Telescopi

I telescopi astronomici sono strumenti ottici attraverso i quali è possibile esplorare l’Universo che ci circonda. Sostanzialmente si tratta di strumenti in grado di catturare molta più luce di quanto non possa fare l’occhio umano e quindi di rivelarci oggetti altrimenti a noi invisibili. Inoltre, consentono un notevole ingrandimento dell’immagine, fattore determinante nell’osservazione dei pianeti e importante per cogliere fuggevoli dettagli della Luna e del Sole.

Esistono innumerevoli tipi di telescopi, diversi per schema ottico, prestazioni e prezzi, e quindi adatti ad un utilizzo sia professionale che amatoriale.

Una prima classificazione dei telescopi può essere quella legata ai mezzi ottici utilizzati per la costruzione degli obiettivi: lenti o specchi.

I telescopi a lenti.

I telescopi a lenti sono detti rifrattori e qui sotto ne vedete raffigurato lo schema ottico.


	La luce raccolta dall'obiettivo viene focalizzata sul punto F, ove si trova anche il fuoco dell'oculare. Ed è proprio attraverso l'oculare che si osserva l'immagine inquadrata. A seconda della posizione occupata dall' oculare nel cammino ottico dei raggi luminosi, avremo rifrattori di tipo Kepleriano (i più diffusi) o Galileiano.

L'obiettivo (sulla destra) è composto da due lenti costruite con vetri di indice di rifrazione diverso, per ridurre l'aberrazione cromatica (rifrattore acromatico). Esistono anche dei rifrattori nei quali tale aberrazione è stata corretta in misura maggiore (rifrattori semi-apocromatici) e quelli, costosissimi, nei quali il residuo di aberrazione cromatica è talmente basso da essere considerato praticamente nullo: i rifrattori apocromatici. In questi ultimi, l'obiettivo può essere costituito da un doppietto o un tripletto di lenti con vetri a bassa dispersione e con trattamenti antiriflesso multistrato che garantiscono un elevatissima trasmissione dell'energia luminosa incidente.

I rifrattori sono caratterizzati da:

elevata nitidezza e contrasto delle immagini
assenza di ostruzione
semplicità meccanica e affidabilità
tubo ottico chiuso (ridotta turbolenza interna e buona protezione dalla sporcizia)
costo elevato a parità di apertura rispetto ad altri schemi
ingombro elevato

I telescopi a specchi.


	Il classico telescopio a specchi è il riflettore Newtoniano, che prende il nome dal suo inventore, Isaac Newton. In questi telescopi, l'obiettivo è costituito da uno specchio parabolico (specchio primario) che riflette e focalizza la luce sull'oculare attraverso un'apertura praticata sul fianco del tubo principale, dopo che il fascio è stato deviato mediante uno specchio piano (specchio secondario). Qui sotto riportiamo lo schema di un riflettore Newtoniano.


	I riflettori Newton sono caratterizzati da: buona correzione delle principali aberrazioni ottiche buona nitidezza ostruzione e presenza di sostegni a crociera grandi aperture relative (f / 4 - f / 8) tubo ottico aperto (nessuna protezione dalla sporcizia e dall'ossidazione) costo contenuto a parità di apertura rispetto ad altri schemi peso ed ingombro contenuto (fino a 1000 mm di focale)

I telescopi a schema misto.

Esiste una categoria di telescopi che adotta uno schema misto (catadiottrico), nel quale sono presenti sia specchi che lenti.

Il più famoso catadiottrico è senz'altro lo Schmidt-Cassegrain (SC), uno degli strumenti più diffusi fra gli amatori evoluti. Lo schema ottico è riportato qui sotto.

Lo Schmidt-Cassegrain è composto da uno specchio primario concavo sferico e da un secondario convesso sferico inserito in una lastra correttrice posta all'imboccatura del tubo. Per quest'ultima, anche se in realtà si tratta di una lente con potere convergente al centro e divergente ai bordi (superficie di Schmidt), si usa il termine "lastra" perchè essa non modifica la focale complessiva del sistema, ma serve esclusivamente a correggerne le aberrazioni ottiche residue. L'immagine si forma posteriormente al tubo, dietro un foro praticato al centro dello specchio primario. Come si può vedere dallo schema, questo giuoco di specchi riduce notevolmente l'ingombro complessivo dello strumento, rendendolo compatto e facilmente trasportabile.

Gli Schmidt-Cassegrain sono quindi caratterizzati da:

eccellente correzione delle principali aberrazioni ottiche
buona nitidezza
elevata ostruzione del secondario
grandi aperture relative (f / 6.3 - f / 10)
tubo ottico chiuso (bassa turbolenza interna e notevole durata delle ottiche)
assenza di sostegni a crociera sul secondario (migliore qualità dell'immagine)
grandi aperture a costi ragionevoli
peso ed ingombro contenutissimi
tiraggio elevato
grande disponibilità di accessori
grande versatilità


	Un'altro tipo di telescopio catadiottrico è il Maksutov Cassegrain, il cui principio è adottato anche in molti teleobiettivi per uso fotografico. Lo schema ottico (vedi sotto) è simile a quello dello Schmidt Cassegrain, ma al posto della lastra correttrice il MC ha una vera e propria lente a menisco, sulla cui superficie interna è ricavato per alluminatura lo specchio secondario. La lente a menisco deve avere uno spessore tale che la sua aberrazione sferica negativa, sommata a quella dello specchio secondario, compensi l'aberrazione sferica positiva del primario.

I Maksutov-Cassegrain sono caratterizzati da:

ottima correzione delle principali aberrazioni, in particolare di quella cromatica
eccellente nitidezza
elevata lunghezza focale (forti ingrandimenti)
ridotta ostruzione del secondario
aperture relative piccole (f / 15 - f / 20)
tubo ottico chiuso (bassa turbolenza interna e notevole durata delle ottiche)
assenza di sostegni a crociera sul secondario (migliore qualità dell'immagine)
peso ed ingombro contenuti
tiraggio elevato
grande disponibilità di accessori

Gli altri schemi.

Quelli che abbiamo descritto fin qui sono i telescopi più diffusi sul mercato.
Esistono però un'infinità di altri schemi ottici per telescopi, che per evidenti motivi non possiamo illustrare in questa pagina. Se volete approfondire la conoscenza sui diversi tipi di telescopi, potete acquistare delle pubblicazioni specifiche che trattano l'argomento in modo esauriente.

Glossario.

Aberrazioni ottiche
Sono caratteristiche indesiderate dei mezzi ottici (lenti e specchi) che provocano deformazioni dell'immagine. Ne esistono di diversi tipi, ma qui ricordiamo le più importanti:

ABERRAZIONE SFERICA - è dovuta al fatto che i raggi che incidono su una lente (o su uno specchio) nei pressi del suo centro ottico (raggi parassiali) vengono focalizzati più lontani rispetto a quelli marginali. L'esistenza di infiniti fuochi fra quello marginale e parassiale provoca una sfocatura dell'immagine.
ABERRAZIONE CROMATICA - è dovuta al fatto che ogni vetro rifrange in modo diverso le diverse lunghezze d'onda che compongono la luce incidente. Ad esempio, le lunghezze d'onda del blu vengono focalizzate prima di quelle del rosso e ciò crea una fastidiosa alonatura iridescente sull'immagine. Gli specchi ne sono esenti, perchè riflettono la luce e non la rifrangono. Per ridurre tale aberrazione si usano vetri a bassa dispersione (ED) e/o combinazioni di lenti concave e convesse: le prime, infatti, sovracorreggono l'aberrazione e le ultime la sottocorregono.
COMA - Mentre le due aberrazioni precedenti si verificano lungo l'asse ottico (aberrazioni assiali), il coma si presenta al fuori di esso (aberrazione extrassiale). E' un'aberrazione simile a quella sferica, ma è dovuta alla diversa focalizzazione dei raggi paralleli che incidono obliquamente su una lente o su uno specchio. Ciò provoca una deformazione dell'immagine, che assume l'aspetto di una cometa (di qui il nome). Il coma è evidente soprattutto nei telescopi riflettori, e in particolar modo in prossimità del bordo del campo.

Apertura
E' il diametro dell'obiettivo ed è anche la caratteristica più importante di un telescopio. Maggiore è l'apertura, maggiore sarà la luminosità (ovvero la capacità di catturare la luce), maggiore sarà il potere risolutivo (la capacità di distinguere i dettagli) e maggiore sarà il potere di ingrandimento.

Apertura relativa (f / )
E' il rapporto tra la lunghezza focale del telescopio e il suo diametro.

Collimazione
E' l'allineamento degli elementi ottici del telescopio su un unico asse (asse ottico).

Guadagno di luminosità
E' il rapporto fra il diametro dell'obiettivo e la pupilla dell'occhio elevato al quadrato

Ingrandimento
E' il fattore che definisce quante volte un oggetto viene visto più grande (o più vicino). Si calcola dividendo la focale dell'obiettivo per quella dell'oculare. Se ad esempio si monta un oculare da 5 mm su un telescopio di 2000 mm focale, l'ingrandimento ottenuto sarà pari a 400 volte (400 x).

Lunghezza focale
E' la distanza che intercorre tra la lente (o lo specchio) e il fuoco che essa genera. E' un parametro molto importante nella scelta di un telescopio, che influenza il potere di ingrandiemento.

Ostruzione od Otturazione
Nei telescopi a specchi, è il rapporto tra il diametro del secondario e quello del primario.

Potere risolutivo
E' la capacità di un obiettivo di distinguere i particolari di un'immagine. Si calcola approssimativamente applicando la formula di Dawes:

Pr = 120 / D (mm)

dove D = diametro dell'obiettivo

Pupilla d'uscita
E' il rapporto tra il diametro dell'obiettivo e l'ingrandimento.

Trattamento antiriflesso
E? un trattamento che si esegue sulle lenti per aumentarne la trasmittanza, ovvero la quantità di radiazione che le può attraversare senza essere riflessa dalle superfici del vetro. Si ottengono per deposizione sotto vuoto spinto di strati di ossidi metallici. Possono essere monostrato (in questo caso la trasmittanza non supera il 96-98%) o multistrato (SMC). Questi ultimi sono molto più costosi ma la trasmittanza raggiunge valori superiori al 99%.