Il TELESCOPIO: un alleato indispensabile per gli amanti del cielo

Il cielo ha da sempre affascinato l’uomo, la sua rituale ciclicità , il mistero degli eventi che in esso accadono hanno portato tutte le popolazioni della Terra ad osservarlo, studiarlo, venerarlo. In epoche remote alcuni fenomeni celesti erano attribuiti a chissà quali misteri, all’opera degli dei o altre credenze popolari. Col tempo si è iniziato a guardare il cielo con occhi più consapevoli, tuttavia fino al 1600 il mondo dei corpi celesti continuava ad apparire, agli astronomi dell’epoca, remoto ed inaccessibile.

Fonte immagine: astronomianews.it

Ma era proprio il 1600 quando l’invenzione del telescopio rese all’ improvviso molto più prossimo il tanto distante Universo. In quel periodo Galileo Galilei fece sua l’idea di un ottico olandese che aveva inventato uno strumento per avvicinare gli oggetti lontani, accostando due lenti per occhiali.
Egli perfezionò lo strumento e lo puntò verso il cielo dandogli il nome di cannocchiale, attraverso il quale fu il primo a compiere le prime osservazione dei pianeti, della Luna, delle nebulose. Il cannocchiale di Galileo, o telescopio, poteva ingrandire gli oggetti di 20-30 volte. Divenne cosi’ uno strumento primario per l’astronomia, aprendo le strade a panorami celesti mai immaginati prima. Restava comunque il fatto che i primi fabbricanti di telescopi ritenevano impossibile ottenere con le loro lenti semplici delle immagini prive della distorsione dovuta all’aberrazione cromatica, ovvero al difetto nella formazione dell’immagine dovuta al diverso valore di rifrazione delle diverse lunghezze d’onda che compongono la luce che passa attraverso il mezzo ottico; questo causa immagini che presentano, ai bordi dei soggetti, aloni colorati.
È un difetto del quale, in diversa misura, sono affetti tutti i sistemi ottici a lenti. Prima di Galileo l’unico strumento a disposizione per l’osservazione astronomica era l’occhio umano con i suoi limiti: infatti gli occhi non sono in grado di registrare dettagli e possono percepire solo oggetti ragionevolmente luminosi; i telescopi hanno invece diversi vantaggi perché presentano una maggiore capacità di raccogliere la luce e possono risolvere dettagli più minuti. Dunque la risoluzione di un telescopio, e cioè il dettaglio che è in grado di rilevare, è proporzionale al diametro dell’obiettivo, cioè alla lente grande anteriore che raccoglie la luce.
Il primo telescopio di Galileo Galilei, come tutti i primi telescopi, era un rifrattore e  usava le lenti per deviare, rifrangere la luce. Tuttavia egli non era del tutto soddisfatto di questo suo strumento e si convinse che fosse necessario apportare delle modifiche, imparando a molare e lucidare le lenti da solo e costruendone delle nuove.
Qualche decennio più tardi Nicola Zucchi, astronomo e fisico italiano, si fece inventore del primo telescopio riflettore, ovvero uno strumento facente uso di specchi invece che di lenti. Sarà nel 1668 che Newton lo definirà meglio: l’idea di Newton è stata quella di inserire nel tubo uno specchio piano deviante e,  perfettamente padrone quale egli era del trattamento matematico della luce, costruì diversi cannocchiali basati sulla rifrazione; egli aveva come obiettivo il perfezionamento delle lenti, allo scopo di correggerne l’aberrazione sferica, e con i suoi esperimenti riuscì a realizzare la versione attuale di questo prezioso strumento. Con gli anni moltissimi altri studiosi e astronomi si interessarono a migliorare sempre più questo genere di telescopio, arrivando ai tempi moderni con le tecnologie sempre più avanzate. Oggi come oggi , chi si avvicina al mondo dell’osservazione astronomica, deve tenere conto sostanzialmente di queste due principali tipologie di telescopio: i rifrattori e i riflettori. Ma vediamo nello specifico in cosa si differenziano.

Schema telescopio rifrattore. Fonte: artesky.it

Il telescopio rifrattore è formato da due lenti: la prima, detta obbiettivo, ha il compito di raccogliere ed incanalare la luce verso la seconda lente, detta oculare, che ha il compito di ingrandire l’immagine dell’oggetto osservato. Sono  strumenti “chiusi” e quindi non consentono l’ingresso della polvere e dell’umidità nel tubo ottico. Hanno ottiche fisse che non richiedono di essere collimate periodicamente, il che significa che le ottiche non devono essere allineate dall’utilizzatore. Quelle che si ottengono sono immagini ad alto contrasto e ad alta risoluzione che sono considerate ideali per le osservazioni planetarie. Unico inconveniente potrebbe essere la formazione di falsi colori attorno agli oggetti luminosi, data dalla deviazione delle diverse lunghezze d’onda della luce quando passa attraverso il vetro; questo però può essere ovviato mediante l’utilizzo di lenti addizionali. I telescopi rifrattori sono caratterizzati da un elevato contrasto e incisione, il che li rende perfetti per l’osservazione di oggetti luminosi e contrastati, come la Luna e i Pianeti, ma non sono molto adatti all’osservazione degli oggetti deboli del cielo profondo come nebulose o galassie. Sono comunque osservabili gli oggetti più luminosi come quelli del catalogo Messier.

Schema telescopio riflettore. Fonte: artesky.it

Nel telescopio riflettore invece, per focalizzare la luce , si fanno riflettere i raggi sulla superficie di uno specchio curvo. Il riflettore più comune usato al giorno d’oggi si chiama telescopio Newtoniano perché il suo progetto fu perfezionato come detto sopra, da Isaac Newton. Qui la luce entra nel telescopio dove viene riflessa da uno specchio parabolico verso uno specchio più piccolo, che la fa convergere all’interno di un oculare. Lo specchio più piccolo (secondario) può essere posizionato obliquamente al primo (come quello costruito da Newton) o parallelamente; questo cambia la posizione dell’oculare, che si troverà laterale al tubo oppure in fondo ad esso. I raggi di luce che entrano nel telescopio vengono riflessi dallo specchio e, siccome non attraversano il vetro, non producono falsi colori. Gli aspetti negativi di un telescopio riflettore Newtoniano sono che ha generalmente un tubo lungo e che quando viene montato su una montatura equatoriale alla tedesca può essere più soggetto a vibrare sotto l’azione del vento rispetto agli schemi ottici più corti. Inoltre va tenuto presente che la collimazione di entrambi gli specchi è parte della normale manutenzione dei riflettori. I Newtoniani in commercio hanno una buona apertura (partono solitamente dai 114mm) e quindi luminosità, il che li rende perfetti per osservare oggetti deboli come nebulose, galassie e ammassi stellari. Il loro basso contrasto invece non permette di avere colori brillanti o immagini ad elevata incisione su oggetti come Luna e Pianeti, come avviene invece per i rifrattori, anche se come abbiamo già detto, si può sempre ovviare a qualche piccolo difetto con l’utilizzo di oculari aggiuntivi, anche perché spesso quelli in dotazione sono di bassa qualità.
Lo sviluppo dei riflettori ha riguardato principalmente, nel corso degli anni, i miglioramenti della lavorazione degli specchi. Per raccogliere più luce possibile, gli specchi dei telescopi devono avere un’altissima riflettività. La capacità di osservare in profondità l’Universo è proporzionale al diametro del telescopio, infatti maggiore è il suo diametro migliore sarà la sua capacità di raccogliere anche la più debole luce proveniente dallo spazio profondo.
Esistono poi combinazioni ibride delle due tipologie appena elencate, di fattura più recente e che combinano sia specchi che lenti. Si tratta dei telescopi Schmidt-Cassegrain, molto diffusi tra gli appassionati un po’ più esperti. Parte fondamentale per un telescopio è la montatura, ovvero la struttura meccanica che si occupa di sostenere la componente strumentale ottica e la relativa strumentazione osservativa; generalmente le montature si dividono in due categorie principali: montature altazimutali e montature equatoriali.
La prima  è utilizzata nei telescopi amatoriali più economici oppure per i telescopi professionali di grandi dimensioni, a causa della maggior semplicità e leggerezza della stessa: requisito indispensabile per sostenere specchi del diametro di alcuni metri, sorretti da strutture pesanti diverse tonnellate. Esistono invece diversi tipi di montature equatoriali, accomunati però dalla caratteristica fondamentale di avere uno degli assi di rotazione inclinato in funzione della latitudine del luogo; ciò consente di “inseguire” i corpi celesti mediante un solo movimento.
Si tratta della  più diffusa montatura  in campo amatoriale, per la sua semplicità costruttiva e per la precisione di inseguimento. Uno dei  più grandi telescopi a montatura equatoriale è il famoso Telescopio Hale presso l’Osservatorio di Monte Palomar, del diametro di 5 metri.  Le principali caratteristiche di cui si deve tener conto nella scelta di un telescopio sono molteplici: il diametro, la lunghezza focale, il rapporto focale, l’ingrandimento.
La risoluzione finale che un telescopio astronomico può raggiungere dipende dalla quantità di luce che esso può catturare. Quanto maggiore è l’apertura, tanto maggiore è la risoluzione e quindi tanto migliore è l’immagine. Tuttavia,  sulla buona resa di un’osservazione incide anche l’atmosfera terrestre, che a volte è così “agitata” che, contrariamente a ciò che si possa pensare, risulta più utile un telescopio di apertura più piccola.
Le condizioni di osservazione si traducono in una sola parola, seeing, influenzato da molti fattori quali: la turbolenza atmosferica, l’umidità, la trasparenza del cielo, l’inquinamento luminoso, le condizioni dello strumento. Di tutto questo bisogna tener conto per avere il minor disturbo possibile nell’osservazione.      

La Luna piena ripresa con un telescopio riflettore amatoriale. Foto di: Teresa Molinaro

E’ grandioso pensare a come i telescopi si siano evoluti fino dal semplice cannocchiale di Galileo fino a raggiungere  dimensioni colossali in epoca moderna: essi infatti trovano impiego dall’uso “domestico” a quello su larga scala, dove vengono utilizzati  per l’osservazione scientifica terrestre nei grandi osservatori astronomici disseminati per il  mondo, e nel settore spaziale come il grande Telescopio Spaziale Hubble, giusto per citarne qualcuno.
Prima di acquistare un telescopio bisogna valutare molte cose: innanzitutto capire cosa si intende osservare, quali sono le proprie preferenze, poi considerare anche il budget che varia da poche centinaia di euro a costi molto più elevati. La cosa fondamentale prima ancora dello strumento stesso, è avere una minima conoscenza del cielo, una base per potersi orientare tra stelle, costellazioni e pianeti, seguire le fasi lunari e sapersi muovere tra i quattro punti cardinali: esistono libri che illustrano le carte stellari, ma anche il web offre moltissime app da poter scaricare anche sul proprio smartphone o pc.  All’inizio, se non si è esperti in questo campo, è normale poter incorrere in qualche difficoltà nel gestire al meglio il primo telescopio; bisognerà armarsi di molta pazienza e se i risultati all’inizio non saranno dei migliori, non disperate, si può sempre rimediare con l’integrazione di lenti e oculari aggiuntivi che vi permetteranno di ottenere i risultati che intendete raggiungere; una volta che si acquisisce una certa manualità si potrà tentare di immortalare qualche oggetto, integrando una camera adatta alle riprese.
Spesso è facile rimanere delusi dagli esiti di un’osservazione al telescopio, un po’ perché ci si aspetta di vedere chissà quali grandi dettagli, e un po’ perché ci si lascia spesso abbagliare da immagini e foto ingannevoli che spopolano  ovunque sul web; spesso si tratta di immagini ottenute con telescopi di un certo livello e le foto che ne derivano sono il risultato di assemblaggi dopo lunghe esposizioni.
Quello dei telescopi è un campo talmente vasto che sarebbe riduttivo consigliare in assoluto un modello anziché un altro, in quanto ognuno di noi ha degli obiettivi a cui ambisce: c’è chi ama soffermarsi a osservare la Luna e a passeggiare tra  i suoi crateri, c’è chi predilige l’osservazione dei pianeti, e poi ci sono i più esperti che amano perdersi tra nebulose e galassie, dedicando lunghe serate all’esplorazione dello spazio profondo e all’astrofotografia. Quel che è certo è che qualunque siano gli oggetti che intendiamo osservare e riprendere, ciò che importa è saper godere dell’emozione che proveremo  quando una bella sera incontreremo gli spettacolari anelli di Saturno, o ci troveremo dinanzi al fascino ravvicinato della Luna Piena, o ancora quando, increduli, faremo la conoscenza del gigante Giove e delle sue lune. Per il resto, questo è un campo dove  non si finisce mai di imparare e di perfezionarsi. Quindi siate pazienti e vedrete che anche per i meno esperti  i risultati  alla fine arriveranno.

Articolo di: Teresa Molinaro
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