Telescopio: i primi passi

La scelta del primo telescopio solleva mille dubbi: quanto spendere, quale scegliere, cosa vedrò? A grande richiesta, proponiamo una serie di articoli utili ad orientare i curiosi del cielo alle prime armi. Qui presentiamo le varie tipologie di telescopi: rifrattori, riflettori e catadiottrici.

Un telescopio riflettore da 150 mm di apertura su montatura equatoriale alla tedesca

Un telescopio riflettore da 150 mm di apertura su montatura equatoriale alla tedesca

Ogni appassionato del cielo, presto a tardi, sarà ostaggio di un semplice eppure irresistibile desiderio: possedere un telescopio. Dopo aver osservato il cielo ad occhio nudo, aver riconosciuto le principali costellazioni, aver dato del tu alle stelle più brillanti, ci sarà l’irresistibile richiamo dell’ “oltre”. Cosa ci cela negli abissi cosmici, al di là dei limiti dell’occhio? Dove si nascondono quelle galassie, nebulose e ammassi stellari che, con i loro ineguagliabili colori e le loro forme elegantissime, ammiccano dalle pagine del nostro libro di astronomia preferito? Certamente, uno strumento ottico  potrebbe aiutarci a scoprirlo.

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Tra tale cruciale domanda e la risposta giusta vi sono, nel mezzo, innumerevoli dubbi. Questi finiscono, talvolta, con il demotivare l’appassionato di turno, infine allontanandolo dal proprio proposito, quando non addirittura dall’interesse astronomico iniziale. Certo, orientarsi le prime volte nella fittissima selva popolata di telescopi, binocoli e cannocchiali di ogni foggia non è banale e la vivacità del mercato, con numerose varianti di modello e di prezzo, contribuisce non poco ad alimentare confusione nel principiante.

Eppure non è difficile affrancarsi da questo caos telescopico. Ancor prima di mettere mano al portafoglio, conviene intanto riflettere su cosa sia un telescopio, in che modo esso può aiutarci e quali siano i suoi sinceri limiti. Una volta “messi a fuoco” questi aspetti, sapremo orientarci molto meglio.

Cos’è un telescopio?

Senza temere di sembrare banali, possiamo affermare che un telescopio, etimologia alla mano, consente di “guardare lontano“. Questa qualità, nel caso astronomico, ne contiene un’altra, a mo’ di corollario: lo strumento consente di vedere astri più deboli di quelli accessibili ad occhio nudo. Insomma, esso consente di vedere di più e meglio rispetto al naturale senso della vista.

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Volendo ridurre il tutto all’osso, un telescopio consiste in un sistema ottico chiamato obiettivo, spesso inserito in un tubo in alluminio, cui va aggiunto un secondo sistema ottico, l’oculare, al quale l’osservatore accosta il proprio occhio e cambiando il quale varia l’ingrandimento. Tale tubo ottico è sostenuto da un supporto meccanico detto montatura, che ne consente il movimento e il puntamento, appoggiandosi a terra mediante un treppiede. Due parole sull’ingrandimento: in questo articolo lo trascureremo del tutto. Scopriremo più avanti che esso è una caratteristica non primaria del sistema telescopio.

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L’obiettivo: rifrattori, riflettori, catadiottrici.

L’obiettivo è senza dubbio un elemento essenziale, il cuore del sistema telescopio. Esso ha il compito di raccogliere la luce del corpo celeste osservato e di farla convergere al proprio fuoco, in prossimità del quale andrà collocato l’oculare per la visione. Il tutto deteriorando l’immagine il meno possibile. Caratteristiche essenziali di un obiettivo astronomico sono il suo diametro e la lunghezza focale: il primo, in particolare, stabilisce quanta luce esso raccoglierà (maggiore il diametro, maggiore la quantità di luce raccolta) e quanti dettagli ci saranno nell’immagine (maggiore il diametro, maggiore sarà il cosiddetto potere risolutivo). La lunghezza focale è indicativa dell’ingombro del tubo ottico e della scala dell’immagine nel caso di applicazioni fotografiche (si pensi ai teleobiettivi).

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Importante in qualsiasi telescopio è la cosiddetta relazione d’apertura (o rapporto focale). Essa si ottiene dividendo la lunghezza focale per il diametro, esprimendo entrambi nella stessa unità di misura, ad esempio in millimetri. Uno strumento dotato di un obiettivo da  150 mm e lunghezza focale di 2250 mm ha una relazione d’apertura pari a 2250/150= f/15. Tale rapporto stabilisce la cosiddetta “luminosità” dello strumento, che richiama direttamente quella di un obiettivo fotografico e i relativi diaframmi.

Il concetto di lunghezza focale ("focal length") dell'obiettivo ("Objective lens") e dell'oculare ("eyepiece")

Il concetto di lunghezza focale (“focal length”) dell’obiettivo (“Objective lens”) e dell’oculare (“eyepiece”)

Al fine di dirigere al punto focale la radiazione raccolta, un obiettivo può operare secondo il fenomeno fisico della rifrazione (la radiazione attraversa il mezzo ottico) o della riflessione (la radiazione si riflette sulla superficie ottica), o ancora combinandoli entrambi. Nel primo caso si parla di telescopio rifrattore, nel secondo di riflettore e nel terzo di catadiottrico. Come è facile intuire, non esiste una tipologia ideale, altrimenti essa si sarebbe imposta a scapito delle altre. Ciascuna di esse ha i suoi pro e i suoi contro, che vanno ponderati, specie nella scelta di un telescopio importante.

Nel rifrattore l’obiettivo è costituito almeno da due lenti (una singola lente introdurrebbe non poche imperfezioni – aberrazioni – tanto che nessuno strumento ottico astronomico prescinde dall’uso di almeno un doppietto di lenti, detto acromatico). Esso è posto all’estremità del tubo ottico e la luce, attraversandolo, converge verso il fuoco, posto in prossimità dell’altra estremità del tubo. Proverbialmente, i rifrattori offrono le immagini più incise e leggibili, con ricchezza di dettaglio. Sono strumenti eccellenti per l’osservazione planetaria, lunare e ad alto ingrandimento.

Schema Telescopio Rifrattore. "Eyepiece" è l'oculare, "Focus" il fuoco dell'obiettivo. La luce entra da destra ("incoming light") e finisce, attraverso l'oculare, nella pupilla dell'occhio ("Pupil of the Eye").

Schema Telescopio Rifrattore. “Eyepiece” è l’oculare, “Focus” il fuoco dell’obiettivo. La luce entra da destra (“incoming light”) e finisce, attraverso l’oculare, nella pupilla dell’occhio (“Pupil of the Eye”).

Il tubo ottico è ovviamente chiuso, il che aggiunge stabilità all’immagine, grazie all’assenza di turbolenze interne. Fino a 20 anni or sono, un piccolo telescopio rifrattore era quasi sempre lo strumento d’esordio per un appassionato. Ancora oggi è senza dubbio consigliabile, anche per via della quasi totale assenza di manutenzione: se usato con attenzione, un tubo ottico rifrattore non ha bisogno di nessun intervento manutentivo che sia diverso dalla rimozione – quando è davvero necessario! – di eventuale polvere e sporcizia.

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Oggi il mercato offre piccoli telescopi rifrattori a prezzo contenuto, laddove un tempo essi erano sensibilmente più costosi di un riflettore. Dopo tutto, utilizzare almeno due lenti significa che ci sono non meno di quattro superfici da lavorare entro le strettissime tolleranze ottiche, inoltre il vetro deve essere attraversato dalla luce, sicché  dovrà essere puro, di qualità ottica.

Aberrazione cromatica: i vari colori vengono dispersi è messi a fuoco in punti diversi

Aberrazione cromatica: i vari colori vengono dispersi è messi a fuoco in punti diversi

L’attraversamento da parte della luce di un doppietto di lenti realizzate con vetri ordinari tende a disperdere i colori, creando un residuo chiamato aberrazione cromatica. Essa può essere molto fastidiosa, specie quando la relazione di apertura è molto spinta, diciamo inferiore a 8. Per questo i rifrattori classici sono sempre molto lunghi rispetto al diametro. Per rimediare a questo problema insito nella fisica, le lenti vengono realizzate utilizzando vetri a bassa dispersione o assemblate in sistemi più complessi (ad esempio un tripletto). I telescopi più performanti in tal senso sono definiti apocromatici: sono strumenti straordinari, ma il loro costo è proporzionato alla loro classe.

Il riflettore, come suggerisce il nome, ha un obiettivo costituito da uno specchio primario concavo, di profilo opportuno, sul quale la luce incidente si riflette, convergendo al fuoco, che quasi sempre si trova dinanzi allo specchio (verso la sorgente). Per questo quasi sempre occorre un secondo specchio per dirigere la luce in una posizione fruibile, senza che l’osservatore “eclissi” proprio l’obiettivo. Nei grandi riflettori, come il leggendario strumento da 5 metri di Mount Palomar, lo specchio è così grande che l’osservatore poteva mettersi direttamente al fuoco, davanti allo specchio, senza ostruirlo. I riflettori più diffusi al giorno d’oggi si ispirano al progetto di Newton (per questo sono definiti “newtoniani”), in cui lo specchio primario ha una curvatura di tipo sferico o parabolico e il secondario, piano, devia l’immagine di lato, a 90 gradi.

Schema Telescopio Riflettore Newtoniano: la luce entra da sinistra nell'apertura ("aperture"), si riflette sull'obiettivo ("objective") e viene inviata dallo specchio secondario nell'oculare ("eyepiece")

Schema Telescopio Riflettore Newtoniano: la luce entra da sinistra nell’apertura (“aperture”), si riflette sull’obiettivo (“objective”) e viene inviata dallo specchio secondario nell’oculare (“eyepiece”)

Concettualmente, uno strumento riflettore ha solo due superfici da lavorare con precisione ottica e la radiazione si riflette sullo specchio, senza dover attraversare il mezzo. Da qui si intuisce il costo inferiore a priori rispetto ad un rifrattore. A parità di  impegno economico, si può accedere ad un telescopio di maggiore diametro. La manutenzione di un riflettore è più complessa, richiedendo a volte che l’ottica sia collimata (gli specchi sono soggetti ad un normale, rimediabilissimo disallineamento già con il semplice trasporto).

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La riflessione, a differenza della rifrazione, non è dispersiva sulle differenti lunghezze d’onda, sicché uno strumento a specchi è virtualmente esente da aberrazione cromatica, soffrendo però di altri “malanni”. Inoltre, il tubo aperto, può rendere lo strumento più sensibile alla turbolenza interna, mentre lo specchio secondario, posto di fronte al primario, costituisce un’ostruzione non banale. Il minor costo consente, a parità di spesa, di disporre di obiettivi di maggior diametro, dunque capaci di osservare astri più deboli e, teoricamente, di fornire un maggior potere risolutivo.

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I telescopi catadiottrici combinano elementi a rifrazione e riflessione, al fine di ottenerne vantaggi salienti, come una maggiore compattezza del tubo, in barba ad una lunghezza focale importante. Questi strumenti si sono gradualmente imposti sul mercato, rappresentandone oggi una fetta imponente, con grandi benefici quando si deve contenere l’ingombro e ottimizzare le possibilità di trasporto del tutto. La loro manutenzione si colloca, come difficoltà, ad un livello intermedio tra le due tipologie “primitive”, così come solitamente accade al loro costo, a parità di diametro.

Schema Telescopio Catadiottrico di tipo Maksutov: la luce entra da sinistra, attraversa la lastra corretrice ("correcting lens") e si riflette sullo specchio primario ("primary mirror"), diretta al secondario ("secondary mirror"), ricavato direttamente sulla lastra. Da lì,, si dirige al fuoco.

Schema Telescopio Catadiottrico di tipo Maksutov: la luce entra da sinistra, attraversa la lastra corretrice (“correcting lens”) e si riflette sullo specchio primario (“primary mirror”), diretta al secondario (“secondary mirror”), ricavato direttamente sulla lastra. Da lì, si dirige al fuoco.

Per molti la scelta di uno strumento catadiottrico s’impone proprio per motivi logistici. Il desiderio o l’esigenza di un generoso diametro, da utilizzarsi però in spazi ristretti, oppure da trasportare spesso – magari sotto un cielo migliore di quello urbano – trova nello schema catadiottrico una soluzione preziosa. Queste ottiche sfoggiano relazioni d’apertura superiori a f/8 mantenendo il tubo molto corto (grosso modo un quarto della lunghezza focale nominale), con gli immaginabili vantaggi sulla maneggevolezza.

Insomma, quale scegliere? Premesso che se vi fosse una risposta definitiva non esisterebbe una tale varietà, si può però affermare che:

  • se ci interessa un’immagine pura, da sfruttare per osservazioni di dettaglio di luna e pianeti, allora un rifrattore si rivelerà utilissimo, specie se apocromatico;
  • se la nostra passione è per i deboli oggetti del cielo profondo, sarà il diametro a fare al differenza, sicché un riflettore newtoniano sarà un valido alleato;
  • se siamo costretti a dover contenere l’ingombro, senza rinunciare ad un’apertura generosa, un catadiottrico sarà difficilmente sostituibile da altro.

Una cosa è bene tenere presente: il miglior telescopio è quello che si utilizza più spesso e più volentieri. Scontato? Non proprio. Acquistare uno strumento imponente, senza disporre di uno spazio adatto per utilizzarlo, significa finire con il non usarlo mai. Ci ritroveremmo un oggetto difficilmente gestibile, scomodo da trasportare. Pertanto, la prima cosa da fare è interrogarsi sulla logistica. Nulla rende più felice l’appassionato osservatore del cielo di uno strumento che gli risulta congeniale. Se abbiamo poco spazio, se la nostra postazione è una finestra o un piccolo balcone, optiamo per un telescopio più piccolo: non ce ne pentiremo mai.

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Nel prossimo articolo, che pubblicheremo a breve, ci preoccuperemo di installare il nostro prezioso tubo ottico su una montatura idonea, al fine di utilizzare al meglio il nostro strumento telescopio.

 

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