Astronomia gli strumenti di osservazione

La dimensione dei binocoli varia dai piccoli modelli 3x10 fino ai grossi modelli 20x80 o persino 20x140, passando per modelli comuni 7x50 o 10x50, per uso amatoriale in ambiente aperto. Nella navigazione sono comunemente usati modelli 4x30, 6x30, 7x35, 7x50, 8x40, 10x50.

I più grandi binocoli sono in realtà come dei potenti telescopi, tanto che la loro forte potenza di ingrandimento rende necessario un montaggio fisso, come un treppiede, altrimenti i piccoli movimenti naturali della mano verrebbero amplificati troppo. Un limite indicativo sui binocoli che non necessitano di supporto fisso può essere 9x o 10x. Un'eccezione a questo è costituita dai binocoli con stabilizzatore di immagine, costruiti da diversi produttori. Con l'uso della stabilizzazione dell'immagine non è necessario un supporto fisso per binocoli fino a 20x. Inoltre, le immagini di binocoli comuni (8x-10x) sono notevolmente migliorate.

Di particolare interesse per l'uso in astronomia è il rapporto tra potenza di ingrandimento  e diametro della lente obiettiva. A causa del modo in cui un binocolo è costruito, questo rapporto costituisce il diametro della piccola lente di uscita sull'oculare. Ad esempio, un binocolo 10x50 avrà una lente di uscita di 5 mm (dimensione dell'obiettivo diviso potenza di ingrandimento).  Per ottenere la massima efficienza, il diametro di questa lente dovrebbe essere grande quanto quello della pupilla dell'occhio, che è pari a circa 7 mm in ambienti bui (in pieno giorno il diametro della pupilla scende a 2 mm). Questa dimensione è anche un modo per misurare la luminosità dell'immagine: tanto più larga la lente di uscita, tanta più luce raggiunge l'occhio. Quindi, due binocoli 10x50 e 8x40 hanno la stessa luminosità, nonostante l'ultimo abbia un ingrandimento minore. Tuttavia, una lente di uscita più larga della pupilla non comporta nessun ulteriore beneficio.

Osservare le stelle col binocolo

I binocoli più comunemente posseduti sono i 10x50 o gli 8x40; se lo strumento è in ottimo stato, ossia non ha preso colpi e dunque le lenti sono perfettamente allineate, si può arrivare ad osservare stelle fino alla magnitudine 9,5, in un cielo con condizioni atmosferiche ottimali. Il che consente l'osservazione di un grande numero di oggetti: in primis i principali ammassi aperti, i quali nella gran parte dei casi vengono risolti in stelle; inoltre è possibile individuare alcune nebulose e anche ammassi gl obulari, sebbene questi appaiano come delle macchie chiare più luminose al centro, senza stelle.

Notevole soddisfazione dà l'osservazione della Luna: col binocolo si evidenziano infatti un gran numero di crateri; se si osserva la Luna al primo o al terzo quarto, è pure possibile   scorgere   lungo   il   tratto   di   penombra      le

irregolarità dei rilievi attorno ai crateri, poiché qui il bordo illuminato diventa irregolare a causa delle diverse elevazioni.

L'osservazione dei pianeti è quella che fra tutte rischia di dare meno soddisfazione: spesso questi appaiono come dei semplici puntini luminosi. Se si possiede una mano molto ferma, o se si ha la possibilità di fermare il binocolo, si può evidenziare, fissando Venere, una piccola falce simile ad una mezzaluna molto ridotta; questo effetto è dovuto al fatto che Venere è un pianeta interno rispetto alla Terra, dunque non mostra mai una faccia completamente illuminata dal Sole. Un altro pianeta interessante da osservare con questo strumento è Giove, perché, nonostante esso sembri privo di particolari, si evidenziano con facilità alcuni dei suoi satelliti, che appaiono simili a minuscole stelline disposte lungo il prolungamento del piano equatoriale del pianeta.

Osservare al telescopio

Se si desidera andare oltre l'osservazione del cielo tramite binocoli, occorre utilizzare un telescopio. I telescopi per uso amatoriale si dividono in due tipi principali: telescopi rifrattori e telescopi riflettori.

I telescopi rifrattori

I rifrattori sono i primi telescopi ad essere stati inventati; hanno l'aspetto tipico dei cannocchiali, ossia un lungo tubo che si allarga progressivamente partendo dall'oculare fino all'apertura.

Sull'estremità frontale è disposto un doppietto, formato da due vetri ottici (lenti) opportunamente lavorati, chiamato obiettivo, che ha la funzione di raccogliere e di focalizzare la luce. L'obiettivo svolge sostanzialmente la funzione di prisma: scompone e ricompone la radiazione luminosa in un determinato punto dato dalla lunghezza focale strumentale.

Il tubo ottico, oltre ad assolvere alla funzione di sostegno dell'obiettivo e dell'oculare (o del dispositivo che esamina la radiazione luminosa) evita, dal momento che è chiuso ai due lati, che si verifichi il degrado dell'immagine dovuto ai moti interni dell'aria. L'oculare è invece un altro insieme di lenti che serve a rendere accessibile all'occhio tutti i particolari contenuti nell'immagine formata dall'obiettivo.

I telescopi rifrattori forniscono immagini di alta qualità, ma risultano essere molto costosi e pure abbastanza ingombranti, motivo per cui i modelli più diffusi sono di dimensioni relativamente ridotte; in genere se si desidera avere un'elevata capacità di risoluzione, ossia un maggiore ingrandimento, ci si orienta maggiormente sui telescopi riflettori.

Osservare col rifrattore

I telescopi rifrattori sono l'ideale per l'osservazione dei pianeti: la grande nitidezza caratteristica delle osservazioni condotte col rifrattore permette di osservare molti dettagli  dell'atmosfera  dei  giganti  gassosi  come  Giove  e  Saturno,  nonché   varie

sfumature visibili sulla Luna e sulla superficie del pianeta Marte. Mediamente un telescopio rifrattore con un'apertura di 90-100mm di diametro (i modelli più diffusi) consentono di individuare stelle fino alla magnitudine apparente 11, consentendo così di risolvere in singole stelle una buona parte degli ammassi aperti e di riconoscere alcuni particolari delle nebulose più brillanti. Gli ammassi globulari invece continuano ad apparire nebulosi e apparentemente privi di stelle.

I telescopi riflettori

Il riflettore, come dice il nome, è un tipo di telescopio che raccoglie la luce per mezzo di uno specchio parabolico fissato all'estremità opposta all'apertura, concentrandola sul fuoco della parabola, dove viene riflessa da un secondo specchio e indirizzata verso l'oculare. Questo tipo di telescopi è molto meno costoso del precedente e può essere costruito con molta più facilità, al punto che molti astrofili esperti si costruiscono da soli il loro telescopio su misura. A causa della grande potenza che questi strumenti possono raggiungere, che ha come conseguenza il fatto che si può osservare un piccolo campo ingrandito, sopra il tubo sono spesso montati dei "cercatori", consistenti in una sorta di monocolo a basso ingrandimento, che consente, con l'aiuto di carte celesti  dettagliate, di rintracciare una stella o un oggetto tramite allineamenti di stelle più luminose o prendendo come riferimento un altro oggetto facile da trovare. Molti telescopi ormai consentono di evitare la ricerca manuale tramite dei cercatori automatici, spesso computerizzati e dotati di motore, montati alla sommità del treppiede subito sotto il tubo del telescopio.

La configurazione più diffusa è quella detta Newtoniana (immagine sopra); consiste in uno specchio primario parabolico che concentra il fascio ottico in avanti. Poco prima del fuoco è posto un secondo specchio ellittico (piano), inclinato di 45 gradi, che devia il fascio ottico a lato del tubo di supporto, dove è posizionato il focheggiatore, che serve per regolare l'oculare, che vi si inserisce all'interno. Lo specchio secondario è mantenuto al centro del fascio ottico da una struttura a raggi denominata in gergo crociera o spider (ragno), il quale deve essere il meno intrusivo possibile per non causare luci diffuse. Esistono telescopi a configurazione newtoniana di svariate dimensioni, dai più piccoli 90mm (un classico modello fra i più diffusi è il 114mm) fino ai 300mm ed oltre; fra gli oculari più diffusi vi sono quelli a 25x e 38x.

Una diversa configurazione è quella dello Schmidt-Cassegrain (immagine sotto), che a differenza del precedente contiene uno specchio primario forato; la luce viene sempre concentrata su un secondo specchio posto al centro del tubo, che però non è disposto a 45° ma è perpendicolare alla lunghezza del tubo stesso, riflettendo così la luce verso il foro dello specchio primario, dove si trova il focheggiatore e l'oculare. Questa configurazione consente di ridurre ulteriormente la lunghezza del tubo, cosicché anche strumenti molto potenti posseggano dimensioni relativamente contenute. Esistono anche alcune varianti di questi due sistemi principali.

Osservazione col riflettore

La possibilità di osservazione varia molto a seconda del modello utilizzato. Con i modelli più classici per gli astrofili alle prime armi, come gli 80mm o i 114mm, si possono osservare senza alcuna difficoltà gli anelli di Saturno o, con un oculare potente, la famosa Macchia Rossa sulla superficie di Giove; la magnitudine limite per questo tipo di strumenti generalmente è la 12 o la 13, che consente di risolvere  in stelle la gran parte degli ammassi aperti conosciuti e di intravedere qualche componente  stellare  degli  ammassi  globulari  più  luminosi.  Tramite  la visione distolta si possono inoltre osservare un discreto numero di nebulose, che comunque appaiono molto più il risalto nelle fotografie a lunga posa.

Strumenti maggiori (150-200mm) permettono di rilevare stelle fino alla quattordicesima magnitudine; strumenti così potenti (ed anche di più) sono però sconsigliabili per chi inizia appena  a riconoscere stelle e costellazioni, dato che sono pensati e utilizzati da astrofili con una certa esperienza.