Introduzione ai telescopi

Chi si avvicina all'astronomia amatoriale per la prima volta e decide di fare il "grande passo" recandosi in un negozio per acquistare il suo primo telescopio, trovandosi di fronte a tanti strumenti potrebbe sentirsi spaesato, e la paura di impiegare i propri risparmi in uno strumento di cui non se ne conoscano le funzionalità si fa sempre più strada. "Cosa ci posso osservare?" "Quanto è potente?" "Che differenza c'è tra un rifrattore e un riflettore?" Queste sono le classiche domande che balenano in testa quando si osservano tali strumenti e riguardo a queste ci sono delle cose da sapere. Andiamo per ordine. Esistono diverse tipologie di telescopi ovvero, utilizzando il termine tecnico che troveremo anche più avanti, diverse "configurazioni ottiche" e ognuna ha un proprio corredo di pregi e difetti. Esse sono: Riflettore Newton, Rifrattore e i cosiddetti ibridi come lo Schmidt-Cassegrain  (più avanti vedremo perchè sono chiamati ibridi). Naturalmente esistono molte altre configurazioni ottiche dai costi e dagli usi molto impegnativi perchè hanno impieghi molto specifici e usate quindi da astrofili molto esigenti. Quelle che riporto e descrivo in questo sito, sia che siano economiche o un po' più costose, sono comunque quelle più facilmente reperibili in commercio.

Le formule.

Di qualsiasi telescopio si stia parlando troviamo scritto su di esso delle indicazioni, come il diametro dell'obiettivo espresso in millimetri, la lunghezza focale espressa in millimetri e il valore della luminosità (chiamata "apertura") ed espressa in f(valore). Questo è valido per qualsiasi configurazione ottica perchè obiettivo, lunghezza focale e apertura sono caratteristiche che accomunano tutti i telescopi.

Vediamo come si utilizzano e cosa determinano questi valori: il Diametro è riferito alle dimensioni dell'obiettivo e da esso dipendono le dimensioni dello strumento stesso, la risoluzione e i dettagli recepiti degli oggetti osservati; dalla Lunghezza focale ricaviamo sia l'apertura  dello strumento (rapporto focale) sia l'ingrandimento ottenuto a seconda dell'oculare utilizzato; l'Apertura dello strumento invece determina la luminosità del telescopio, utile soprattutto in astrofotografia perchè più uno strumento è luminoso meno tempo occorrerà per ottenere una posa. Vediamoli uno per volta con le relative formule:

Il Diametro

Il diametro dell'obiettivo può essere uno specchio se parliamo dei riflettori, o una lente se parliamo dei rifrattori. All'inizio ci chiediamo quanto può ingrandire un telescopio, questo è sbagliato: non dobbiamo pensare in termini di ingrandimenti, ma di risoluzione. E' vero che dal diametro dell'obiettivo dipende l'ingrandimento massimo e che guardare un pianeta come Saturno il più ingrandito possibile è uno spettacolo, ma è anche vero che l'ingrandimento massimo di un telescopio non è quasi mai raggiungibile. Questo è dovuto a diverse motivazioni come il seeing (turbolenza atmosferica) e dalla trasparenza dell'atmosfera di una determinata sera. Quindi pensando in termini di "risoluzione" dobbiamo sapere che più il diametro è grande e più luce possiamo raccogliere, con la conseguenza di vedere aumentare i dettagli percepiti dell'oggetto celeste osservato con un determinato ingrandimento. 

La Lunghezza Focale

La lunghezza focale è il percorso che la luce fa all'interno del tubo ottico (il telescopio) prima di raggiungere il piano focale. Il piano focale è dove  si collocano o l'oculare o i dispositivi di fotografia. Dalla lunghezza focale ricaviamo sia il rapporto focale sia l'ingrandimento con un determinato oculare. Uno stesso oculare ha un ingrandimento diverso a seconda della lunghezza focale del telescopio con cui lo si utilizza. Più è corta la lunghezza focale e più è luminoso uno strumento. Nel paragrafo sul rapporto focale vedremo perchè.

Il Rapporto Focale

Come detto in precedenza, il rapporto focale determina la luminosità dello strumento. Essa è il rapporto tra l'obiettivo e la lunghezza focale; per questo più un telescopio ha una lunghezza focale corta più questo rapporto è basso e più lo strumento è luminoso. Basti ricordare che ad un valore basso corrisponde una luminosità maggiore.

Vediamo le formule:

Il Rapporto Focale chiamato f (minuscolo) si ricava dal rapporto tra obiettivo (D) e lunghezza focale (F), quindi:

f=F/D    in millimetri.

Da questa formula ricaviamo un valore che si scrive con un f/(valore). Per fare un esempio prenderò il mio telescopio, un c8 con 203mm di diametro, una lunghezza focale di F2032mm e un rapporto focale di f/10.

Il rapporto focale f/10=2032:203

Da questa formula possiamo capire perchè più è corta la lunghezza focale del telescopio e più è basso il rapporto focale ottenuto. Prendiamo ad esempio un rifrattore da 100mm di diametro e una focale di F500mm e vediamo il rapporto focale che ne risulta:

500/100=5, abbiamo quindi uno strumento con un rapporto focale di f/5, quindi uno strumento molto luminoso.

 

Gli ingrandimenti si calcolano utilizzando il rapporto tra lunghezza focale del telescopio e lunghezza focale dell'oculare (la lunghezza focale dell'oculare è il numero in millimetri scritto su di esso).

Quindi: I=F/f(f in questo caso è la lunghezza focale dell'oculare)

Quindi se utilizziamo ad esempio un oculare di 8mm sul c8 avremmo questi ingrandimenti:

2032/8=254 ingrandimenti, cioè 254X

Se usassimo lo stesso oculare sul rifrattore di poco fa avremmo:

500/8=62,5X.

Tipi di Telescopi

Nell'articolo precedente ho esposto le caratteristiche base dei telescopi per permettere al lettore di essere già a conoscenza di cosa si sta parlando quando si descrivono i vari concetti. A questo riguardo voglio aggiungere ancora un concetto che verrà trattato più specificatamente nell'apposita pagina: la collimazione. A grandi linee la collimazione è il perfetto allineamento delle ottiche di un telescopio (per "ottica" si intende l'obiettivo di un telescopio, che sia una lente o uno specchio). La collimazione è una procedura che è possibile fare tranquillamente senza l'ausilio di un esperto, una volta che se ne è imparato il meccanismo.

1. Il Riflettore Newton.

Il funzionamento di questo strumento si basa sul principio della "riflessione" in quanto l'obiettivo è uno specchio chiamato "primario" posto nella culatta del telescopio. La luce raccolta viene incanalata all'interno del tubo (il più delle volte in alluminio), raccolta dallo specchio primario e rimandata verso un altro specchio più piccolo posto davanti al tubo, chiamato specchio "secondario" che a sua volta devia il fascio di luce lateralmente in direzione del piano focale, posto appunto lateralmente al telescopio.

Questo telescopio è stato creato da Isaac Newton, il quale voleva costruire uno strumento che non avesse l'aberrazione ottica del cromatismo, tipica del telescopio a rifrazione. Tenendo a mente che l'aberrazione NON è un difetto, dobbiamo però sapere che l'utilizzo di specchi in un telescopio introduce comunque altri tipi di aberrazione: l'astigmatismo, che ci fa vedere le stelle come delle crocette anzichè come oggetti puntiformi (condizione necessaria per essere apprezzate al meglio); l'aberrazione sferica, che causa una caduta di luce ai margini del campo visivo; e l'aberrazione da coma che mostra le stelle al bordo del campo visivo allungate come trattini. Quest'ultima aberrazione è molto marcata nelle ottiche poco pregiate. Il Riflettore Newton dà il meglio di se nell'osservazione di oggetti di profondo cielo come galassie e nebulose, perchè questi oggetti richiedono grossi diametri per essere osservati ed essendo di base uno strumento abbastanza economico si possono trovare grosse ottiche rimanendo comunque su prezzi non troppo elevati. E' possibile utilizzarlo per l'osservazione planetaria con grande soddisfazione anche se l'osservazione di stelle doppie è penalizzata dall'astigmatismo. Tra i pregi di questo telescopio troviamo il costo non troppo elevato e la possibilità quindi di reperire diametri significativi senza raggiungere costi esorbitanti. Riguardo le dimensioni delle ottiche è necessario tuttavia fare un'osservazione: più il diametro dell'obiettivo cresce, e conseguentemente più crescono le dimensioni e la lunghezza del tubo. Questo diventa un problema per diversi motivi: la trasportabilità, lo stazionamento, la montatura che deve crescere anch'essa in robustezza per essere adeguata alle dimensione del tubo e perfino l'utilizzo stesso per chi fa "osservazione", in quanto la posizione laterale del piano focale fa si che quando si puntano oggetti allo zenith o comunque prossimi ad esso l'oculare ha un'elevata escursione da terra e per raggiungere quest'ultimo si rende necessario l'ausilio di una scaletta. Ricordiamoci infatti che la comodità è un requisito necessario ai fini di una osservazione soddisfacente. Per ovviare al problema della montatura in grado di sorreggere tubi dal diametro elevato, sono nati i telescopi "Dobson", grossi newtoniani posti su una montatura essenziale il più delle volte non motorizzata. Il dobsoniano è per natura un telescopio affetto da un elevato "comatismo" in quanto si guarda più alle dimensioni dell'ottica che al pregio della stessa. Chi acquista questo strumento lo fa soprattutto per godersi il cielo profondo, vero punto di forza del  telescopio Dobson. Tanto per fare un esempio con un dobson di 35cm di diametro si possono già apprezzare delle sfumature di colore nella Grande Nebulosa di Orione. Chi decidesse di acquistare un Dobson dovrebbe anche valutare il fattore "trasportabilità" dello strumento: non dimentichiamo infatti che sono molto voluminosi.

esempio di telescopio dobson

 

2. Il Rifrattore.

L'obiettivo di questo strumento è composto da delle "lenti" poste frontalmente al tubo, esse a seconda della bontà dello strumento possono essere più o meno complesse. La luce viene raccolta dalle lenti e rifratta verso il piano focale posto all'altra estremità del tubo. 

A parità di diametro un rifrattore è più performante del riflettore Newton perchè non avendo lo specchio secondario, non ha un ostruzione centrale che copre parte della luce raccolta. All'interno di questo strumento le stelle appaiono molto puntiformi in quanto ha un ottima risoluzione. E' utile per osservare stelle doppie e pianeti e utilizzato in astrofotografia fornisce immagini molto incisive. Il rifrattore è affetto da aberrazione cromatica. Il cromatismo fa si che osservando oggetti molto luminosi come luna e pianeti, vedremo attorno ad essi un alone verde, rosso e blu cosa fastidiosa nell'astrofotografia. Per eliminare l'aberrazione cromatica sono nate lenti sempre più complesse: semi-apocromatiche e apocromatiche.  Una pecca del rifrattore è il costo. Più cresce il diametro dello strumento e più sale il costo e se poi sono equipaggiate lenti apocromatiche il prezzo sale esponenzialmente al diametro stesso.

3. Lo Schmidt-Cassegrain

Lo Schmidt-Cassegrain è uno strumento "ibrido", un catadiottrico, ciò significa che unisce le funzioni degli specchi alle lenti; infatti, anche se l'obiettivo è lo specchio primario come nel Newton, nella parta frontale è posta una lente chiamata "lastra correttrice". Il funzionamento di questa lastra è quello di permettere la messa a fuoco altrimenti impossibile in un tubo così corto. Ii telescopio Schmidt-Cassegrain (SC) è stato creato con l'intenzione di avere uno strumento che potesse raggiungere grandi diametri senza dover rinunciare alla trasportabilità. Questo intento è riuscito solo in parte, perchè sopra i 21cm di diametro occorrono già due persone per poterlo assemblare facilmente. Il percorso della luce nel SC è molto simile a quello del Riflettore Newton: la luce viene raccolta dall'obiettivo posto sulla culatta del telecopio riflessa verso lo specchio secondario e rimandata indietro verso lo specchio primario, un foro su quest'ultimo  lascia passare la luce verso il piano focale, posto appunto dietro la culatta del telescopio.

Questo è lo strumento adatto a chi desidera un telescopio performante unito ad una grande trasportabilità. L'SC è un telescopio che va bene su tutti i campi d'utilizzo: grande rendita sulla visione planetaria, visione di nebulose con qualche limite per le grosse nebulose estese e possibilità di utilizzo nel campo dell'astrofotografia. Pecca un pò nella visione delle stelle doppie, perchè utilizzando come obiettivo uno specchio, le mostra come crocette. Lo Schmidt-Cassegrain è quindi uno strumento "tuttofare", ma se è vero che va bene per tutto c'è anche da dire che non eccelle in niente, anche se a volte, nelle serate con seeing favorevole offre parecchie belle sorprese.

Attenzione, tutti i termini sottolineati in questo sito web hanno una definizione al link 

Dizionario