Cenni di ottica
Alcune semplici nozioni di ottica sono indispensabili per capire, a grandi linee, il funzionamento dei telescopi.
RIFRAZIONE. La luce si propaga in linea retta. Ma quando un raggio luminoso attraversa due mezzi trasparenti (es:
aria-acqua o aria-vetro), subisce una deviazione, la cui entità dipende sia dalle caratteristiche dei due
mezzi, cioè dall'indice di rifrazione, sia dal tipo di radiazione luminosa: è questo il fenomeno
della rifrazione. Le radiazioni rosse, di maggior lunghezza d'onda, sono meno deviate; quelle azzurre e violette,
di minor lunghezza d'onda, sono più deviate. E' questo il motivo per cui un raggio di luce del sole o di
una comune lampadina (luce notoriamente costituita da radiazioni di diverso colore) attraversando un prisma di
vetro, viene scomposto nei colori dell'iride, ben visibili nel noto fenomeno dell'arcobaleno, nel quale la funzione
di prisma viene svolta dalle goccioline d'acqua. Nel prisma la luce subisce due rifrazioni: una quando entra nel
vetro (passaggio aria-vetro) e una quando ne esce (passaggio vetro-aria). Lo stesso fenomeno si verifica, seppure
in misura più ridotta, quando la luce attraversa una lente, determinando il difetto che viene chiamato aberrazione
cromatica (vedi oltre). La lente è un disco di sostanza trasparente (di solito vetro) limitata
da due superfici generalmente sferiche. Il fuoco (F) di una lente è il punto dove convergono i raggi che
la attraversano parallelamente all'asse ottico; la sua distanza dalla lente si chiama distanza focale o, più
brevemente, focale, misurata di solito in millimetri. Le lenti possono essere convergenti (o positive), più
spesse al centro del disco, oppure divergenti (o negative), più spesse ai bordi. Le lenti, in varie combinazioni
che vedremo successivamente, costituiscono gli obbiettivi dei telescopi rifrattori. RIFLESSIONE. E' il fenomeno
che avviene quando un raggio luminoso incontra una superficie speculare, "torna indietro", seguendo leggi
ben determinate. In questo caso il fenomeno è identico per tutte le radiazioni, per cui gli specchi non
presentano l'aberrazione cromatica. Gli specchi costituiscono gli obiettivi del telescopi riflettori. Gli strumenti
misti detti catadiottrici sfruttano in diversi modi entrambi i principi di riflessione e rifrazione.
Telescopi
I telescopi sono strumenti composti essenzialmente da due parti: una ottica e una meccanica a cui, ultimamente,
se ne va aggiungendo una terza in rapido sviluppo, quella elettronica. Generalmente, si crede che la parte ottica
sia di gran lunga la più importante e costosa. Ciò ha portato alla diffusione di strumenti con ottiche
buone, ma assai carenti nella parte meccanica (montatura). Si scoprono ben presto i limiti di tali strumenti: basta
una brezza leggera durante l'impiego del telescopio per indurre fastidiose vibrazioni, che vanificano quasi del
tutto le qualità ottiche. Una cosa essenziale da valutare è quindi la stabilità e la solidità
della montatura. La parte più importante in un telescopio è l'obbiettivo, che insieme alla struttura
meccanica contribuisce a determinare le capacità ottiche e le possibilità di osservare lontano e
nitidamente. Altro aspetto da chiarire per i neofiti è quello dell'ingrandimento. Chiunque guardi per la
prima volta in un telescopio chiede subito: quanti ingrandimenti ci sono? L'ingrandimento è importante ma
non è la funzione principale dello strumento. Si scoprirà col tempo che ogni oggetto che si guarda
sulla volta celeste ha un proprio ingrandimento, minimo e massimo, di possibile impiego. Sarà necessario
invece tenere ben presente il tipo di telescopio. Essenzialmente si hanno 3 soluzioni: a) rifrattore, b) riflettore,
c) catadiottrico o misto. La prima soluzione prevede un obbiettivo a lenti e funziona sul principio della rifrazione;
la seconda usa specchi e opera quindi per riflessione; la terza fa uso sia di elementi a rifrazione che a riflessione.
Binocoli
Per chi non possiede ancora un telescopio può essere interessante cominciare a guardare il cielo con un
comune binocolo. Nel binocolo anteriormente è disposto l'obbiettivo, si avranno poi due prismi per raddrizzare
l'immagine e aumentare l'effetto di tridimensionalità con i panorami terrestri; infine troviamo l'oculare
dove si porrà l'occhio per guardare. Vediamo ora alcune nozioni specifiche come l'ingrandimento, la pupilla
d'uscita, il campo osservato, la focale ecc., alcune delle quali valgono anche per i telescopi. Sui binocoli, anche
i più scadenti, sta scritto 7x50 o 10x50 o 7x42 e così via. Il primo numero indica gli ingrandimenti
raggiunti dal binocolo; il secondo numero indica il diametro della lente frontale (obbiettivo) in millimetri. L'ingrandimento
(I) si ottiene dividendo la focale dell'obbiettivo con quella dell'oculare cioè: I=Fob/foc. Si indica con
un numero seguito da una x. Es.: 100mm/10mm = 10x. Altra indicazione è quella del campo, ad esempio "field
5°", cioè il binocolo abbraccia un campo (field, in inglese) di 5°. La pupilla d'uscita, (P)
è l'immagine dell'obbiettivo data dall'oculare, cioè quel dischetto chiaro che si forma dietro ciascun
oculare di un binocolo se puntato verso uno sfondo luminoso. La pupilla d'uscita è data dal rapporto fra
il diametro dell'obbiettivo in millimetri e gli ingrandimenti: P=D / I. Es.: 50 / 10=5. Il discorso ora fatto è
molto importante poiché nelle condizioni più favorevoli la pupilla umana si dilata fino a circa
7 mm e deve essere posta sulla pupilla d'uscita: è chiaro che questa non deve in nessun caso superare tale
valore, pena la perdita di luminosità. I binocoli più adatti per l'osservazione astronomica, anche
in settori ben precisi come la ricerca di comete e stelle novae, sono il 7x50 o 10x50 o 11x80 o anche il 20x80.
Usarli sempre, ove possibile, su cavalletti per non stancarsi facilmente con le vibrazioni.