei
satelliti gioviani.
Il programma Picture It! 7.0, o versioni successive, della Microsoft è un programma di elaborazione delle foto di basso costo che racchiude in sé tutti gli strumenti che occorrono per lavorare sulle foto delle camere digitali al fine di svolgere le
attività proposte in questo libro. Grazie a questo programma è possibile sovrapporre
una griglia o una scala a un’immagine, attenuandole nella misura che si vuole, fino
alla completa trasparenza, ingrandirle a piacere e ruotarle di un qualunque angolo.
Se si sceglie un altro software, si deve fare in modo che abbia queste stesse caratteristiche.
CAPITOLO UNO
La sfera
celeste
Se si vogliono effettuare osservazioni utili, è necessario definire un sistema di riferimento
rispetto al quale compiere le misure. Affinché l’osservazione della posizione di una stella o di
un pianeta possa essere fissata nello spazio e nel tempo, occorre stabilire come standard certe
direzioni e orientazioni. Per definire un tale sistema di coordinate, le stelle possono essere considerate fisse su un’ideale sfera celeste trasparente che ruota da est a ovest attorno all’asse della
Terra, compiendo un giro ogni 24 ore. La figura 1.1 illustra questa sfera immaginaria sulla
quale sono indicate le coordinate standard. Le definizioni che seguono servono per comprendere l’illustrazione.
I poli celesti sono le proiezioni dei poli terrestri sulla sfera celeste. L’equatore celeste è la
proiezione dell’equatore terrestre (nella figura 1.1) sulla sfera celeste.
Un osservatore sito nel punto p sulla Terra vede un orizzonte indicato dal piano NOSE che
indica le direzioni nord, ovest, sud, est. Lo zenit dell’osservatore, indicato con p', è il punto che
sta direttamente sopra la sua testa. Il meridiano locale è una linea immaginaria che passa dal
nord dell’orizzonte, attraverso il polo nord celeste e lo zenit fino all’orizzonte sud.
Poiché la Terra si muove intorno al Sole alla velocità di circa 1° al giorno (precisamente 360° / 365,25 = 0°,986 al giorno), il Sole sembra muoversi sulla volta celeste fra le
stelle fisse alla stessa velocità. Il cammino apparente del Sole è detto eclittica ed è la proiezione sulla sfera celeste del piano dell’orbita terrestre.
Il punto in cui l’eclittica attraversa l’equatore, da sud a nord andando verso est, è l’equinozio di primavera. Il punto d’intersezione opposto, spostato di 180° sull’equatore, è l’equinozio
d’autunno. Il punto più meridionale dell’eclittica è il solstizio d’inverno; il più settentrionale è il
solstizio d’estate. Si tenga presente che equinozi e solstizi sono punti sulla sfera celeste e non
istanti temporali nel corso dell’anno. La primavera inizia quando il Sole passa dall’equinozio di
primavera, non quando “avviene” l’equinozio di primavera. Nella figura 1.1, il Sole apparente
(il Sole fittizio, “attaccato” alla sfera celeste) viene indicato da un cerchietto posto al solstizio
d’inverno. L’equinozio di primavera è sull’orizzonte orientale. Una freccia indica la direzione
effettiva in cui si trova il Sole.
A causa dell’interazione gravitazionale tra la Terra e la Luna, l’asse di rotazione della Terra
1
