Compreendendo os telescópios

Publicado originalmente no site de Scott Anderson: Science for People em 2004

Introdução

Os principais objetivos deste artigo são explicar como os telescópios funcionam, quais são os principais tipos e categorias e como você pode escolher melhor um telescópio para si ou para um jovem astrônomo em seu meio. Examinaremos alguns princípios básicos, os principais tipos de sistemas ópticos, suportes, manufaturas e, é claro, o que você pode ver e fazer com qualquer telescópio.

Eu acho importante salientar algumas coisas desde o início: embora a astronomia possa ser um hobby casual, tende a não ser. Ele rapidamente gera paixão e, quando os astros-geeks se juntam, a paixão se reforça. Os planetas, estrelas, aglomerados, nebulosas e o próprio espaço são coisas profundas, uma experiência que espera acontecer. Quando isso acontecer, esteja preparado para que sua vida e a perspectiva diária sejam alteradas pela natureza geral do cosmos. Quando você entender completamente a escala física das estrelas e galáxias, e o papel que a luz (também conhecida como "radiação eletromagnética") desempenha em nosso entendimento, você será alterado.

Quando você tem a experiência de saber que um fóton individual viajou do sol por várias horas (na velocidade da luz), atingiu um cristal de gelo nos anéis de Saturno e depois refletiu de volta por mais algumas horas, passando pela óptica do seu telescópio através da ocular e na retina, você ficará realmente impressionado. Você acabou de experimentar a percepção da “fonte principal”, não uma fotografia na Web ou na TV, mas o negócio real.

Uma vez que esse bug o morde, você pode precisar de aconselhamento para impedir que você venda tudo o que possui para obter um telescópio maior. Você foi avisado.

Regras de noivado

Antes de examinarmos detalhadamente o equipamento e os princípios, existem alguns mitos generalizados que precisam de esclarecimento e correção. Estas são algumas regras que você deve seguir:

· Não compre um telescópio de “loja de departamentos”: embora o preço pareça adequado e as imagens na caixa pareçam atraentes, os pequenos telescópios encontrados nas lojas de varejo são de qualidade consistentemente ruim. Os componentes ópticos geralmente são de plástico, as montagens são instáveis ​​e impossíveis de apontar, e não há “caminho de atualização” ou capacidade de adicionar acessórios.

· Não se trata de ampliação: a ampliação é o aspecto mais exagerado usado para atrair compradores desinformados. Na verdade, é um dos aspectos menos importantes e é algo que você controla com base na sua escolha de oculares. Sua ampliação mais usada será uma ocular de baixa potência com um amplo campo de visão. A ampliação não apenas amplia o objeto, mas também as vibrações do telescópio, suas falhas ópticas e a rotação da Terra (dificultando o rastreamento). Muito mais importante que a ampliação é o poder de captar luz. Essa é uma medida de quantos fótons seu escopo coleta e quantos chegam à sua retina. Quanto maior o diâmetro do elemento óptico primário (lente ou espelho) do telescópio, maior a capacidade de captação de luz e os objetos mais fracos você poderá ver. Mais sobre isso mais tarde. Por fim, a resolução do seu telescópio também é mais importante que a ampliação. Resolução é uma medida da capacidade do seu sistema óptico de discernir e separar recursos que estão próximos, como dividir estrelas duplas ou ver detalhes nos cintos de Júpiter. Embora a resolução teórica seja determinada pelo diâmetro do seu elemento óptico primário (lente ou espelho), acontece que a atmosfera e até o seu próprio olho podem ser muito mais importantes. Mais sobre isso mais tarde também.

· Não é necessário apontar para computador: nos últimos anos, montagens avançadas com GPS e sistemas de apontar e rastrear computador atingiram a maioridade. Esses sistemas aumentam significativamente o custo do telescópio e não agregam muito valor para iniciantes. De fato, eles podem ser prejudiciais. Parte da recompensa desse hobby é desenvolver um relacionamento íntimo com o céu - aprender as constelações, estrelas individuais e seus nomes, o movimento dos planetas e a localização de vários objetos interessantes do céu profundo. Para viciados em tecnologia com laptops com software de planejamento de observação, os suportes apontadores do computador podem ser divertidos. Mas não considere uma decisão crítica de compra para um primeiro telescópio.

· Se você está curioso: não se apresse e compre um telescópio. Há muitas maneiras de se familiarizar com o hobby, incluindo “sessões públicas de observação” do observatório local, festas com estrelas locais organizadas por clubes de astronomia e amigos de amigos que já podem estar imersos no hobby. Confira esses recursos e a Web antes de decidir se você deve gastar centenas de dólares na obtenção de um telescópio.

Sistemas Ópticos

Os telescópios funcionam focando a luz de objetos distantes para formar uma imagem. Uma ocular amplia essa imagem para seus olhos. Existem duas maneiras principais de formar uma imagem: refratar a luz através de uma lente ou refletir a luz de um espelho. Alguns sistemas ópticos empregam uma combinação dessas abordagens.

Os refratores usam uma lente para focalizar a luz em uma imagem, e geralmente são os tubos finos e longos em que as pessoas pensam quando imaginam um telescópio.

Uma lente simples focaliza raios de luz paralelos (provenientes essencialmente do

Os refletores usam um espelho côncavo para focalizar a luz.

Os catadióptricos usam uma combinação de lentes e espelhos para formar uma imagem.

Há uma variedade de tipos de catadióptricos que serão abordados posteriormente.

Conceitos

Antes de examinarmos vários tipos de refratores e refletores, existem alguns conceitos úteis que ajudam no entendimento geral:

· Distância focal: a distância da lente ou espelho primário ao plano focal.

· Abertura: uma palavra chique para o diâmetro do primário.

· Taxa focal: a taxa da distância focal dividida pela abertura do primário. Se você está familiarizado com as lentes da câmera, conhece F / 2.8, F / 4, F / 11, etc. Essas são relações focais que, nas lentes das câmeras, são alteradas ajustando o “F-stop”. O ponto de parada é uma íris ajustável dentro da lente que modifica a abertura (enquanto a distância focal é constante). Os baixos índices F são chamados de "rápidos", enquanto os grandes índices F são "lentos". Esta é uma medida da quantidade de luz que atinge o filme (ou seu olho) em comparação com a distância focal.

· Distância focal efetiva: para sistemas ópticos compostos (empregando um elemento secundário ativo), a distância focal efetiva do sistema óptico é normalmente muito maior que a distância focal do primário. Isso ocorre porque a curvatura do secundário tem um efeito multiplicador no primário, uma espécie de “braço de alavanca” óptico, permitindo que você encaixe um sistema óptico de distância focal longa em um tubo muito mais curto. Este é um benefício importante dos sistemas ópticos compostos, como o popular Schmidt-Cassigrain.

· Ampliação: a ampliação é determinada dividindo a distância focal do primário (ou a distância focal efetiva) pela distância focal da ocular.

· Campo de visão: existem duas maneiras de considerar o campo de visão (FOV). O FOV real é a medida angular do trecho do céu que você pode ver na ocular. O FOV aparente é a medida angular do campo que seu olho vê na ocular. Um campo de visão real pode ser de meio grau em baixa potência, enquanto o campo aparente pode ser de 50 graus. Outra maneira de calcular a ampliação é dividir o FOV aparente pelo FOV real. Isso resulta exatamente no mesmo número que o método da distância focal descrito acima. Embora os FOVs aparentes sejam facilmente obtidos a partir das especificações de uma determinada ocular, o FOV real é mais difícil de encontrar. A maioria das pessoas calcula a ampliação com base na distância focal e, em seguida, calcula o FOV real, pegando o FOV aparente e dividindo-o pela ampliação. Para um FOV aparente de 50 graus a 100X, o campo real é de ½ grau (aproximadamente o tamanho da lua).

· Colimação: colimação refere-se ao alinhamento do sistema óptico geral, garantindo que as coisas estejam alinhadas corretamente e que a luz esteja formando um foco ideal. Uma boa colimação é fundamental para obter boas imagens na ocular. Projetos diferentes de telescópios têm vários pontos fortes e fracos em relação à colimação.

Tipos de refratores

Você pode se perguntar: "Por que existem diferentes tipos de refratores?" A razão é por causa de um fenômeno óptico conhecido como "aberração cromática".

“Cromático” significa “cor”, e a aberração se deve ao fato de que a luz, ao passar por certos meios como o vidro, sofre “dispersão”. Dispersão é uma medida de como diferentes comprimentos de onda da luz são refratados por diferentes quantidades. O efeito clássico da dispersão é a ação de um prisma ou cristal, criando arco-íris na parede. À medida que os diferentes comprimentos de onda da luz são refratados por diferentes quantidades, a luz (branca) se espalha, formando o arco-íris.

Infelizmente, esse fenômeno também afeta as lentes nos telescópios. Os primeiros telescópios, usados ​​por Galileo, Cassini e similares, eram sistemas simples de lentes de elemento único que sofriam de aberrações cromáticas. O problema é que a luz azul focaliza em um local (distância do primário), enquanto a luz vermelha focaliza em um local diferente. O resultado é que, se você focalizar um objeto no foco azul, ele terá um "halo" vermelho em torno dele. A única maneira conhecida no momento de reduzir esse problema é aumentar a distância focal do telescópio, talvez F / 30 ou F / 60. O telescópio usado pela Cassini quando ele descobriu a divisão da Cassini nos anéis de Saturno tinha mais de 18 metros de comprimento!

Nos anos 1700, o Chester Moor Hall explorou o fato de que diferentes tipos de vidro têm quantidades diferentes de dispersão, medidas pelo seu índice de refração. Ele combinou dois elementos de lente, um de vidro de sílex e outro de coroa, para criar a primeira lente “acromática”. Acromático significa "sem cor". Usando dois tipos de vidro com diferentes índices de refração e tendo quatro curvaturas de superfície para manipular, ele produziu uma grande melhoria no desempenho óptico dos refratores. Eles não precisavam mais ser instrumentos massivamente longos, e desenvolvimentos subsequentes ao longo dos séculos refinaram ainda mais a técnica e o desempenho.

Enquanto o achromat reduziu bastante as cores falsas na imagem, não a eliminou completamente. O design pode unir os planos focais vermelho e azul, mas as outras cores do espectro ainda estão um pouco desfocadas. Agora o problema é halos roxos / amarelos. Mais uma vez, prolongar a relação f (como F / 15 ou mais) ajuda bastante. Mas esse ainda é um instrumento longo e "lento". Até um achromat de 3 ”F / 15 tem um tubo com cerca de 50” de comprimento.

Nas últimas décadas, os cientistas criaram novos tipos exóticos de vidro com dispersão extra baixa. Esses óculos, conhecidos coletivamente como "ED", reduzem bastante as cores falsas. A fluorita (que na verdade é um cristal) praticamente não tem dispersão e é usada extensivamente em instrumentos de pequeno a médio porte, embora a um custo muito alto. Finalmente, as ópticas avançadas que empregam três ou mais elementos estão agora disponíveis. Esses sistemas dão ao projetista óptico mais liberdade, com 6 superfícies para manipular, além de possivelmente três índices de refração. O resultado é que mais comprimentos de onda da luz podem ser trazidos para o mesmo foco, eliminando quase completamente as cores falsas. Esses grupos de sistemas de lentes são conhecidos como "apocromatos", o que significa "sem cor, e realmente queremos dizer dessa vez". A mão curta para lentes apocromáticas é "APO". Projetos de telescópios refratários usando APOs agora são capazes de atingir baixas taxas focais (F / 5 a F / 8) com excelente desempenho óptico e sem cores falsas; no entanto, esteja preparado para gastar de 5 a 10 vezes a quantia que compraria o mesmo diâmetro de acromático.

Geralmente, algumas vantagens do refrator incluem um design de "tubo fechado", ajudando a minimizar as correntes de convecção (que podem degradar as imagens) e oferecendo um sistema que raramente precisa de alinhamento. Descompacte-o, configure-o e você está pronto para começar.

Tipos de refletores

A principal vantagem do design do telescópio refletor é que ele não sofre de cores falsas - um espelho é intrinsecamente acromático. No entanto, se você olhar o diagrama acima para o refletor, notará que o plano focal está diretamente na frente do espelho primário. Se você colocar uma ocular (e sua cabeça), ela interferirá na luz que entra.

O primeiro design útil para um refletor, e ainda o mais popular, foi inventado por Sir Isaac Newton, agora chamado de refletor “newtoniano”. Newton colocou um espelho pequeno e plano em um ângulo de 45 graus para desviar o cone de luz para o lado do tubo óptico, permitindo que a ocular e o observador permanecessem fora do caminho óptico. O espelho diagonal secundário ainda interfere com a luz que entra, mas apenas minimamente.

Sir William Herschel construiu vários refletores grandes que usavam a técnica de planos focais "fora do eixo", ou seja, desviando o cone de luz do primário para um lado em que a ocular e o observador pudessem operar sem interferir na luz que entra. Essa técnica funciona, mas apenas para longas relações f, como veremos em um minuto.

O maior e mais famoso dos telescópios de Herschel era um telescópio refletor, com um espelho primário de 1,26 m de diâmetro e uma distância focal de 12 m.

Enquanto o espelho venceu o problema das cores, ele também tem alguns problemas interessantes. Focar raios de luz paralelos em um plano focal requer uma forma parabólica no espelho primário. Acontece que as parábolas são bastante difíceis de gerar, em comparação com a facilidade de gerar uma esfera. A óptica esférica pura sofre com o fenômeno da “aberração esférica”, basicamente, um embaçamento das imagens no plano focal, porque não são parábolas. No entanto, se a razão f do sistema for suficientemente longa (mais do que cerca de F / 11), a diferença entre a forma da esfera e a parábola é menor que uma fração do comprimento de onda da luz. Herschel construiu instrumentos de distância focal longa que poderiam tirar proveito da facilidade de gerar esferas e usar o design fora do eixo para observação. Infelizmente, isso significava que seus telescópios eram enormes e ele passou muitas horas observando em uma escada de 10 metros.

Vários inventores criaram refletores "compostos" adicionais, empregando um secundário para passar a luz de volta através de um buraco no espelho primário. Alguns desses tipos são os gregorianos, os cassegrain, os Dall-Kirkham e os Ritchey-Cretchien. Todos esses são sistemas ópticos dobrados, nos quais o secundário desempenha um papel importante na criação de distâncias focais efetivas longas e diferem principalmente nos tipos de curvatura empregados no primário e no secundário. Alguns desses projetos ainda são favorecidos por instrumentos profissionais de observação, mas muito poucos estão disponíveis comercialmente para o astrônomo amador atualmente.

A presença de um espelho secundário é um aspecto importante dos newtonianos, e de fato quase todos os projetos de refletores e catadióptricos. Primeiro, o secundário em si obstrui uma pequena parte da abertura disponível. Segundo, algo deve manter o secundário no lugar. Em projetos puros de reflexão, isso geralmente é realizado com o uso de finas palhetas de metal em uma cruz, chamada “aranha”. Estes são feitos o mais fino possível para minimizar a obstrução. Nos projetos catadióptricos, o secundário é montado no local do corretor e, portanto, não há aranha envolvida. A pequena perda de poder de captação de luz nesses projetos não tem quase nenhuma conseqüência, pois os refletores polegada a polegada são mais baratos que os refratores e você pode comprar um instrumento um pouco maior. No entanto, um efeito chamado "difração" é mais importante do que a preocupação com o poder de captação de luz. A difração é causada quando a luz passa perto das bordas das coisas a caminho do primário, fazendo com que elas se dobrem e mudem de direção levemente. Além disso, secundários e aranhas causam luz dispersa - a luz que sai do eixo (isto é, não faz parte do pedaço de céu que você está vendo) e ricocheteia nas estruturas e dentro e ao redor do sistema óptico. O resultado da difração e da dispersão é uma pequena perda de contraste - o céu de fundo não é tão "preto" como seria no mesmo refrator de tamanho (de igual qualidade óptica). Não se preocupe - é preciso um observador altamente experiente para perceber a diferença e, em seguida, isso é perceptível apenas em circunstâncias ideais.

Tipos de Catadióptricos

Um dos problemas com projetos ópticos refletores puros é a aberração esférica, como observado acima. O objetivo do projeto dos catadióptricos é aproveitar a facilidade de gerar óptica esférica, mas corrigir o problema da aberração esférica com uma placa corretiva - uma lente sutilmente curvada (e, portanto, gerando uma aberração cromática mínima), para corrigir o problema.

Existem dois projetos populares que alcançam esse objetivo: o Schmidt-Cassegrain e o Maksutov. Schmidt-Cassegrains (ou "SCs") são talvez o tipo mais popular de telescópio composto atualmente. No entanto, os fabricantes russos, nos últimos anos, fizeram avanços significativos com vários projetos "Mak", incluindo sistemas ópticos dobrados e uma variante newtoniana - o "Mak-Newt".

A beleza do design Mak dobrado é que todas as superfícies são esféricas e a secundária é formada meramente por aluminizar um ponto na parte de trás do corretor. Possui uma distância focal efetiva longa em uma embalagem muito pequena e é um projeto preferido para observação planetária. O Mak-Newt pode atingir proporções focais bastante rápidas (F / 5 ou F / 6) usando óptica esférica, sem a necessidade da representação óptica (manual) necessária para parábolas. O Schmidt-Cassigrain também possui uma variante newtoniana, tornando-o um Schmidt-newtoniano. Eles normalmente têm taxas focais rápidas, em torno de F / 4, o que os tornam ideais para astrografia - grande abertura e amplo campo de visão.

Finalmente, os dois projetos Mak resultam em tubos fechados, minimizando as correntes de convecção e a acumulação de poeira nas primárias.

Tipos de oculares

Existem mais modelos de oculares do que telescópios. O mais importante a ser lembrado é que a ocular é metade do seu sistema óptico. Algumas oculares custam tanto quanto um pequeno telescópio e geralmente valem a pena. As últimas duas décadas testemunharam o surgimento de uma variedade de designs avançados de oculares usando muitos elementos e vidro exótico. Há muitas considerações a serem feitas na escolha de um design apropriado para o seu telescópio, seus usos e seu orçamento.

Existem três principais padrões de formato para oculares de telescópios: 0,956 ", 1,25" e 2 ". Referem-se aos diâmetros do cano da ocular e ao tipo de focalizador em que se encaixam. O menor formato de 0,965 ”é mais comumente encontrado nos telescópios iniciantes importados da Ásia encontrados nas redes de varejo. Geralmente, eles são de baixa qualidade e, quando chega a hora de atualizar seu sistema, você fica sem sorte. Não compre um telescópio de loja de departamentos! Os outros dois formatos são o sistema preferido hoje em dia pela maioria dos astrônomos amadores do mundo. A maioria dos telescópios intermediários ou avançados vem com um focador de 2 "e um adaptador simples que também aceita oculares de 1,25". Se você espera obter um telescópio de tamanho modesto e levá-lo ao céu escuro para observar nebulosas e aglomerados, precisará de algumas das melhores oculares de 2 ”e deve garantir um foco de 2”.

As oculares são construídas com lentes e, portanto, temos o mesmo problema de aberração cromática que tivemos no caso do refrator. O design da ocular evoluiu ao longo dos séculos, acompanhando os avanços gerais da óptica e do vidro. Os designs modernos das oculares usam achromats (“doublets”) e designs mais avançados (envolvendo “trigêmeos” e mais), juntamente com o vidro ED para maximizar seu desempenho.

Um dos desenhos ópticos originais veio de Christian Huygens na década de 1700, que usava duas lentes simples (não acromáticas). Mais tarde, o Kellner empregou um gibão e uma lente simples. Esse design ainda é popular em telescópios iniciantes de baixo custo. O Orthoscopic foi um projeto popular durante toda a década de 1900 e ainda é favorecido por observadores planetários de núcleo duro. Mais recentemente, os Plossils ganharam favores devido ao campo de visão aparente ligeiramente maior.

Nas últimas duas décadas, explorando os avanços no software de vidro, design óptico e rastreamento de raios, os fabricantes introduziram uma ampla variedade de novos designs, a maioria dos quais tenta maximizar o campo de visão aparente (o que também aumenta o campo real de vista em uma dada ampliação). As oculares anteriores eram limitadas a 45 ou 50 graus de FOV aparente.

O primeiro e mais importante deles é o "Nagler" (projetado por Al Nagler da TeleVue), que também é apelidado de ocular "Space-Walk". Ele fornece um FOV aparente de mais de 82 graus, dando a sensação de imersão. O FOV é realmente maior do que o que seus olhos conseguem captar durante um único olhar. O resultado é que você deve realmente "olhar em volta" para ver tudo no campo. Vários outros fabricantes produziram oculares de campo semelhantes e muito amplas nos últimos cinco anos, variando de 60 a 75 graus no FOV aparente. Muitos deles oferecem um valor excelente e produzem uma experiência muito melhor para os observadores casuais do que os modelos de baixo custo que acompanham a maioria dos telescópios iniciantes (onde a sensação é como olhar através de um tubo de papel de embrulho).

Uma consideração final na seleção da ocular é o "alívio dos olhos". Alívio ocular refere-se à distância que seu olho deve estar da lente da ocular para poder ver todo o FOV aparente. Uma das desvantagens dos projetos, como o Kellner e o Orthoscopic, é o alívio ocular limitado, às vezes tão pequeno quanto 5 mm. Isso geralmente não incomoda as pessoas com visão normal, ou aquelas que são míopes ou míopes, porque podem remover os óculos e usar o telescópio para focalizar idealmente a visão. Mas para algumas pessoas com astigmatismo, seus óculos não podem ser simplesmente removidos, e isso introduz a necessidade de acomodar a distância extra exigida por eles e ainda permitir que eles vejam todo o campo. Normalmente, o alívio ocular de mais de 16 mm é adequado para a maioria dos usuários de óculos. Muitos dos novos designs de campo amplo exibem um alívio ocular de 20 mm ou mais. Novamente, a ocular é metade do seu sistema óptico. Certifique-se de combinar a seleção da ocular com a qualidade geral da sua ótica e com as suas necessidades como observador individual.

Projetos populares do telescópio

Os refratores acromáticos são populares na faixa de F / 9 a F / 15, com aberturas de 2 ”a 5” a um custo razoável. Existem vários achromats rápidos (F / 5) oferecidos como telescópios de "campo rico", porque oferecem amplos campos de visão em baixa potência, ideais para varrer a Via Láctea. Esses desenhos mostrarão cores falsas substanciais na lua e em planetas brilhantes, mas isso não será percebido em objetos do céu profundo. Para obter óptica rápida e sem cores falsas, você deve usar um design APO a um custo considerável. Os APOs estão disponíveis em fabricantes selecionados (geralmente com longas listas de espera) em modelos de F / 5 a F / 8, em aberturas de 70 mm a 5 ”ou 6”. Os maiores são muito caros (mais de US $ 10.000) e são o domínio dos verdadeiros fanáticos no hobby.

Os projetos newtonianos populares variam de campo rico de 4,5 ”F / 4 a clássico de 6” F / 8, provavelmente o telescópio básico mais popular. Os refletores maiores (8 ”F / 6, 10” F / 5 e assim por diante) estão ganhando grande popularidade devido ao baixo custo e portabilidade da montagem “Dobsonian” (mais sobre isso mais tarde) e à crescente disponibilidade de vários fabricantes, incluindo ofertas de kits. Os newtonianos grandes tendem a ter relações f mais rápidas para manter o comprimento do tubo sob controle. Mak-Newts são encontrados principalmente na faixa do F / 6.

O Schmidt-Cassegrain é provavelmente o design mais popular entre amadores mais avançados - o venerável SC de 8 ”F / 10 é clássico há 3 décadas. A maioria dos SCs é F / 10, embora alguns F / 6.3 estejam no mercado. O problema dos SCs rápidos é que o secundário precisa ser significativamente maior, obstruindo 30% ou mais. No geral, o design do F / 10 é ideal para uma mistura geral de observação no céu profundo, além de planetária e lunar.

Os futuros Maksutovs geralmente estão na faixa de F / 10 a F / 15, tornando-os sistemas ópticos um tanto lentos que tendem a não ser ideais para a Via Láctea e para a visualização do céu profundo. No entanto, são sistemas ideais para observação planetária e lunar, rivalizando com APOs muito mais caros da mesma abertura.

Suportes

A montagem do telescópio é definitivamente tão importante, se não mais importante, quanto o sistema óptico. As melhores ópticas são inúteis, a menos que você possa segurá-las com firmeza, apontá-las com precisão e fazer um ajuste fino no apontador sem desfazer vibrações ou folga. Há uma variedade de designs de montagem, alguns otimizados para portabilidade, outros otimizados para rastreamento motorizado e computadorizado. Existem duas categorias básicas de projetos de montagem: alti-azimute e equatorial.

Alti-Azimuth

As montagens de alti-azimute têm dois eixos de movimento: para cima e para baixo (alti) e de um lado para o outro (azimute). Uma cabeça típica de tripé de câmera é um tipo de montagem de alti-azimute. Muitos refratores pequenos no mercado empregam esse design e possuem vantagens de serem convenientes para a visualização terrestre e para o céu. Talvez a montagem alti-azimute mais importante seja a “Dobsoniana”, usada quase exclusivamente para refletores newtonianos de médio a grande porte.

John Dobson é uma figura lendária na comunidade de astrônomos da calçada de São Francisco. Vinte anos atrás, John buscava um design de telescópio altamente portátil e oferecia a capacidade de trazer instrumentos bastante grandes (aberturas de 12 a 20 polegadas) ao público, literalmente nas calçadas de São Francisco. Suas técnicas de design e construção criaram uma revolução na astronomia amadora. "Big Dobs" são agora um dos desenhos de telescópios mais populares vistos em festas de estrelas em todo o mundo. Atualmente, a maioria dos fornecedores de telescópios oferece uma linha de projetos Dobsonianos. Antes disso, mesmo um refletor de 10 ”em uma montagem equatorial era considerado um instrumento de“ observatório ”- geralmente você não o movia devido à montagem pesada.

Geralmente, os projetos de alti-azimute são menores e mais leves que os suportes equatoriais, oferecendo o mesmo nível de estabilidade. No entanto, rastrear objetos à medida que a Terra gira requer movimento em dois eixos da montaria, em vez de apenas um, como nos projetos equatoriais. Com o advento do controle do computador, muitos fornecedores agora oferecem montagens de alti-azimute que podem rastrear as estrelas, com algumas ressalvas. Uma montagem de 2 eixos sofre "rotação de campo" por longos períodos de rastreamento, o que significa que esse design não é adequado para astrofotografia.

Equatorial

Montagens equatoriais também têm dois eixos, mas um dos eixos (o eixo “polar”) está alinhado com o eixo de rotação da Terra. O outro eixo é chamado eixo de "declinação" e está em ângulo reto com o eixo polar. O principal benefício dessa abordagem é que a montagem pode rastrear objetos no céu girando apenas o eixo polar, simplificando o rastreamento e evitando o problema de rotação do campo. Montagens equatoriais são bastante obrigatórias para os esforços de astrofotografia e imagem. Montagens equatoriais também devem ser "alinhadas" ao eixo polar da Terra quando são montadas, tornando seu uso um pouco menos conveniente do que os projetos de alti-azimute.

Existem vários tipos de montagens equatoriais:

· Equatorial alemão: o design mais popular para escopos pequenos e médios, oferecendo grande estabilidade, mas exigindo contrapesos para equilibrar o telescópio em torno do eixo polar.

· Suportes do garfo: design popular para Schmidt-Cassegrains, com a base do garfo no eixo polar e os braços do garfo na declinação. Não são necessários contrapesos. Os desenhos dos garfos podem funcionar bem, mas geralmente são grandes em comparação com o telescópio; projetos de garfos pequenos sofrem vibração e flexão. Os desenhos dos garfos têm dificuldade em apontar para perto do polo norte celeste.

· Suporte de gema: semelhante ao design do garfo, mas os garfos continuam além do telescópio e se juntam acima do telescópio em um segundo rolamento polar, oferecendo maior estabilidade sobre o garfo, mas resultando em uma estrutura bastante maciça. Os desenhos de gemas foram utilizados em muitos dos grandes observatórios do mundo nos anos 1800 e 1900.

· Suportes em ferradura: uma variante do suporte da gema, mas empregando um rolamento polar muito grande com uma abertura em forma de U na extremidade superior, permitindo que o tubo do telescópio aponte para o pólo celeste norte. Esse é o design usado no telescópio Hale 200 ”no Monte. Palomar.

Considerações importantes para montagens

Como afirmado, a montagem do telescópio é uma parte crítica de todo o sistema. Ao escolher um telescópio, as considerações de montagem desempenham um papel importante em sua capacidade e vontade de usá-lo e, por fim, governa os tipos de atividades que você pode realizar (por exemplo, astrofotografia, etc.). Abaixo estão algumas das principais considerações que você deve fazer.

· Portabilidade: supondo que você não tenha um observatório no quintal, você estará movendo e transportando seu telescópio para um local de observação. Se você tem um céu escuro com mínima poluição luminosa em que mora, isso pode significar apenas mover o telescópio do armário ou da garagem para o quintal. Se você tiver uma poluição luminosa substancial, convém levar seu telescópio para um local de céu escuro, de preferência no topo de uma montanha em algum lugar. Isso implica transportar o escopo em seu carro. Uma montagem grande e pesada pode tornar isso uma tarefa árdua. Além disso, se a astrofotografia não é uma consideração principal, a tarefa de configurar e alinhar uma montagem equatorial pode não valer o esforço.

· Estabilidade: a estabilidade da montagem é medida pela quantidade de vibrações que o telescópio experimenta quando é “cutucado”, ao focar, trocar de ocular ou quando sopra uma leve brisa. O tempo necessário para amortecer essas vibrações deve ser de aproximadamente 1 segundo. Montarias Dobsonianas geralmente têm excelente estabilidade. Os equatoriais e suportes de garfo alemães, quando adequadamente dimensionados para o telescópio, também exibem boa estabilidade, embora tendam a pesar mais do que o próprio telescópio por uma margem significativa.

· Apontar e rastrear: para realmente gostar de observar, o telescópio deve ser fácil de apontar e mirar, e a montagem deve permitir que você rastreie cuidadosamente o objeto que está observando, cutucando o telescópio, usando controles manuais de câmera lenta ou com um motor de rastreamento (um “relógio”). Quanto maior a ampliação que você estiver usando (como observações planetárias ou divisão de estrelas duplas), mais crítico será o comportamento de rastreamento da montagem. A folga é uma boa medida da capacidade de rastreamento da montaria: quando você cutuca ou move o instrumento um pouco, ele fica onde você o apontou ou se move um pouco para trás? A folga pode ser um comportamento frustrante de uma montagem, e geralmente significa que a montagem é mal fabricada ou é muito pequena para o telescópio que você montou.

É difícil perceber o comportamento de montagem de um catálogo ou site. Se puder, vá a uma loja de telescópios (não são muitos) ou a uma revendedora de câmeras de ponta que transporta telescópios de marcas importantes para uma avaliação de toque e toque. Além disso, existem muitos recursos, quadros de mensagens e análises de equipamentos disponíveis na Web e em revistas de astronomia. Talvez a melhor forma de pesquisa seja participar de uma festa de estrelas local realizada pelo clube de astronomia do seu bairro, onde você pode ver uma variedade de telescópios, conversar com seus proprietários e ter a oportunidade de observar através deles. A ajuda para localizar esses recursos é fornecida em uma seção posterior.

Escopos do Localizador

Os lunetas localizadoras são pequenos telescópios ou dispositivos apontadores afixados ao tubo principal do seu telescópio para ajudar a localizar objetos muito fracos para serem vistos a olho nu (ou seja, quase todos). O campo de visão do seu telescópio é geralmente bastante pequeno, com cerca de um ou dois diâmetros da lua, dependendo da ocular e da ampliação. Geralmente, você usa uma ocular de baixo consumo de energia e campo amplo primeiro para localizar um objeto (mesmo os brilhantes) e depois muda as oculares para ampliações mais altas, conforme apropriado para o objeto em questão.

Historicamente, os telescópios buscadores eram sempre pequenos telescópios refratores, semelhantes a um binóculo, oferecendo um amplo campo de visão (5 graus ou mais) com baixa potência (5X ou 8X). Na última década, surgiu uma nova abordagem para apontar usando LEDs para criar “localizadores de ponto vermelho” ou sistemas de projeção de retículo iluminado que projetam um ponto ou grade no céu sem ampliação. Essa abordagem é muito popular porque supera várias dificuldades de uso dos escopos tradicionais de localização.

Os escopos tradicionais do localizador são difíceis de usar por dois motivos principais: a imagem no escopo do localizador é normalmente invertida, dificultando a correlação da visão a olho nu (ou gráfico em estrela) do padrão de estrela com o que é visto no localizador e também dificultando os ajustes para esquerda / direita / cima / baixo. Além disso, levar o olho para a ocular do localizador pode ser um desafio às vezes, uma vez que é bastante próximo ao tubo do telescópio principal e, em muitas orientações, você estará esticando o pescoço em posições desajeitadas. Embora seja verdade que, com a prática, o problema de orientação possa ser atenuado, e também é possível adquirir escopos de localizador de imagem correta (a um custo aumentado), o júri da comunidade astronômica falou claramente - os localizadores de projeção são mais fáceis de usar e muito menos caro.

Filtros

A última parte do sistema óptico a entender é o uso de filtros. Há uma grande variedade de tipos de filtros usados ​​para várias necessidades de observação. Os filtros são pequenos discos montados em células de alumínio que se encaixam nos formatos padrão da ocular (outra razão para obter oculares de 1,25 ”e 2”, e não um telescópio de loja de departamentos!). Os filtros se enquadram nestas categorias principais:

· Filtros de cores: os filtros vermelho, amarelo, azul e verde são úteis para destacar detalhes e recursos em planetas como Marte, Júpiter e Saturno.

· Filtros de densidade neutra: mais úteis para observação lunar. A lua é realmente brilhante, especialmente quando seus olhos estão adaptados à escuridão. Um filtro de densidade neutra típico corta 70% da luz da lua, permitindo que você veja detalhes de crateras e montanhas com menos desconforto ocular.

· Filtros de poluição luminosa: a poluição luminosa é um problema generalizado, mas existem maneiras de atenuar seu efeito no prazer de observar. Algumas comunidades exigem iluminação pública com vapor de mercúrio e sódio (especialmente perto de observatórios profissionais) porque esses tipos de luz emitem luz com apenas um ou dois comprimentos de onda discretos. Assim, é fácil fabricar um filtro que elimine apenas esses comprimentos de onda e permita que o restante da luz passe para sua retina. De um modo mais geral, os filtros de poluição luminosa de banda larga e banda estreita estão disponíveis nos principais fornecedores que ajudam substancialmente no caso geral de uma área metropolitana poluída pela luz.

· Filtros de nebulosa: se o seu foco estiver em objetos do céu profundo e nebulosa, outros tipos de filtros estarão disponíveis para aprimorar as linhas de emissão específicas desses objetos. O mais famoso é o filtro OIII (Oxigênio-3), disponível na Lumicon. Esse filtro elimina quase toda a luz em outros comprimentos de onda, além das linhas de emissão de oxigênio geradas por muitas nebulosas interestelares. A Grande Nebulosa em Orion (M42) e a Nebulosa do Véu em Cygnus assumem um aspecto totalmente novo quando vistas através de um filtro OIII. Outros filtros nessa categoria incluem o filtro H-beta (ideal para a nebulosa Horsehead) e vários outros filtros "Deep Sky" de uso geral que aprimoram o contraste e trazem detalhes fracos em muitos objetos, incluindo aglomerados globulares, nebulosa planetária, e galáxias.

Observando

Como observar: O aspecto mais importante de uma sessão de observação de qualidade é o céu escuro. Depois de observar verdadeiramente o céu escuro, vendo a Via Láctea aparecer como nuvens de tempestade (até olhar atentamente), você nunca mais se queixará de carregar o veículo e dirigir talvez uma ou duas horas para chegar a um bom local. Os planetas e a lua geralmente podem ser observados com sucesso em praticamente qualquer lugar, mas a maioria das gemas do céu exige excelentes condições de observação.

Mesmo se você estiver concentrado apenas na lua e nos planetas, seu telescópio deve ser instalado em um local escuro para minimizar a luz difusa e refletida que entra no telescópio. Evite luzes da rua, halogênios dos vizinhos e desligue todas as luzes externas / internas que puder.

Importante, considere a adaptação escura de seus próprios olhos. O roxo púrpura, um produto químico responsável por aumentar a acuidade dos olhos em condições de pouca luz, leva de 15 a 30 minutos para se desenvolver, mas pode ser eliminado imediatamente por uma boa dose de luz brilhante. Isso significa outros 15 a 30 minutos de tempo de adaptação. Além de evitar luzes brilhantes, os astrônomos usam lanternas com filtros vermelhos escuros para ajudar a navegar pelos arredores, visualizar tabelas de início, verificar sua montagem, trocar oculares e assim por diante. A luz vermelha não destrói o roxo visual como a luz branca. Muitos fornecedores vendem lanternas de luz vermelha para observação, mas um simples pedaço de celofane vermelho sobre uma pequena lanterna funciona perfeitamente.

Na ausência de um telescópio apontado por computador (e mesmo se você tiver um), obtenha um gráfico estelar de qualidade e aprenda as constelações. Isso deixará bem claro quais objetos são planetas e quais são apenas estrelas brilhantes. Também aumentará sua capacidade de localizar objetos interessantes usando o método de “salto em estrela”. Por exemplo, o remanescente da supernova, conhecido como Nebulosa do Caranguejo, fica a apenas um pouquinho de distância ao norte do chifre esquerdo de Touro, o Touro. Conhecer as constelações é a chave para desbloquear a vasta gama de maravilhas disponíveis para você e seu telescópio.

Por fim, familiarize-se com a técnica de usar a "visão evitada". A retina humana é composta por diferentes sensores chamados "cones" e "bastonetes". O centro da sua visão, a fóvea, é composto principalmente de varetas mais sensíveis à luz brilhante e colorida. A periferia da sua visão é dominada por cones, que são mais sensíveis a baixos níveis de luz, com menos discriminação de cores. A visão desviada concentra a luz da ocular na parte mais sensível da retina e resulta na capacidade de discernir objetos mais fracos e mais detalhes.

O que observar: um tratamento completo dos tipos e locais dos objetos no céu está muito além do escopo deste artigo. No entanto, uma breve introdução será útil na navegação pelos vários recursos que o ajudarão a encontrar esses objetos espetaculares.

A lua e os planetas são objetos bastante óbvios, uma vez que você conhece as constelações e começa a entender o movimento dos planetas na "eclíptica" (o plano do nosso sistema solar) e a progressão do céu à medida que as estações passam. Mais difíceis são os milhares de objetos do céu profundo - aglomerados, nebulosas, galáxias e assim por diante. Consulte o artigo do meu companheiro Medium sobre Observação do céu profundo.

Nas décadas de 1700 e 1800, um caçador de cometas chamado Charles Messier passou noite após noite procurando no céu novos cometas. Ele continuava correndo com pequenas manchas que não se moviam da noite para a noite e, portanto, não eram cometas. Por conveniência, e para evitar confusão, ele construiu um catálogo dessas manchas fracas. Enquanto ele descobriu um punhado de cometas durante sua vida, ele agora é famoso e mais lembrado por seu catálogo de mais de 100 objetos do céu profundo. Agora, esses objetos têm a designação mais usada decorrente do catálogo Messier. "M1" é a nebulosa do caranguejo, "M42" é a grande nebulosa de Orion, "M31" é a galáxia de Andrômeda etc. Os cartões e livros sobre os objetos Messier estão disponíveis em muitos editores e são altamente recomendados se você tiver um modesto disponibilidade de telescópio e céu escuro. Além disso, um novo catálogo “Caldwell” reúne outros 100 objetos com brilho semelhante aos objetos M, mas foram ignorados por Messier. Estes são os pontos de partida ideais para o observador iniciante no céu profundo.

No início da metade do século 20, astrônomos profissionais construíram o Novo Catálogo Galáctico, ou "NGC". Existem aproximadamente 10.000 objetos neste catálogo, a grande maioria dos quais é acessível por modestos telescópios amadores em céu escuro. Existem vários guias de observação enfatizando o mais espetacular deles, e um gráfico de estrelas de alta qualidade mostrará milhares de objetos NGC.

Quando você entende a vasta gama de objetos lá em cima, desde os aglomerados de galáxias em Coma Berencies e Leo, até a nebulosa de emissão em Sagitário, a gama de aglomerados globulares (como o incrível M13 em Hércules) e a nebulosa planetária (como M57, " a Nebulosa do Anel ”em Lyra), você começará a perceber que cada pedaço do céu contém paisagens maravilhosas, se souber como encontrá-las.

Imaging

Como a seção de observação, um tratamento de imagem, astrofotografia e videoastronomia está muito além do escopo deste artigo. No entanto, é importante entender alguns dos princípios básicos nesta área para ajudá-lo a tomar uma decisão informada sobre qual tipo de telescópio e sistema de montagem é o ideal para você.

A forma mais simples de astrofotografia é capturar “trilhas estelares”. Coloque uma câmera com uma lente típica em um tripé, aponte-a para um campo estelar e exponha o filme por 10 a 100 minutos. À medida que a Terra gira, as estrelas deixam “trilhas” no filme, representando a rotação do céu. Elas podem ter cores muito bonitas e, principalmente, se apontadas para Polaris (a “estrela do norte”), mostrando como o céu inteiro gira em torno dela.

A configuração primária de astrofotografia do autor, retratada em Glacier Point, Yosemite. Na montagem equatorial alemã do Losmandy G11, fica o refrator menor do lado esquerdo para orientação e um Schmidt-Newtoniano de 8

Atualmente, existem vários tipos de abordagens para a geração de imagens de objetos astronômicos, graças ao advento de CCDs, câmeras digitais e filmadoras, e aos contínuos avanços nas técnicas de filmes. Em qualquer um desses casos, é necessária uma montagem equatorial para um rastreamento preciso. De fato, as melhores astrofotografias tiradas hoje empregam uma montagem equatorial várias vezes mais massiva e estável do que seria necessário para uma simples observação visual. Essa abordagem está relacionada à necessidade de estabilidade, resistência à brisa, precisão de rastreamento e vibrações minimizadas. Normalmente, uma boa imagem astronômica também requer algum tipo de mecanismo de orientação, geralmente significando o uso de um segundo escopo de guia na mesma montagem. Mesmo que sua montagem tenha uma unidade de relógio, ela não é perfeita. Correções contínuas são necessárias durante uma longa exposição para garantir que o objeto permaneça no centro do campo, com uma precisão próxima ao limite de resolução do telescópio sendo usado. Existem duas abordagens de orientação manual e “orientadores automáticos” do CCD que entram em cena nesse cenário. Para abordagens de filmes, "exposição longa" pode significar de 10 minutos a mais de uma hora. É necessário um excelente guia durante toda a exposição. Isto não é para os fracos de coração.

A fotografia de cavalinho é substancialmente mais fácil e pode oferecer excelentes resultados. A idéia é montar uma câmera normal com uma lente de campo médio ou amplo na parte traseira de um telescópio. Você usa o telescópio (com uma ocular guia especial do retículo iluminado) para rastrear uma “estrela guia” no campo. Enquanto isso, a câmera tira uma exposição de 5 a 15 minutos de um grande pedaço do céu em uma configuração rápida, F / 4 ou melhor. Essa abordagem é ideal para fotos panorâmicas da Via Láctea ou de outros campos estelares.

Abaixo estão algumas imagens tiradas com uma Olympus OM-1 de 35 mm (uma vez que uma câmera preferida entre astrofotógrafos, mas este e filme geralmente estão sendo substituídos por CCDs, especialmente entre os amadores mais sérios) com exposições que variam de 25 minutos a 80 minutos em filme padrão Fuji ASA 400.

Esquerda superior: M42, A Grande Nebulosa de Orion; Superior direito, campo estrela de Sagitário (cavalinho); Esquerda inferior: as Plêiades e a nebulosa de reflexão; No canto inferior direito, M8, a nebulosa da lagoa em Sagitário.

Técnicas de imagem mais avançadas incluem filme hipersensibilizante para aumentar sua sensibilidade à luz, usando sofisticadas câmeras astro-CCD e guias automáticos e executando uma ampla variedade de técnicas de pós-processamento (como “empilhamento” e “alinhamento de mosaico”) em imagens digitais.

Se você gosta de imagens, é um tecnófilo e tem paciência, o campo da imagem astrológica pode ser para você. Atualmente, muitos imageadores amadores produzem resultados que rivalizam com as realizações de observatórios profissionais apenas algumas décadas atrás. Uma pesquisa superficial na web renderá dezenas de sites e fotógrafos.

Fabricantes

Com o recente aumento da popularidade da astronomia, agora existem mais fabricantes e varejistas de telescópios do que nunca. A melhor maneira de descobrir quem são eles é ir ao seu suporte de revistas local de alta qualidade e pegar uma cópia das revistas Sky e Telescope ou Astronomy. A partir daí, a Web ajudará você a obter mais detalhes sobre suas ofertas.

Existem dois principais fabricantes que dominaram o mercado nas últimas duas décadas: Meade Instruments e Celestron. Cada uma possui várias linhas de ofertas de telescópio nas categorias de design de refrator, Dobsonian e Schmidt-Cassegrain, além de outros designs especiais. Cada um também possui conjuntos de oculares abrangentes, opções de eletrônicos, acessórios para fotos e CCD e muito mais. Consulte www.celestron.com e www.meade.com. Ambos operam através de redes de revendedores, e os preços são definidos pelo fabricante. Não espere barganhar ou fazer um acordo especial além de fechamentos e segundos.

Logo atrás dos dois grandes está o telescópio e o binóculo Orion. Eles importam e remarcam várias linhas de telescópios, além de revender outras marcas selecionadas. O site da Orion (www.telescope.com) está cheio de informações sobre como os telescópios funcionam e que tipo de telescópio é adequado para suas necessidades e orçamento. O Orion é provavelmente a melhor fonte para uma ampla seleção de telescópios de qualidade, iniciantes. É também uma excelente fonte de acessórios, como oculares, filtros, estojos, atlas estrela, acessórios de montagem e muito mais. Inscreva-se no catálogo em seu site - ele também é cheio de informações úteis e de uso geral.

A Televue é fornecedora de refratores de alta qualidade (APOs) e oculares premium ("Naglers" e "Panoptics"). Takahashi produz refratores de fluorita APO de renome mundial. Na América, a Astro-Physics produziu talvez os refratores APO da mais alta qualidade e mais procurados; eles geralmente têm uma lista de espera de 2 anos e seus telescópios realmente valorizaram o valor do mercado usado na última década.

O autor e um amigo alinhando o espelho primário em seu telescópio Dobsonian 20

O Obsession Telescopes foi o primeiro, e ainda o mais bem classificado, produtor de grandes Dobsonianos premium. Os tamanhos variam de 15 ”a 25”. Esteja preparado para obter um trailer para mover um desses telescópios para o céu escuro.

Recursos

A Web está cheia de recursos astronômicos, dos sites dos fabricantes aos editores, classificados e fóruns de mensagens. Muitos astrônomos mantêm sites mostrando suas fotos, observando relatórios, dicas e técnicas de equipamentos, etc. Uma lista abrangente seria muitas páginas. A melhor aposta é começar com o Google e pesquisar em vários termos, como "técnicas de observação de telescópios", "revisões de telescópios", "fabricação de telescópios amadores" etc. Também procure em "clubes de astronomia" para encontrar um em seu área.

Vale a pena mencionar dois sites explicitamente. O primeiro é o site da Sky & Telescope, repleto de ótimas informações sobre observação geral, o que está acontecendo agora e análises de equipamentos anteriores. O segundo é o Astromart, um site de classificados dedicado a equipamentos de astronomia. Os telescópios de alta qualidade realmente não se desgastam ou têm muitos problemas devido ao uso, e geralmente são meticulosamente cuidados. Você pode considerar a possibilidade de obter um instrumento usado, principalmente se o vendedor estiver na sua área e você pode conferir pessoalmente. Essa abordagem também funciona bem para a obtenção de acessórios como oculares, filtros, estojos, etc. O Astromart também possui fóruns de discussão em que a conversa mais recente sobre equipamentos e técnicas é abundante.

A Orion Telescopes and Binoculars é uma grande revendedora de telescópios de marcas próprias e de outros fabricantes. Eles têm de tudo, desde iniciantes até escopos e acessórios muito sofisticados. O site e, principalmente, o catálogo são preenchidos com explicações explicativas sobre os princípios ópticos e mecânicos dos telescópios e acessórios.

Próximo?

Se você ainda não o fez, vá lá e faça algumas observações com amigos ou um clube de astronomia local. Os astrônomos amadores são um grupo gregário e, se tiverem a chance, geralmente falam mais sobre qualquer tópico do que você pode absorver em uma sessão. Em seguida, informe-se com fontes de revistas, pesquisas e sites da Web e uma visita à livraria. Se você realmente tiver o erro, decida seus parâmetros e restrições para restringir suas opções de telescópio em termos de tamanho, design e orçamento. Se isso dá muito trabalho e você só quer pegar um telescópio ontem, vá para Orion e compre o venerável Dobsoniano de 6 ”F / 8.

Trilhas felizes da estrela!