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Il Telescopio - Etimologia, Storia e Tipi

25/03/2020
21:36
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25/03/2020
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In questo articolo di Astronomia365 andremo a leggere dello strumento astronomico per eccellenza: Il Telescopio.
In realtà il telescopio non è solamente uno strumento astronomico (nonostante sia il campo in cui viene più utilizzato), perché viene utilizzato anche in altri ambiti, ma sempre e comunque per lo stesso scopo: rendere più vicino ciò che è lontano.
Continua a leggere per sapere tutto e di più su questo fantastico strumento!

Buona Lettura!

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Che cos'è il Telescopio?

Un telescopio è uno strumento ottico che fa apparire più vicini gli oggetti lontani, utilizzando una disposizione di lenti, specchi o utilizzando altri tipi di dispositivi per raccoglierne le radiazioni elettromagnetiche.

I primi veri telescopi conosciuti, sono stati i telescopi rifrattori inventati nei Paesi Bassi all’inizio del XVII secolo, utilizzando lenti in vetro. Erano utilizzati sia per applicazioni terrestri che per l’Astronomia.

Il telescopio riflettore, che invece usa degli specchi per raccogliere e mettere a fuoco la luce, è stato inventato nel giro di pochi decenni dopo.

Nel XX secolo furono inventati molti nuovi tipi di telescopi, come i radiotelescopi negli anni 30′ e i telescopi per infrarossi negli anni 60′.

Al giorno d’oggi il termine “telescopio” si riferisce a una vasta gamma di strumenti in grado di rilevare diverse regioni dello spettro elettromagnetico, e in alcuni casi anche altri tipi di emissioni.

Il Telescopio - Etimologia

Galileo viene spesso, erroneamente, considerato l’inventore del telescopio. C’è da dire che anche se non l’ha inventato lui lo ha migliorato e anche di molto.

E non è stato nemmeno lui a dare il nome al telescopio, bensì è stato il matematico greco Giovanni Demisiani, nel 1611, durante un banchetto in onore dell’assunzione di Galileo, nell’Accademia dei Lincei.

La parola telescopio deriva dall’insieme di 2 antiche parole greche: “tele” che vuol dire “lontano” e “skopos” che invece significa “vedere“.

Il suo nome perciò descrive letteralmente lo scopo del suo utilizzo.

La Storia del Telescopio

(Clicca il qui per leggere l’articolo più dettagliato e approfondito sulla storia del telescopio)

La registrazione del primo brevetto per un telescopio (rifrattore) risale al 1608, da parte di un fabbricante di occhiali di Middelburg (Paesi Bassi): Hans Lippershey.

L’inventore vero e proprio è sconosciuto, ma le capacità di questo strumento si sono diffuse velocemente in tutta Europa.

Infatti Galileo ne venne a conoscenza solamente un anno dopo, nel 1609 e, costruì subito la sua versione con cui poi fece le sue famose osservazioni astronomiche.

L’idea che l’obiettivo, potesse essere uno specchio invece che una lente, fu studiata subito dopo l’invenzione del telescopio rifrattore.

Infatti i potenziali vantaggi dell’uso di specchi parabolici (la riduzione dell’aberrazione sferica e l’assenza di aberrazione cromatica), portarono molte a persone a tentare di creare il primo vero telescopio riflettore.

Il primo a riuscirci fu Isaac Newton nel 1668, ed è per questo motivo che tuttora uno specifico tipo di telescopio riflettore è chiamato proprio “telescopio riflettore newtoniano“.

Grazie all’invenzione della lente acromatica nel 1733, le aberrazioni cromatiche presenti nella lente vengono (parzialmente) corrette e ora, possono anche essere costruiti telescopi rifrattori più corti e funzionali.

I telescopi riflettori, anche se non limitati dai problemi di colore presenti nei rifrattori, furono ostacolati dal rapido appannamento e formazione di macchie, tipico degli specchi metallici (a base di rame e stagno) utilizzati nel XVIII e XIX secolo.

Questo problema però è stato, più o meno, risolto dall’introduzione di specchi in vetro argentato nel 1857 e di specchi alluminati nel 1932.

Il limite massimo di dimensioni fisiche per i telescopi rifrattori è di circa 1 metro (40 pollici), ed è per questo che la stragrande maggioranza dei telescopi ottici di ricerca, costruiti a partire dall’inizio del XX secolo, sono riflettori.

I più grandi telescopi riflettori hanno obiettivi di più di 10 m e, ora come ora sono in cantiere anche diversi progetti per telescopi di addirittura 30-40 m.

Il XX secolo inoltre, ha visto anche lo sviluppo di telescopi che operano su diverse lunghezze d’onda: dalle onde radio ai raggi gamma. Tra questi, ricordiamo proprio il primo radiotelescopio che è entrato in funzione nel 1937.

Il Telescopio - I Tipi

Come ho detto prima, la parola “telescopio” indica una vasta gamma di strumenti.

La maggior parte rileva le radiazioni elettromagnetiche, ma a seconda delle diverse bande di frequenza, c’è una grande differenza nel modo in cui gli astronomi raccolgono la luce (radiazioni elettromagnetiche).

Di solito i telescopi vengono classificati in base alla lunghezza d’onda della luce che rilevano:

Telescopio a raggi X: rileva lunghezze d’onda più corte della luce ultravioletta.
Telescopio ultravioletto: rileva lunghezze d’onda più corte della luce visibile.
Telescopio ottico: opera nella lunghezza d’onda della luce visibile.
Telescopio a infrarossi: rileva lunghezze d’onda più lunghe della luce visibile
Telescopio submillimetrici: rileva lunghezze d’onda a microonde che sono più lunghe di quelle a infrarossi.
Radiotelescopi: rilevano lunghezze d’onda ancora più lunghe.

Man mano che le lunghezze d’onda si allungano, diventa anche più facile usare la tecnologia delle antenne per interagire con le radiazioni elettromagnetiche.

Gli infrarossi-vicini possono essere raccolti in un modo molto simile alla luce visibile, tuttavia negli infrarossi-lontani e nel sottomillimetro, i telescopi operano più come un radiotelescopio.

Per esempio, il James Clerk Maxwell Telescope osserva lunghezze d’onda da 3 μm (0,003 mm) a 2000 μm (2 mm), ma utilizza un’antenna parabolica in alluminio.

Invece il telescopio spaziale Spitzer (ora in pensione), che osserva lunghezze d’onda da circa 3 μm (0,003 mm) a 180 μm (0,18 mm) utilizza uno specchio (ottica riflettente).

Nonostante utilizzi specchi, il telescopio spaziale Hubble con Wide Field Camera 3 (WFC3) può osservare comunque nella gamma di frequenza da circa 0,2 μm (0,0002 mm) a 1,7 μm (0,0017 mm) (dall’ultravioletto alla luce infrarossa).

Con i fotoni delle lunghezze d’onda più corte e con le frequenze più alte, vengono utilizzati specchi particolari e non totalmente riflettenti. I telescopi come TRACE (ora in pensione) e SOHO utilizzano questi specchi speciali per riflettere l’ultravioletto estremo, ottenendo così immagini di una risoluzione e qualità di gran lunga superiore.

Un’apertura più grande non permette soltanto di raccogliere più luce, ma consente anche di poter ottenere una risoluzione angolare migliore.

Comunque i telescopi possono essere classificati anche in base alla loro posizione:

telescopio terrestre.
telescopio spaziale.
telescopio volante.

Possono essere classificati anche in base a chi li usa: astronomi professionisti o astronomi amatoriali.

Un veicolo o una struttura contenente (in modo permanente) uno o più telescopi o altri strumenti di osservazione è chiamato osservatorio.

1) Tipo - Il Telescopio Ottico

Un telescopio ottico raccoglie e focalizza la luce principalmente della banda visible dello spettro elettromagnetico (anche se alcuni lavorano nell’infrarosso e nell’ultravioletto).

I telescopi ottici aumentano le dimensioni angolari e la luminosità degli oggetti lontani.

Affinché l’immagine possa essere osservata, fotografata, studiata e inviata ad un computer, operano utilizzando uno o più elementi ottici curvi, di solito realizzati con specchi e/o lenti di vetro, per raccogliere la luce e altre radiazioni elettromagnetiche così da portare quest’ultime su un punto focale.

I telescopi ottici sono utilizzati per l’Astronomia e anche in molti strumenti non astronomici, tra cui: i teodoliti, i monocoli, i binocoli, gli obiettivi fotografici etc. etc.

Esistono tre tipi principali di telescopi ottici (Vuoi sapere quale fra i 3 tipi di telescopio sia il migliore?) :

Il telescopio rifrattore: utilizza delle lenti per formare un’immagine.
Il telescopio rifrattore: per formare un’immagine utilizza una particolare disposizione di specchi.
Il telescopio catadiottrico: per formare un’immagine utilizza entrambi (specchi e lenti) per formare un’immagine.

Oltre a questi, ci sono molti altri sotto-tipi classificati in base al compito che svolgono:

Astrografo
Ricercatore di comete
Telescopio solare

(Hai già scoperto qual è il telescopio migliore del 2020?)

2) Tipo - Il RadioTelescopio

I radiotelescopi sono antenne radio direzionali che di solito utilizzano una grande parabola per raccogliere le onde radio. Queste parabole a volte sono costruite con una rete metallica conduttiva le cui aperture sono più piccole della lunghezza d’onda osservata.

A differenza di un telescopio ottico, che produce un’immagine ingrandita dell’oggetto o zona osservata, una parabola radiotelescopica tradizionale contiene un singolo ricevitore e registra un singolo segnale, variabile nel tempo, caratteristico della regione osservata, questo segnale può essere campionato a varie frequenze.

In alcuni modelli di radiotelescopi più recenti, una singola parabola può contenere un’insieme di diversi ricevitori, questo è noto come una matrice di piani focali.

Raccogliendo e correlando i segnali ricevuti simultaneamente da più parabole, è possibile computerizzare immagini ad alta risoluzione.

Questi insiemi di più parabole sono noti come interferometri astronomici e la tecnica è chiamata sintesi d’apertura.

La sintesi dell’apertura ora viene applicata anche ai telescopi ottici, utilizzando interferometri ottici (insieme di telescopi ottici) e, l’interferometria con maschera d’apertura a singoli telescopi riflettori.

I radiotelescopi sono anche utilizzati per raccogliere radiazioni a microonde, che ha il vantaggio di poter passare attraverso l’atmosfera e le nubi di gas e polveri interstellari.

Alcuni radiotelescopi sono utilizzati da programmi come il SETI e l’Osservatorio di Arecibo per la ricerca di vita extraterrestre.

3) Tipo - Telescopio a Raggi X

I raggi X sono molto più difficili da raccogliere e mettere a fuoco rispetto alle radiazioni elettromagnetiche di lunghezze d’onda più lunghe.

I telescopi a raggi X possono utilizzare delle ottiche a raggi X, come il telescopio Wolter composto da specchi “devianti” ad anello, fatti di metalli pesanti che sono in grado di riflettere i raggi di soli pochi gradi.

Questi specchi di solito sono una sezione di una parabola ruotata e di un’iperbole, o ellisse.

Nel 1952, Hans Wolter ha ideato 3 modi in cui un telescopio poteva essere costruito utilizzando questo tipo di specchio.

L’Osservatorio Einstein, ROSAT, e l’Osservatorio Chandra X-Ray (nella foto)sono un esempio di alcuni osservatori che utilizzano questo tipo di telescopio.

4) Tipo - Il Telescopio a Raggi Gamma

I telescopi a raggi gamma, non mettono completamente a fuoco ma utilizzano maschere di apertura codificate: le strutture d’ombra che la maschera crea possono essere ri-organizzate e ri-costruite per formare un’immagine.

I telescopi a raggi gamma sono di solito installati su satelliti in orbita attorno alla Terra o su palloni aerostatici ad alta quota, poiché l’atmosfera terrestre è opaca in questa regione dello spettro elettromagnetico.

Un esempio di questo tipo di telescopio è il Fermi Gamma-ray Space Telescope (quello nella foto)

Per rilevare raggi gamma ad altissima energia, con lunghezza d’onda più corta e frequenza più alta rispetto ai raggi gamma regolari, c’è il bisogno di ulteriori particolarità. Un esempio di questo tipo di osservatorio è il VERITAS.

Una scoperta nel 2012 potrebbe consentire la messa a fuoco dei telescopi a raggi gamma.

Altri Tipi di Telescopio

L’Astronomia non si limita a rilevare radiazioni elettromagnetiche. È possibile rilevare molte altre informazioni anche da altri tipi di segnali, con rilevatori analoghi per ogni telescopio, come:

I telescopi a raggi cosmici: rilevano i raggi cosmici e di solito consistono in una serie di diversi tipi di rivelatori sparsi su una vasta area.
Gli strumenti per atomi ad energia neutra: studiano la magnetosfera di vari corpi rilevando gli atomi elettricamente neutri in rapido movimento creati dal vento solare.
Il rivelatore di neutrini: è l’equivalente del telescopio a neutrini, utilizzato per l’Astronomia dei neutrini. Sono formati da una grande massa d’acqua e ghiaccio, circondata da una serie di rivelatori di luce sensibile, ovvero dei tubi fotomoltiplicatori. La direzione di origine dei neutrini è determinata ricostruendo il percorso delle particelle secondarie disperse dagli impatti dei neutrini, dovuta alla loro interazione con i rivelatori multipli.
I rivelatori di onde gravitazionali: sono l’equivalente dei telescopi ad onde gravitazionali e sono utilizzati per l’astronomia delle onde gravitazionali. Le onde gravitazionali, causate da violente collisioni nello spazio, sono rilevate da misurazioni estremamente precise della variazione di lunghezza di grandi strutture legate alla terra.