L'astronomia ottica e gli strumenti astronomici “Strumenti astronomici” di DonatoGuarracino, adattato da Andrea Di Dato “Ottica” di Andrea Di Dato Foto originali da © AstroCampania e rispettivi autori ITG G. Della Porta – Napoli – 25 Gennaio 2007

Cos'è la luce La luce (dal latino, lux, lucis) è la porzione dello spettro elettromagnetico visibile all'occhio umano. Come tutte le forme di radiazione elettromagnetica, si propaga nello spazio (anche nel vuoto) con una velocità costante e finita c di circa 300˙000 Km/s. Un raggio di luce bianca, attraversando un prisma di vetro, si scompone in un fascio di luci di colori diversi: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto, che corrispondono a loro volta a insiemi di radiazione elettromagne- tica con caratteristiche differenti gli uni dagli altri. Ogni radiazione (o colore) è espressione di uno stesso fenomeno, ma è distinguibile dalle altre per la frequenza e la lunghezza d'onda.

Il campo delle radiazioni elettromagnetiche è molto vasto e comprende, oltre alla luce visibile, i raggi γ, i raggi X, i raggi ultravioletti (UV), i raggi infrarossi e le onde radio. Cos'è la luce

Il nostro occhio percepisce i cambiamenti di lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica sotto forma di variazione di colore, ma solo in una gamma assai ristretta dello spettro: tra i 400 ed i 700 nanometri circa Come percepiamo la luce

Le proprietà della luce Un prisma disperde la luce bianca* nelle sue componenti colorate, questo perché... prisma Luce bianca * La luce bianca non è altro che una mescolanza di tutti i colori

Le proprietà della luce... la radiazione viene rifratta in maniera diversa, al passaggio tra due mezzi di densità diversa, a seconda della sua lunghezza d’onda. Quella con lunghezza d’onda maggiore (es. rosso) viene rifratta meno di quella di lunghezza d’onda minore (es. violetto) VETRO ARIA

Le proprietà della luce Altresì, si verifica una riflessione, quando l'oggetto incontrato dal raggio di luce ha proprietà riflettenti, per cui la radiazione elettromagnetica non riesce ad attraversarlo - in tutto o in parte - e viene riflessa.

Le proprietà della luce L'astronomia ottica sfrutta proprio questi principi per osservare i fenomeni che avvengono nell'Universo

Gli strumenti Ad ogni lunghezza d'onda il suo strumento

IL NOSTRO OCCHIO Gli strumenti Ma il primo strumento d'osservazione mai utilizzato, lo Strumento per eccellenza, rimane Le nostre pupille variano il proprio diametro a seconda delle condizioni di illuminazione: si restringono di giorno e di notte possono raggiungere i 7mm. Tale comportamento si spiega con la maggiore o minore necessità di raccogliere luce. Principio applicabile, in prima approssimazione, anche agli strumenti ottici: più sono “grandi”, più luce sono in grado di raccogliere.

Questa immagine rende il concetto di raccoglitore di luce. Una lente convergente concentra i raggi paralleli all’asse ottico in un punto F (fuoco) La distanza del fuoco dalla lente è detta DISTANZA FOCALE Gli strumenti

Analizziamo il classico cannocchiale per ottenere alcune definizioni L’obiettivo Ob forma sul proprio piano focale le immagini Ar e Br separate dall’angolo p. L’oculare restituisce le immagini Av e Bv separate dall’angolo P. Il rapporto P/p è detto ingrandimento del cannocchiale. Gli strumenti

Lo strumento ideale per il primo approccio all’astronomia è il binocolo Il maggior pregio di questo strumento è la visione riposante e l’apparente sensazione di tridimensionalità che sono offerte dall’impiego contemporaneo dei due occhi e non ultimo l'ampio angolo di visuale offerto. Un esempio? Il binocolo

col telescopio col binocolo Il binocolo Campi di vista

Il binocolo ~7mm Alcune caratteristiche

Il binocolo Struttura

Passiamo ora ad analizzare gli strumenti dedicati esclusivamente all’astronomia. Le ottiche si dividono in due grandi famiglie RIFRATTORIRIFLETTORI Rifrazione Riflessione LentiSpecchi I telescopi

Rifrattor e Riflettor i Newtoniano I telescopi Schmidt-Cassegrain

Il più significativo dei vantaggi è la maggiore risoluzione delle sue immagini, che si evidenzia con una maggior nitidezza ed un maggior contrasto (c.f.r. stelle doppie). Ciò è dovuto all’assenza dell’ostruzione del secondario presente nei riflettori. Inoltre il rifrattore, avendo un diametro minore, risente meno della turbolenza atmosferica. Il rifrattore Lo svantaggio principale di un telescopio rifrattore è che a parità di diametro con un riflettore, è da 2 a 8 volte più costoso. Inoltre il rifrattore, per sua costituzione, soffre dei difetti di aberrazione classici delle ottiche.

Il rifrattore cromatismo I difetti di aberrazione Obbiettivo a lente semplice che dà origine ad abberrazione cromatica Doppietto acromatico o apocromatico

Questo in un apo non succede!!

Il newtoniano, particolarmente diffuso tra i dilettanti, è economico e versatile. Il riflettore

Questo strumento in questa configurazione ottica, nasce per risolvere i problemi di peso ed ingombro di altri modelli di telescopi. Consente di osservare in posizioni “comode”. La messa a fuoco si effettua agendo sullo specchio primario.

La luminosità Il rapporto focale (si scrive f) di un sistema ottico è il rapporto fra la lunghezza focale (F) del sistema ed il suo diametro (D), entrambi espressi nella stessa unità di misura. La luminosità di uno strumento è espressa proprio dal rapporto focale. Un telescopio che ha rapporto focale minore di un altro si dice più luminoso. La lunghezza focale, o più brevemente focale (F), di un sistema ottico, è definita come la distanza fra il centro del sistema ottico stesso ed il piano focale.

Un piccolo rifrattore consente di osservare con profitto il Sole, la Luna ed i pianeti maggiori. Non è invece indicato per l’osservazione degli oggetti nebulari, come galassie e nebulose. “Consigli per gli acquisti” I rifrattori sono noti per offrire immagini molto nitide e contrastate e meno affette dal “seeing” atmosferico I riflettori sono più compatti dei rifrattori e quindi risultano più trasportabili. Offrono immagini di qualità leggermente inferiore a quelle di un rifrattore di pari diametro, problema dovuto anche al fattore di ostruzione dello specchio secondario. I telescopi Newtoniani sono considerati gli strumenti per principianti a più ampio spettro di applicazione: con essi è possibile svariare dai pianeti agli oggetti di cielo profondo con buone prestazioni, soprattutto se rapportate al costo.

Gli accessori Gli oculari Il cercatore ___________ _ Cos'altro?

Anche l'oculare, come tutti i sistemi ottici, ha una sua lunghezza focale. Gli oculari L’oculare è il “gruppo ottico” che, posto al fuoco del telescopio, ha il compito di ingrandire l’immagine lasciandola quanto più nitida e definita possibile. In qualsiasi telescopio, l'ingrandimento è dato dal rapporto tra la focale dell'obbiettivo (ovvero del telescopio) e quella dell'oculare. È opportuno sottolineare che l’ingrandimento massimo raggiungibile da un telescopio non è assolutamente la prerogativa più importante dello strumento.

Il cercatore È il piccolo cannocchiale montato sui telescopi e serve ad affinarne il puntamento. Grazie ai suoi bassi ingrandimenti (meno di 10) abbraccia un campo stellare sufficientemente vasto da poter essere riconosciuto "a vista" (magari per confronto con una carta celeste) e reca un crocicchio per puntare esattamente l'oggetto cercato. Naturalmente è necessario che il cercatore sia allineato con il telescopio, ovvero che guardi nella stessa direzione; quest'operazione di allineamento va fatta, ovviamente, prima dell'osservazione. In analogia con i binocoli, i cercatori si scelgono in base al diametro e agli ingrandimenti, anche qui scritti nella formula x (per es. 8x50)

... perché non vi ho visti sbadigliare!!! Ma mi avete ascoltato?

LA MONTATURA Può essere: AltazimutaleEquatoriale

Lo scopo della montatura è quello di inseguire l’oggetto inquadrato durante il suo cammino Gli astri sembrano descrivere degli archi di circonferenza paralleli all’equatore celeste. Tali archi, a meno che non ci troviamo ad uno dei poli, solo obliqui rispetto al piano orizzontale.

Con la montatura altazimutale per inseguire un astro bisogna muovere contemporaneamente entrambi gli assi

Con la montatura equatoriale basta muoverne uno, poiché l’altro, puntando la polare, resta fisso.