I MEZZI OTTICI
Scritto da Marco Milani   
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I MEZZI OTTICI
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I binocoli

I normali binocoli, potrà sembrare strano, sono dei fantastici strumenti d'osservazione astronomica. Con essi, il luogo d'osservazione essendo favorevole, si può ammirare la struttura delle principali nebulose oppure abbracciare con uno sguardo interi ammassi aperti. Tecnicamente i binocoli sono strumenti caratterizzati da un basso ingrandimento, una facile tra-sportabilità e soprattutto una elevata luminosità. Luminosità e ingrandimento sono due termini che non vanno mai d'accordo; se, ad esempio, si vuole un alto ingrandimento bisogna sacrificare un po' la luminosità. E viceversa. La luminosità di un apparato ottico però è fondamentale in astronomia, dal momento che non può mai considerarsi sufficiente; naturalmente uno strumento è più luminoso quanta più luce riesce a raccogliere, di conseguenza quanto è più largo il suo obiettivo, sia esso una lente o uno specchio. Anche l'ingrandimento che desideriamo ottenere da un determinato obiettivo determina la luminosità risultante dall'intero sistema; esiste infatti un ingrandimento minimo al quale lo strumento da il meglio di se stesso per quanto riguarda il fattore luminosità. Aumentando via via l'ingrandimento la luminosità scade, a guadagno però dei particolari più piccoli dell'oggetto che stiamo osservando, i quali possono essere apprezzati meglio, fino a giungere ai limiti imposti dalle leggi dell'ottica. Molti oggetti celesti hanno la caratteristica di avere delle grosse dimensioni con una luminosità molto ridotta; questo è il caso di diverse nebulose, degli ammassi stellari aperti e delle zone della Via Lattea. Pur non avendo bisogno di un forte ingrandimento ci necessita che lo strumento con il quale dovremo compiere le nostre osservazioni possa rilevare anche i particolari pi? fini e deboli di ciò che stiamo guardando, quali potrebbero essere i delicati contorni della nebulosa della costellazione di Orione denominata M42. In linea di massima tutti i binocoli funzionano più o meno egregiamente e, se già disponiamo di un binocolo, esso sarà un ottimo strumento per iniziare, senza alcuna spesa, ottime osservazioni traendone certamente parecchie soddisfazioni. Se invece si intende dedicarsi all'osservazione astronomica soltanto con un binocolo, converrà acquistarne uno che si adatti il più possibile alle nostre esigenze.

Su tutti i binocoli sono stampigliate due cifre, come per esempio 7x50 oppure 10x40.

Image

La prima cifra sta ad indicare l'ingrandimento dello strumento, mentre la seconda rappresenta il diametro dell'obiettivo espresso in millimetri. L'ingrandimento minimo al quale si può sottoporre un obiettivo, e al quale di conseguenza l'immagine risulta più luminosa, è dato dall'espressione D/7 dove D rappresenta appunto il diametro dell'obiettivo espresso in millimetri. La nostra scelta dunque cadrà su quei modelli dotati di un obiettivo più grande possibile ma il cui ingrandimento è pari a un settimo circa del suo diametro, come potrebbero essere un 7x50, un 8x56 o meglio ancora un 10x70. Inoltre, per evitare le oscillazioni prodotte dalle nostre mani nell'usare lo strumento e che non permettono di apprezzare i dettagli più piccoli, converrà montarlo su un cavalietto del tipo fotografico.

I negozi di foto-cine forniscono dei supporti appositi che da un lato sono filettati e pronti ad accettare la vite posta sulla testa del cavalietto, mentre dall'altro si adattano al perno centrale sul quale è posta anche la vite di messa a fuoco, presente nella maggioranza dei binocoli; nel caso in cui il nostro strumento sia provvisto di questo perno, occorrerà fare personalmente il supporto sagomando un pezzo di legno secondo il profilo del binocolo e ricoprendo le parti di legno a contatto con il binocolo con del feltro per evitare graffiature alla vernice dello strumento II supporto sarà diviso in due parti tenute insieme da delle viti poste ai bordi, e lo strumento sarà serrato fra i due blocchi di legno. Un'ultima raccomandazione: tenersi alla larga da strumenti con lenti di plastica, i quali al massimo possono essere utili come giocattoli.


I telescopi

Principalmente i telescopi si suddividono in due grandi categorie: telescopi con obiettivo a specchio e telescopi con obiettivo a lente, rispettivamente denominati riflettori e rifrattori. In entrambe le categorie di strumenti vale la regola che un apparecchio è tanto migliore quanto è maggiore il diametro del suo obiettivo; infatti un obiettivo di grande diametro, rispetto a uno più piccolo, è capace non solo di rilevare oggetti meno luminosi, ma anche di essere in grado di discernere part'colari sempre più fini. Queste due caratteristiche si chiamano rispettivamente magnitudine limite e potere risolutivo. La magnitudine limite indica la luminosità delle stelle più deboli che possono essere osservate attraverso un determinato strumento, luminosità che, come è noto, viene espressa in magnitudine. La magnitudine è dunque l'unità di misura usata per determinare la luminosità di un corpo celeste. Il potere risolutivo viene invece espresso con misure angolari, normalmente in secondi d'arco, e si riferisce alla distanza minima a cui si possono trovare due sorgenti puntiformi di uguale luminosità affinchè possano essere ancora viste come due punti separati. Naturalmente questi due termini sono puramente teorici e soltanto in particolarissime condizioni atmosferiche possono essere raggiunti.

Nei telescopi rifrattori, vale a dire quelli con obiettivo a lente, lo schema ottico è normalmente costituito dalla sola lente d'obiettivo la quale ha il compito di concentrare i raggi luminosi in un punto chiamato piano focale o più semplicemente fuoco. L'immagine presente sul piano focale viene poi ingrandita a piacere utilizzando una lente d'ingrandimento normalmente sostituita, per evitare le aberrazioni che si creare utilizzando una lente semplice, da un intero complesso ottico positivo formato da due o più lenti, chiamato oculare. Image Oltre al diametro, che determina la magnitudine limite e il potere risolutivo, uni altro fattore importante in un obiettivo è la sua lunghezza focale. Con questo termine si intende la distanza tra esso e il suo fuoco, valore estremamente importante qualora si voglia calcolare l'ingrandimento dell'intero sistema.
Questo è determinato infatti dal rapporto tra lunghezza focale dell'obiettivo e quella dell'oculare; in-tercambiando così oculari con differenti lunghezze focali avremo una variazione dell'ingrandimento del telescopio. Facciamo un esempio: se noi disponiamo di un obicttivo di 800 millimetri di lunghezza focale e di un oculare di 12 mm. otterremo un ingrandimento uguale a 66.

I =

focale obb.

 

800

 

=


= 66

focale ocul.

 

12

 

Esistono però dei limiti superiori e inferiori legati al diametro dell'obiettivo; l'ingrandimento minimo che si può ottenere è pari a un settimo del diametro dell'obiettivo espresso in millimetri (es. 28 ingrandimenti per un obiettivo da 20 centimetri), mentre il valore massimo è pari a circa due ingrandimenti per il diametro dell'obiettivo sempre espresso in millimetri (es. 300 ingr. con un obiettivo da 150 mm). Ci sono anche altre limitazioni, come le lunghezze focali degli oculari normalmente posti in commercio, le quali vanno da un minimo di 4mm a un massimo di 60mm; un altro limite viene imposto dall'atmosfera e dalla turbolenza dell'aria che solo di rado permette di superare i 200-300 ingrandimenti senza che l'immagine appaia eccessivamente tremolante. Comunque in linea di massima è consigliabile, sia per ragioni ottiche che economiche, tenersi su una gamma di oculari che va da 6 a 40 mm; da ciò si comprende come occorra scegliere l'obiettivo del nostro strumento con attenzione, tenendo sempre conto delle prestazioni che desideriamo ottenere. E' curioso notare come vengano messi in commercio dei rifrattori da 6-8cm e siano pubblicizzati come strumenti che possano raggiungere anche i 600 ingrandimenti, quando obiettivi di quelle dimensioni forniscono immagini accettabili qualitativamente fino a 150-200 ingrandimenti nei migliori casi. Dunque il massimo ingrandimento ottenibile non è un metro valido per valutare la bontà di uno strumento, dal momento che dipende esclusivamente dalle dimensioni dell'obiettivo. Le considerazioni fatte per i rifrattori valgono anche per i riflettori, dove i raggi luminosi sono concentrati sul fuoco da uno specchio anzichè da una lente. Al contrario che nei rifrattori, qui gli schemi ottici sono molteplici; la configurazione più semplice ed economica è il cosiddetto tipo " Newton " (dal nome del suo inventore), dove la luce, concentrata da uno specchio principale parabolico, viene deviata da uno specchietto piano inclinato posto al centro del tubo e mandata verso l'oculare, montato ad angolo retto rispetto all'asse ottico dello strumento. Naturalmente sia lo specchio parabolico principale che lo specchietto secondario dovranno essere lavorati otticamente ed essere di spessore adeguato per evitare deformazioni del vetro; al contrario di quello che molti potranno pensare, lo specchio secondario non influenza minimamente la qualità della visione anche se è disposto al centro del cammino ottico dei raggi luminosi d'entrata. Se si vogliono avere dei telescopi di lunga focale, adatti per altri ingrandimenti, occorre disporre di un tubo che contenga le ottiche estremamente lungo, ottenendo in questo modo degli strumenti ingombranti e pesanti; l'unico modo per evitare di avere dei cannoni giganteschi lunghi qualche metro è la configurazione " Cassegrain ", Image dove al posto del secondario piano caratteristico dei " newtoniani " è posto uno specchietto iperbolico il quale ha il compito di allungare la focale dello specchio principale, rimandando i raggi luminosi in un punto posto dietro lo specchio parabolico, che sarà forato al centro per lasciar passare la luce. In questo modo si ottengono strumenti con lunghezze focali anche di diversi metri ma la cui lunghezza reale del tubo è di parecchie volte inferiore. Per avere un telescopio maggiormente versatile e ottenere dallo stesso obiettivo diverse lunghezze focali, molti adottano la configurazione "Newton-Cassegrain", la quale non consiste in altro che in un porta secondario intercambiabile; mettendo uno specchietto piano si avrà un newtoniano dalla lunghezza focale relativamente corta, mentre sostituendolo con un piccolo iperbolico si otterrà dallo stesso obiettivo una vocale anche 4 o 5 volte più lunga della principale. E' questo uno dei tipi più completi di telescopi giacchè disponendo di diverse focali si possono sfruttare appieno le caratteristiche di un obiettivo; inoltre per ogni tipo di osservazione che desideriamo intraprendere avremo a disposizione la focale più adatta.

Occorre a questo punto precisare che molto spesso la lunghezza focale di un obiettivo viene espressa in relazione al suo diametro, come nel caso degli obiettivi fotografici. Di solito si parla di obiettivi (lenti o specchi parabolici) con una certa F, per esempio F7 o FI2, ci? sta a indicare la lunghezza focale, in pratica la luminosità, riferita al diametro dell'obiettivo stesso. Per esempio, un obiettivo da 15 cm e di F= 6 significa che ha una lunghezza focale di 90 cm (15x6 = 90), mentre un 200 mm di focale e F = 3,5 ha un obiettivo con un diametro di 57 mm ~ 200/3,5. Telescopi con F fino a 5 si intendono come strumenti luminosi, ottimi per fotografia e per l'osservazione di oggetti estesi ma deboli (nebulose, galassie...), mentre strumenti con F 10 e oltre sono l'ideale per alti ingrandimenti, necessari per rilevare piccoli dettagli ma sufficientemente luminosi, come nel caso dei pianeti o della luna.

ImageNormalmente non si superano valori di F pari a 20-30, a causa di limitazioni anche meccaniche oltre che ottiche, mentre unicamente per evitare le distorsioni che si creano nelle immagini a causa delle leggi dell'ottica per i telescopi di tipo Newton è sconsigliabile spingersi al di sotto di F = 3,5-4. Focali più spinte (si arriva anche a F = 0,5) sono utilizzate prettamente per scopi fotografici, e vengono realizzate tramite la configurazione detta ? Schmidt ?: di solito focali cos? corte sono utili solo nel campo fotografico ed è per questo che normalmente si parla di " camere Schmidt ", giganteschi teleobiettivi attraverso i quali non è possibile compiere osservazioni visuali ma soltanto scattare fotografie, ottenendo però risultati eccezionali in questo campo.

Onde correggere le aberrazioni che si creano utilizzando specchi parabolici di corte focali, nelle camere Schmidt viene posta lungo il percorso ottico una speciale lastra correttrice, lavorata in maniera tale da creare delle aberrazioni uguali ma contrarie a quelle proprie dello specchio di corta focale, in modo che le rispettive distorsioni si sommino e si annullino; all'interno del tubo viene posta la pellicola fotografica, montala su di uno speciale portapellicola e accessibile tramite uno sportello posto sul tubo.Image

Ultimamente ha riscosso notevole successo un nuovo tipo di telescopio recentemente immesso sul mercato: si tratta dello 2 Schmidt-Cassegrain ", il quale non è altro che un Cassegrain che grazie alla presenza di una lastra di tipo Schmidt ha delle dimensioni ancora più ridotte rispetto al Gasse-grain classico. Ciò ne facilita notevolmente il trasporto, permettendo di portarsi dietro senza un eccessivo ingombro il telescopio anche quando si va in vacanza.


I rifrattori

Fino ad ora si è parlato di una lente semplice positiva come obiettivo, ma se vogliamo essere precisi ciò non è esatto. Infatti una normale lente possiede il cosiddetto difetto di cro-maticità, nel senso che IR sua distanza focale varia a seconda della lunghezza d'onda che prendiamo in esame; di conseguenza ogni colore ha un punto focale differente da un altro. Questo fenomeno si verifica poichè una normale lente, oltre che a convergere i raggi in un punto, funziona anche da prisma, facendo rifrangere i colori con degli indici diversi per ognuno. Accade così che la focale della luce nel blu è molto più corta rispetto a quella della luce rossa, e ogni immagine che noi osserviamo tramite un obiettivo formato da una lente semplice ci appare sempre ricca di frange colorate. L'unica maniera per non scomporre la luce bianca nei suoi colori fondamentali è quella di usare " lenti acromatiche ", formate da due vetri scelti opportunamente e dotati di indici di rifrazione differenti, in modo da compensare i rispettivi difetti di cromaticità Questi doppietti acromatici sono molto più cari rispetto alle normali lenti dal momento che oltre ad impiegare vetri ottici di alta qualità e appositamente scelti, presentano in pratica quattro facce da sottoporre a lavorazione, in luogo delle due di una normale lente. Non tutta la luce attraversa un vetro, per quanto questo sia di ottima qualità, ma si riscontra sempre una certa dispersione, in gran parte dovuta a una riflessione di circa il 6-10% della luce incidente pei ogni faccia di vetro da attraversare.

Nel caso di ottiche complesse e di lenti multiple questa perdita comincia a essere rilevante, ed è per questo che normalmente si ricoprono le su-perfici ottiche con degli strati antiriflesso, i quali conferiscono al vetro delle tenui colorazioni; esempio classico è il colore azzurrino-violetto dato da un sottile strato di fluoruro di magnesio, sostanza che possiede la proprietà di ridurre la percentuale di luce riflessa dal vetro della lente.

 

Il prisma

Di solito nei rifrattori, ma anche in tutti quei telescopi il cui fuoco è posto dietro la culatta del tubo ottico, è presente anche un prisma che ha il compito di deviare la luce ad angolo retto in modo da poter permettere la visione di oggetti posti allo zenit, o comunque alti sull'orizzonte senza dover sottoporre l'astrofilo a inutili acrobazie. In presenza di un prisma deviatore l'immagine risultante è dritta, ma con la destra e la sinistra invertite fra di loro; utilizzando invece l'oculare in asse con l'obiettivo, senza cioè il prisma, oppure negli strumenti di tipo Newton, l'immagine è completamente capovolta, cosa però di nessuna importanza nel caso di osservazioni astronomiche. Nel caso si volesse utilizzare il proprio telescopio come un cannocchiale per dare uno sguardo anche alle cose terrestri, esistono in commercio dei prismi appositi, detti prismi di Porro o prismi raddrizzatori, che applicati prima dell'oculare come i prismi angolari forniscono una normale visione raddrizzata.

Rifrattori sono anche i piccoli telescopi cercatori montati sui tipici strumenti astronomici; questi apparecchi sono dotati di un piccolo obiettivo e di un oculare munito di un cro-cichio. Allineati esattamente in parallelo con lo strumento principale hanno il compito di individuare gli oggetti da osservare grazie al loro campo visuale molto più grande rispetto a quello del telescopio di maggiori dimensioni con il quale poi si effettuerà l'osservazione. In generale il valore di F per i rifrattori è piuttosto alto (superiore a F=10), e ciò trova applicazione nella osservazione di oggetti piccoli e poco luminosi, cioè in pratica luna e Dianeti; al di fuori di questo tipo di osservazioni di particolari, nelle quali viene sfruttato al massimo possibile il potere separatore dell'obiettivo, l'utilizzazione di rifrattori è estremamente poco conveniente. I loro obiettivi sono, confrontati con quelli di riflettori di u-guale costo, decisamente piccoli, e le lunghe focali ne fanno degli strumenti eccessivamente lunghi e ingombranti; per quanto riguarda i) prezzo degli obiettivi di rifrattori bisogna pensare che il loro costo è dovuto alla presenza di ben quattro superfici da lavorare otticamente e magari da trattare con stati antiriflesso, oltre all'obbligo di una scelta di vetri differenti di primissima qualità, al contrario che nei riflettori dove è sufficiente rendere parabolica e alluminiare una sola faccia di un disco di vetro.

Inoltre una lente deve essere montata in un supporto, chiamato barilotto, con delle tolleranze meccaniche di molto inferiori a quelle di uno specchio che viene inserito in una cella registrabile e appoggia la sua faccia non alluminiata a dei supporti che ne sostengono meglio il peso. Comunque esistono dei pregi anche negli strumenti a lente; uno dei principali è che il tubo che sostiene le ottiche è chiuso da entrambe le parti, evitando così il formarsi di turbolenze lungo l'asse ottico dovute a movimenti d'aria, le quali porterebbero a un decadimento qualitativo nelle immagini ad altri ingrandimenti; per di più la lente possiede, a parità di dimensioni, una certa supremazia rispetto allo specchio per quanto riguarda la definizione di particolari. Queste caratteristiche, unite specialmente alla possibilità di trovare sul mercato rifrattori anche usati da 6-8 cm a dei prezzi convenienti (normalmente di produzione giapponese), fanno di questi strumenti degli ottimi mezzi per iniziare l'osservazione del ciclo in generale, per poi magari dedicarsi con particolare attenzione all'osservazione sistematica di pianeti, Luna e naturalmente, disponendo dei mezzi appropriati, del Sole. Passiamo ora a considerare gli apparecchi probabilmente più diffusi.


I riflettori

Questi apparecchi, presenti nelle loro diverse configurazioni ottiche, costituiscono gli strumenti astronomici per eccellenza. Essi trovano applicazione in quasi tutti i campi della ricerca ottica astronomica, dalla fotografia all'osservazione diretta, dalla spettroscopia alla fotometria.

Il modello Newton è senz'altro il più economico e versatile di tutta la serie dei riflettori, e nelle focali F = 5-7 si pu? tranquillamente definirlo uno strumento quasi universale, adatto cioè sia a compiere osservazioni di dettagli, sia osservazioni di oggetti estesi e poco luminosi, oltre che a fungere da eccellente obbiettivo fotografico. I diametri più usati per gli specchi principali vanno da 15 a 30 cm., benchè siano presenti sul mercato dei riflettori giap-nesi da 11 cm. i quali forniscono delle prestazioni già molto buone per il loro diametro. Per chi si dedica ai pianeti la configurazione Cassegrain è l'ideale, permettendo di compiere osservazioni visuali con degli apparecchi di diversi metri di focale, ma con tubi parecchio più corti; in tutti quegli strumenti dove si desidera trarre il massimo ingrandimento per l'osservazione di piccoli particolari è sempre di grande comodità una focale più lunga possibile, dal momento che questa richiede, per ottenere un certo ingradimento, degli oculari di focale maggiore, rispetto a quelli necessari per ottenere lo stesso ingrandimento con un obiettivo dotato di una lunghezza focale più piccola; e compiere osservazioni con oculari da 10-20mm di focale è molto più confortevole e riposante per il nostro occhio che lavorare con degli oculari da 4,6 mm (ingr. = f. obb./f. ocul.).

Per poter disporre di focali più lunghe possibili alcune volte si dispone lungo il cammino dei raggi ottici, poco prima dell'oculare, un doppietto acromatico divergente, noto con il nome di lente di Barlow, che ha il compito di allungare la lunghezza focale dell'obiettivo, normalmente raddoppiandola, e consentendo l'utilizzazione di oculari con focali più lunghe. Il sistema porta però a una scadenza qualitativa dell'immagine, ed è per questo motivo che la lente di Barlow viene usata con parsimonia e solo in situazioni limite. Al posto del doppietto acromatico negativo vengono pure molto impiegati per lo stesso scopo i duplicatori di focale che si applicano sul retro degli obbiettivi fotografici, reperibili nei negozi di articoli foto-cine, dopo aver naturalmente adattato l'attacco al passo del telescopio tramite dei giunti realizzati al tornio e recenti da un lato il passo dell'attacco fotografico, mentre dall'altro è presente un tubo dalle dimensioni adatte per accettare il diametro dell'oculare. Nel caso di duplicatori con attacchi a baionetta converrà acquistare un adattatore che dal passo a baionetta riduce ad un normale passo a vite, sul quale è più facile realizzare un attacco al tornio. Esistono pure degli elementi ottici chiamati riduttori di focale, normalmente forniti dalla stessa casa costruttrice dello strumento, i quali hanno la funzione inversa delle lenti di Barlow: cioè anzichè aumentare la lunghezza focale la riducono, cosa estremamente utile nell'osservazione di oggetti poco luminosi attraverso strumenti che originariamente possedevano un valore di F troppo alto e consentendo di raggiungere l'ingrandimento limite minimo (1/7 del diametro dell'obiettivo in millimetri; es. 21 x con un obb. di 150mm). Purtroppo, al contrario della lente di Barlow, il riduttore di focale, il quale non è altro che una lente positiva acromatica, non è applicabile su tutti gli strumenti, sia per ragioni ottiche che meccaniche, e conviene informarsi prima dell'acquisto del telescopio presso il rivenditore se la casa fornisce pure questo piccolo ma utile accessorio.

Comunque anche per il riduttore esistono delle aberrazioni ottiche, normalmente presenti come una distorsione delle immagini stellari, le quali da puntiformi si presentano in forme allungate presso i bordi del campo visivo; questo difetto è presente, sennure in maniera certo minore, anche nei riflettori di corte focali (F = 4-5), i quali sono in ogni modo preferibili, a parità di diametro, a strumenti con focali originariamente di F = 10-12 e poi ridotte con dei sistemi ottici supplementari.

Ritornando all'analisi in dettaglio delle varie configurazioni ottiche dei riflettori si può vedere come il successo dei telescopi tipo Schmidt-Cassegrain, malgrado il loro costo abbastanza elevato rispetto a strumenti Cassegrain di uguale diametro, sia pienamente giustificato. Questo nuovo tipo di apparecchio si è imposto non soltanto per le sue dimensioni eccezionalmente ridotte, ma anche per lo schema ottico rivoluzionario che impiega una lastra correttrice di forma particolare in un telescopio utilizzato anche per osservazioni visuali, la quale, oltre a eliminare distorsioni ai bordi e aumentare la definizione dell'immagine, chiude il tubo dello strumento come in un rifrattore, evitando in questo modo le turbolenze di aria delle quali abbiamo già parlato e che limitano la visione nei riflettori con il tubo aperto da una estremità. La configurazione Schmidt classica, cioè lastra, specchio e portapel-licola, è il miglior obiettivo esistente per le fotografie di campi relativamente grandi, e particolarmente di oggetti come nebulose debolissime e galassie quasi invisibili all'osservazione visuale anche attraverso strumenti di grande diametro. Molte volte nelle camere Schmidt per motivi ottici il diametro della lastra è inferiore a quello dello specchio e in questo caso l'apertura relativa non è riferita allo specchio ma al diametro della lastra correttrice e alla focale della camera (es. con una lastra di 15 cm e uno specchio da 20 cm il quale possiede una focale di 40 cm l'apertura relativa è F (2,6).

Volendo la lastra può essere sostituita (con il risultato però di una caduta di luminosità) da un diaframma di dimensioni adeguate posto a una distanza dal centro dello specchio pari a due volte la sua lunghezza focale; soluzione conveniente solo dal punto di vista economico ma non da quello ottico.

Sempre per la fotografia, oltre all'impiego di telobiettivi di luminosità più elevata possibile, esistono degli obiettivi fotografici progettati espressamente per la fotografia astronomica, dotati di un'alta luminosità e una buona correzione dell'immagine ai bordi. Sono denominati " astrografi ". Peraltro oggi esistono dei teleobiettivi estremamente luminosi che possono essere usati oltre che per la fotografia normale anche per riprendere con eccellenti risultati immagini stellari, come nel caso di alcuni 200mm/F 2,8 oppure 400mm/F 4,5.

Nel campo astronomico trovano grande impiego anche i teleobiettivi di tipo catadiottrico, normalmente di produzione sovietica, i quali con le loro lunghe focali anche di 1 metro possono essere usati come telescopi.

La montatura altazimutale è la più. semplice, ma obbliga allo spostamento contemporaneo di entrambi gli assi per inseguire la rotazione degli oggetti sulla volta celeste.


Le montature

ImageDi importanza pari se non superiore al complesso ottico è la montatura con cui viene fissato il tubo del telescopio con tutti i suoi accessori. Ciò costituisce una parte determinante dell'intero strumento. Infatti non si potranno mai sfruttare appieno le capacità di un obiettivo ai suoi ingrandimenti massimi se il telescopio è continuamente soggetto a vibrazioni ad ogni alito di vento o tutte le volte che viene inavvertitamente sfiorato.

Inoltre tutti i movimenti dovranno farsi il più possibile delicatamente, per consentire di poter effettuare pose fotografiche anche superiori all'ora senza che insorgano degli inconvenienti tutte quelle volte che si vuole apportare una pur minima corre-zione. Un tubo ottico può essere montato, dotandolo dell'apposito attacco filettato, su di un qualunque cavalietto fotografico; questa soluzione può essere comoda nel caso di strumenti portatili, specialmente a basso ingrandimento; ma per un telescopio usato con una certa frequenza o dal quale si vogliono trarre soddisfazioni maggiori occorre una montatura appsitamente studiata.

Le montature per telescopi si dividono in due grandi categorie: altazi-mutali ed equatoriali. Le prime sono presenti normalmente sugli strumenti più economici o su quelli studiati espressamente per osservazioni terrestri; sono costituite da due assi, uno verticale e l'altro orizzontale, che si muovono indipendentemente l'uno dall'altro. Ciò porta ad alcuni problemi nel caso di osservazioni astro-nomiche, considerando che tutti gli astri si muovono nel cielo percorrendo traiettorie circolari concentriche rispetto al polo celeste. Un tale movimento (causato dalla rotazione giornaliera terrestre) ad una osservazione a basso ingrandimento, come quella a occhio nudo, è percettibile solo a distanza di un certo tempo; mentre attraverso un telescopio portato a un ingrandimento superiore a 100 si fa sensibilmente presente, obbligando lo osservatore a un vero e proprio inseguimento dell'oggetto tanto piò difficile quanto piò l'ingrandimento è alto, giacchè per seguire la traiettoria obliqua degli astri bisogna far compiere allo strumento alternativamente dei movimenti sia verticali che orizzontali.

La montatura astronomica propriamente detta è la montatura equatoriale, la quale ha la proprietà di poter compensare il movimento apparente degli astri con la rotazione di solo uno dei due assi della montatura. La montatura equatoriale è presente in varie versioni, ma tutte presentano un asse, detto asse orario, puntato verso il polo celeste e inclinato rispetto all'orizzonte di un numero di gradi pari alla latitudine terrestre del luogo dal quale viene effettuata l'osservazione; mentre un altro asse perpendicolare all'asse orario, detto asse di declinazione, permette di puntare qualunque punto della sfera celeste. Dopo aver inquadrato nel campo visivo l'oggetto da osservare sarà sufficiente ruotare l'asse orario per poter inseguire un astro posto in qualunque posizione del cielo; naturalmente occorre posizionare preventivamente la montatura affinchè l'asse orario punti verso la stella polare, indicatore abbastanza preciso del polo celeste. Si può ottenere una montatura equatoriale anche inclinando, sempre verso la polare, uno dei due assi di una montatura altazimutale, facendo in questo modo normalmente lavorare l'asse di spostamento orizzontale come l'asse orario di un equatoriale


Le montature diffuse

Dei molteplici tipi esistenti di montature equatoriali le più diffuse sono la montatura di tipo tedesco e quella a forcella. La prima, presente anche in tutti i modelli equatoriali di produzione giapponese, è caratterizzata dalla presenza di vistosi contrappesi che controbilanciano il peso del tubo lungo l'asse di declinazione; puntroppo in molti modelli questi contrappesi sono del tutto insufficienti o sproporzionati rispetto al resto della struttura, sicchè hanno delle montature con delle notevoli oscillazioni che si manifestano al primo soffio di vento, rendendo inaccettabile l'immagine tremolante. In sostanza la montatura tedesca per essere funzionale occorre che sia realizzata con cura, dimensionando abbondantemente tutte le parti meccaniche e le sezioni degli assi, portando però in questo modo ad appesantire la struttura generale dello strumento, limitando la sua portabilità. La montatura a forcella è invece molto più funzionale negli strumenti dilettantistici e a-matoriali; con l'eliminazione dei contrappesi la meccanica ne risulta notevolmente alleggerita, con buoni risultati per quanto riguarda delle vibrazioni. In quasi tutte le montature, e in special modo nelle equatoriali, gli spostamenti degli assi sono comandati, oltre che in modo diretto con le mani, tramite dei meccanismi micrometrici che fanno capo a delle manopole; in questo modo si possono realizzare minimi spostamenti per correggere la centratura dell'immagine nel campo visivo con precisione anche ad alti ingrandimenti. Il comando micrometrico collegato all'asse orario ha il compito di controbilanciare la rotazione terrestre permettendo lo inseguimento degli astri con il suo solo movimento; questo controllo continuo micrometrico può essere comandato con più precisione e comodità da un piccolo motorino elettrico il quale, opportunamente ridotto tramite dei meccanismi, farà compiere un giro dell'asse orario ogni 24 ore. Il motore è molto utile nelle osservazioni di piccoli oggetti, come Luna e pianeti, ma trova la sua principale applicazione nel campo della fotografia a lunga posa, poichè in questo caso occorrerà seguire l'oggetto lungo il suo cammino sulla volta celeste anche per tempi di qualche ora. I telescopi di maggiore qualit? vengono gi? forniti completi di motore, mentre per molti altri ? un accessorio da acquistare a parte, come nel caso di strumenti giapponesi. Se si desidera ridurre la spesa dell'acquisto supplementare di un motorino, spesa il più delle volte sproporzionata rispetto al valore del motore stesso, ci possiamo aiutare con l'autocostruzione, essendo sufficienti un paio di ingranaggi e un motorino sincrono del tipo di quelli usati per i timer delle lavatrici. Innanzitutto occorrerà conoscere quanti giri della manopola micrometrica che va a comandare la rotazione dell'asse orario tramite la vite senza fine occorrono per far compiere all'asse o-rario, un giro completo. Fatto ciò, anche contando i denti dell'ingranaggio collegato all'asse orario e sul quale si innesta la vite senza fine, bisognerà dividere il numero 1440 (i minuti presenti nel corso di una intera giornata) per il numero di giri della vite senza fine necessari a far compiere all'albero una intera rotazione. Il risultato ci dirà la velocità con cui dovrà ruotare la vite senza fine, cioè quanti minuti impiegherà a fare un giro su se stessa. A questo punto bisognerà informarsi sui tipi di motorini disponibili e specialmente sulle loro velocità (prodotti dalla ditta Crouzet di Milano), e anche sugli ingranaggi presenti sul mercato (ottimi sono quelli in ottone piani per modellismo). Se si è così fortunati da reperire un motorino avente la stessa velocità, o di poco superiore, di quella che vogliamo imprimere alla vite non dovremo far altro che applicarlo direttamente all'asse della senza fine; nel caso invece non si trovi un motore che impieghi il tempo che desideriamo noi a compiere un giro del suo albero, occorrerà cercarne uno preferibilmente di velocità superiore ma che può essere ridotta tramite una coppia di ingranaggi piani facilmente reperibili. Il rapporto tra due ingranaggi piani è dato dal rapporto tra il numero di denti presenti su ciascun ingranaggio, e se in definitiva non si riuscirà a imprimere alla vite senza fine la velocità precisa sarà preferibile dimensionare i vari rapporti affinchè questa tenda ad essere più veloce piuttosto che ritardare, poichè basterà spegnere ogni tanto il motore tramite un interruttore per far assumere ai ruotismi un piccolo ritardo per compensare l'anticipo acquistato. Per esempio nel nostro caso è presente sul telescopio una ruota dentata con 138 denti, il che significa che la vite senza fine dovrebbe compiere 138 giri per imprimere all'asse orario una intera rotazione;

1440

 

= 10,5 minuti

138

 

cioè il tempo impiegato dalla vite senza fine per fare un intero giro. Con un motore che compie un giro del suo asse in 3 minuti e due ingranaggi rispettivamente di 30 e di 100 denti si può risolvere il problema, infatti si avrà:

100

 

= 33,3 minuti

30

 

di conseguenza 3,33 x 3min. = 9,99 min., tempo che rispetto ai 10,5 minuti che ci occorrevano contiene una anticipazione del tutto accettabile.


La necessaria precisione

II montaggio dei piccoli ingranaggi sugli assi del motorino e della vite senza fine richiede un minimo d'attenzione e di precisione per conservare una buona perpendicolarità; anche l'accoppiamento degli ingranaggi dovrà essere fatto con cura, per evitare che insorgano dei difetti periodici nel trascinamento dovuti proprio ad accoppiamenti grossolani. Il motore sarà montato sulla struttura del telescopio tramite una placca che può essere indifferentemente realizzata in legno o metallo, a patto che sia dotata di una buona robustezza e di una sufficiente resistenza alle flessioni . Attenzione anche nel non far girare l'asse del telescopio nel senso contrario a quello della volta celeste! Naturalmente tutta questa fatica può essere saltata a pie pari con l'acquisto del motore fornito dalla casa produttrice del telescopio; bisogna però considerare che l'autocostruzione in questo caso ci fa spendere molto meno rispetto al costo dei motorini espressamente forniti per telescopi astronomici.

Anche l'asse di declinazione è motorizzabile, e ciò risulta molto utile nelle pose fotografiche dove è sempre consigliabile toccare il meno possibile con le mani la struttura dello strumento per evitare di introdurre vibrazioni, a parte il fatto che uno spostamento elettrico mediante un servomotore è sempre più preciso di uno manuale. Poichè in questo caso servono degli spostamenti saltuari in entrambi i sensi si impiegano solitamente motorini in corrente continua applicati direttamente al comando micrometrico dell'asse di declinazione, possono girare indifferentemente sia in un senso che nell'altro. Infine un servomotore di questo tipo può essere applicato anche al pignone di messa a fuoco, facilitando e migliorando in precisione la fuocheggiatura ad alti ingrandimenti, e in questo modo si eliminano le vibrazioni date da una messa a fuoco manuale.

 

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