I TELESCOPI

Che cosa è un telescopio?

La risposta che ci fornisce un dizionario è la seguente:

"Strumento ottico atto all'osservazione di oggetti posti a grande distanza dotato di lenti riflettenti o rifrangenti."

Il telescopio è costituito da parti ottiche, siano esse lenti o specchi, il cui compito è quello di raccogliere e manipolare la luce dell'oggetto che desideriamo osservare, e da parti meccaniche che servono sia a contenere la parte ottica, dette tubo, sia a sostenerlo e orientarlo nel cielo, dette montatura.

I telescopi sia amatoriali che professionali si dividono in due categorie principali: i rifrattori e i riflettori. Quale sia la caratteristica che li differenzia è presto detto.

Telescopio rifrattore	Telescopio riflettore

I rifrattori ricostruiscono l'immagine solo per mezzo di lenti; quella anteriore viene detta obiettivo, quella posteriore, da dove effettivamente si osserva, oculare. La luce viene focalizzata entro lo strumento dalla rifrazione che subisce sulle facce della o delle lenti dell'obiettivo.

Nei riflettori invece al posto delle lenti dell'obiettivo vengono usate uno o più specchi. I telescopi riflettori commerciali si dividono in due categorie: i newtoniani e i catadiottrici (Schimdt-Cassegrain).

Schema ottico di un telescopio riflettore newtoniano	Schema ottico di un telescopio riflettore catadriottico

In entrambi i casi il collettore di luce è uno specchio ma nel primo caso la luce viene riflessa lateralmente al tubo mediante un ulteriore specchietto, nel secondo invece lo specchio principale è forato, un secondo specchietto riflette la luce dietro al telescopio e davanti allo specchio principale viene posta una speciale lente correttrice.

Le lenti o gli specchi per quanto possano venir lavorati perfettamente, alterano geometricamente o cromaticamente le immagini. Queste alterazioni dette genericamente "aberrazioni ottiche" sono proprietà inerenti alle leggi fisiche che regolano il funzionamento degli strumenti ottici. Il principale difetto introdotto da una lente è l'aberrazione cromatica, cioè una lente scompone la luce bianca nei vari colori che fa convergere poi in punti differenti dell'asse ottico. Nei moderni telescopi un tale difetto è stato pressoché eliminato con l'adozione del doppietto acromatico. In questo schema ottico l'obiettivo invece di essere formato da una sola lente è composto da due lenti lavorate in maniera differente, la prima biconvessa e la seconda piano concava, realizzate in materiale differente.

Un'altro difetto generato dalle lenti è l'aberrazione sferica. A causa di tale difetto l'immagine di una stella, invece essere puntiforme appare circondata da un alone di luce. Anche questa aberrazione può essere corretta con un doppietto acromatico opportunamente lavorato.

Schema ottico di un telescopio rifrattore	Schema ottico di un telescopio riflettore

Anche gli specchi rovinano l'immagine introducendo aberrazioni ottiche. Per esempio uno specchio sferico, quando il suo diametro è inferiore dieci volte o meno la lunghezza focale dello strumento non è affetto dall'aberrazione sferica. Ma quando il rapporto fra la focale e il diametro supera tale valore anche uno specchio sferico mostra immagini significativamente affette aberrazione sferica. Per eliminarla occorrerebbe deformare la superficie riflettente togliendo materiale dai bordi facendo si che i raggi provenienti da quelle porzioni di specchio vengano riflessi nel medesimo punto dei raggi passanti per il centro dello stesso, oppure porre una lente correttrice opportunamente lavorata.

Sebbene sia possibile correggerne l'aberrazione sferica, man mano che ci si sposta dall'asse ottico, uno specchio parabolico introduce nuove aberrazioni, la più importante delle quali è il coma. A causa di questa aberrazione le immagini non ci appaiono puntiformi ma simili a piccole comete. Per ridurre anche questo difetto è necessario porre davanti allo specchio una lente con una speciale curvatura. Per entrambi questi motivi in un telescopio catadiottrico è presente una lente davanti allo specchio principale.

Queste in breve sono i pregi e i difetti dei due tipi di telescopio:

Per ragioni economiche e di praticità tutti i grandi telescopi professionali sono riflettori.
Questo fatto non è casuale ma legato all'esigenza di poter disporre di strumenti di elevato potere risolutivo. Il potere risolutivo di un telescopio è legato al diametro del suo obiettivo: più è grande più aumenta il potere risolutivo. Costruire lenti di grandi dimensioni è molto difficile e costoso. Inoltre lenti molto grandi sono necessariamente molto pesanti e richiedono di riflesso montature molto grandi, complicate e costose, per non parlare dei problemi legati alla costruzione di adeguati alloggiamenti per tali strumenti. Per contro oggigiorno è possibile realizzare con costi e pesi molto contenuti specchi di grandi dimensioni, le cui montature sono sempre molto compatte e semplici a cui è facile adattare una miriade di strumenti scientifici. Di conseguenza la realizzazione dell'alloggiamento del telescopio incide in minima parte sul costo finale di realizzazione di un osservatorio.

Da un punto di vista amatoriale quale tipo strumento è migliore?
Dipende dall'uso che se ne vuole fare. Per un principiante la scelta migliore è uno strumento newtoniano con rapporto focale 6-8. Per chi volesse orientarsi verso l'osservazione di pianeti, Luna o Sole, risulta consigliabile uno strumento rifrattore a rapporto focale 12-15, questo perché rispetto ad uno strumento aperto come il newtoniano risente di meno della turbolenza atmosferica e dalla perdita di contrasto causata dall'ostruzione dello specchio secondario e dai suoi supporti.

Chi volesse invece dedicarsi di più all'osservazione di stelle, nebulose e galassie, dovrebbe invece orientarsi verso strumenti quali i newtoniani con rapporto focale 4-6 e gli Schimdt-Cassegrain.