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Telescopio: Come Funziona?

fonte: comefunziona#net

 

Guida su come funziona un telescopio

Se qualche volta vi siete fermati ad osservare per caso le stelle dal vostro terrazzo oppure se siete degli appassionati e conoscete tutte le costellazioni del cielo a memoria, sicuramente avrete pensato almeno una volta ad usare un telescopio.

Magari per guardare la Luna, oppure gli anelli di Saturno o magari una galassia lontana milioni di anni luce da noi!

Con la tecnologia moderna i telescopi sono diventati degli strumenti alla portata di tutti e sono capaci di offrire delle prestazioni nemmeno paragonabili ai primi strumenti usati dai padri dell’astronomia.

In questo articolo vedremo come funziona un telescopio, quanti tipi ne esistono e quali sono gli accessori veramente indispensabili.

Un telescopio è un oggetto che ha la capacità di farci vedere più vicino degli oggetti che si trovano molto distanti da noi e che altrimenti non potremmo osservare. I telescopi sono di forme, modelli e costi differenti tra loro. Si può partire dal telescopio giocattolo da 50 euro al telescopio spaziale Hubble che si trova in orbita intorno alla terra e che ovviamente ha un costo nell’ordine dei miliardi di euro!

Ci sono ovviamente delle vie di mezzo, telescopi di diametri differenti (114 mm, 150mm, 200mm, 300mm etc..), con assi motorizzati, con cercatori computerizzati per gli oggetti celesti e con altre innumerevoli caratteristiche che andremo pian piano ad esaminare.

Per capire come funziona un telescopio cerchiamo di rispondere a questa domanda: “Perchè non è possibile vedere un oggetto lontano?”

Ad esempio:

“Perchè non riesco a leggere qui se mi metto ad una distanza di 50 metri dal monitor ?”

La risposta è piuttosto semplice. Da 50 metri, lo spazio occupato dalla scritta leggere qui sulla retina del mio occhio è troppo piccolo e non riesco a distinguerlo.

Immaginiamo la retina come un display fatto di pixel. La luce che ariva al display da 50 metri accende pochissimi pixel e quindi non sono in grado di ricostruire la corretta visione dell’oggetto.

Se al posto del mio occhio ne avessi uno più grande, potrei catturare più luce e da 50 metri potrei accendere più pixel sulla mia retina e magari riuscire a ricostruire l’immagine correttamente. Ecco il principio del telescopio.

Con un occhio più grande (la lente o lo specchio) catturo molta più luce dell’occhio umano ed una volta fatto questo mi basta inviare una parte di quello che ho catturato (in questo caso la scritta leggere qui) alla retina (attraverso un oculare che provvede ad ingrandire l’immagine) in modo che sia visibile all’occhio umano.

Va da se che la caratteristica più importante di un telescopio non è “Quanto può ingrandire” ma “Quanta luce può catturare” !

La lente principale (o lo specchio) di un telescopio è quella che si occupa di catturare la luce, quindi più grande è il diametro della lente e maggiore sarà la luce incamerata. Per quanto riguarda gli ingrandimenti invece, questi dipendono dall’oculare che si usa (in realtà dal rapporto tra focale del telescopio e focale dell’oculare), quindi questo parametro in un telescopio è altamente variabile e dipende dagli oculari che possedete (ed ovviamente dalla loro grandezza).

Il rifrattore è il più classico dei telescopi e fu creato in Olanda intorno al 1600 per usi esclusivamente militari. Galileo Galilei fu il primo ad usarlo nelle osservazioni astronomiche, ed altri (ad esempio Keplero) in seguito seguirono la sua strada. E’ costituito essenzialmente da tre parti:

  • un tubo (di metallo, plastica o legno)
  • una lente
  • un oculare


Lo schema di un telescopio rifrattore

Come si può notare dallo schema, la luce entra nel tubo passando per una lente che serve a convergere l’immagine fino all’oculare.

Uno dei problemi principali che afflisse questo telescopio fin dalla sua nascita, fu la cosiddetta aberrazione cromatica, che consiste in un alone colorato che si forma attorno agli oggetti più brillanti e che ovviamente ne limita di molto l’osservazione.

Questo problema fu risolto nella metà del 1700 grazie al rifrattore acromatico che consiste nell’uso di una seconda lente nell’obiettivo che ha lo scopo di correggere l’aberrazione. Questa correzione comunque è fattibile solamente in presenza di focali abbastanza lunghe, e questo significa quindi avere dei tubi di lunghezze elevate e quindi molto difficili da maneggiare e da gestire. Questo è il motivo principale per cui questo tipo di telescopio nonostante la grande qualità che può offrire è in realtà piuttosto limitato.

Isac Newton inventò questo tipo di telescopi intorno al 1680 (questi telescopi vengono infatti chiamati Newtoniani) per combattere il problema dell’aberrazione cromatica che affliggeva i telescopi rifrattori a quel tempo.

Invece di usare una lente, Newton pensò di catturare la luce mediante uno specchio principale e di rifletterla in un secondo specchio per poi farla arrivare all’oculare. Questi strumenti quindi sono costituiti da:

  • un tubo (di metallo, plastica o legno)
  • uno specchio primario
  • uno specchio secondario
  • un oculare


Lo schema di un telescopio riflettore

Il vantaggio di questi telescopi rispetto ai rifrattori è che possono avere delle dimensioni più “ragionevoli” e costi molto contenuti, per tale motivo sono i più commercializzati al mondo.

Esistono 2 tipi fondamentali di telescopi riflettori:

    • Newtoniani
      Nei newtoniani, la luce riflessa dallo specchio primario (parabolico) viene indirizzata verso uno specchietto secondario inclinato a 45 gradi che riflette lateralmente l’immagine in modo che sia possibile osservarla stando di fianco al tubo. Il grande pregio dei newtoniani è la semplicità di costruzione, che lo rende il più economico dei telescopi a parità di diametro.
  • Cassegrain
    Nei telescopi Cassegrain, lo specchio principale ha un foro nel centro, e la luce, riflessa dal principale al secondario (di forma convessa), viene indirizzata proprio nel foro centrale del primario permettendo un osservazione simile a quella dei Rifrattori. Nei Cassegrain il tubo è molto corto e questo li rende particolarmente maneggevoli e trasportabili.

I telescopi catadriottici sono dei telescopi ibridi, parte rifrattori e parte riflettori. Inventati in Germania dall’astronomo Bernhard Schmidt nel 1930, questi telescopi hanno uno specchio primario nella parte finale del tubo ed una lente correttrice all’inizio per correggere i problemi di aberrazione.

Questi telescopi (privi dello specchio secondario e dell’oculare) vengono usati principalmente in fotografia astronomica inserendo la pellicola (o il sensore) sul fuoco dello specchio principale.

Un evoluzione di questo telescopio è lo Schmidt-Cassegrainche introduce un secondo specchio che riflette la luce dello specchio principale in un foro praticato nel principale stesso.


Lo schema di un telescopio catadiottrico Schmidt-Cassegrain

Per poter essere usati, i telescopi devono essere supportati da una montatura adeguata, che va scelta in relazione al loro peso e alla lunghezza del tubo. Un telescopio su una montatura instabile è pressocchè inutilizzabile per cui la montatura riveste una notevole importanza nell’acquisto e non deve essere sottovalutata.

Esistono due differenti tipologie di montatura:

  • Altazimutale
  • Equatoriale


Altazimutale a sinistra, equatoriale a destra

La montatura altazimutale è quella più facile da usare. Ha 2 assi di rotazione , uno verticale ed uno orizzontale e per localizzare un oggetto è sufficiente spostarsi lungo l’orizzonte usando l’asse orizzontale e poi regolare l’altezza con l’asse verticale.

Nonostante la facilità d’uso, questo tipo di montatura non garantisce un buon inseguimento di un oggetto visto che i movimenti da fare sono piuttosto a zigzag e quindi difficilmente può essere usato nell’astrofotografia .

La montatura equatoriale è simile a quella altazimutale ed ha sempre due assi, quello per l’ascensione retta (verticale) e quello per la declinazione (orizzontale). A differenza dell’altra montatura però, gli assi seguono l’inclinazione della terra per cui il movimento di inseguimento è molto più preciso.

L’oculare è una parte fondamentale del telescopio perchè si occupa di ingrandire l’immagine catturata dallo specchio o dalla lente (riflettori o rifrattori). Un oculare è costituito da due o più lenti al suo interno e possiamo pensare a lui come ad un mini telescopio.

Ogni astronomo che si rispetti possiede differenti oculari che gli permettono di avere più o meno ingrandimenti a seconda di quello che sta osservando.

Lo scopo principale di un oculare è:

  • ingrandire l’immagine
  • produrre un immagine precisa e pulita
  • fornire un determinato campo di visuale (largo o stretto)

Ci sono differenti tipi di oculari ed ognuno con determinate caratteristiche che incidono ovviamente sull’immagine finale che arriva al nostro occhio. Una delle caratteristiche più importanti è il campo visivo apparente, ovvero l’ampiezza dell’immagine.

Un campo visivo ristretto ci permetterà di vedere una zona di cielo molto piccola e ristretta. Uno grande invece ci darà un effetto più panoramico. Ecco una lista degli oculari più commercializzati:

    • Huygens e Ramsden
      Sono degli oculari di vecchia concezione che soffrono di aberrazione cromatica e che si trovano oramai quasi esclusivamente nei telescopi più economici.

 

    • Ortoscopici
      Sono dei buoni oculari per l’osservazione planetaria anche se hanno un campo visivo apparente piuttosto stretto (circa 40 -45 gradi).

 

    • Kellner e RKE
      Sono oculari buoni per ogni uso, sia planetario che deepsky, anche se hanno ancora un campo apparente ristretto.

 

    • Plossl
      Sono tra gli oculari più famosi ed offrono una qualità simile ai Kellner ma con un campo visivo maggiore (nell’ordine dei 50 gradi). Una variante ai Plossl sono i super-plossl che offrono un campo apparente (ed ovviamente un costo) ancora maggiore.

 

  • Wide e SuperWide
    Introdotti negli anni 80, questi oculari sono capaci di offrire un campo di visuale di oltre 80 gradi che è quanto di meglio un astrofilo possa volere. Ovviamente il prezzo sale vertiginosamente tanto che a volte possono arrivare a costare quanto un telescopio stesso!
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