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Sobre Telescópios

 

        O TELESCÓPIO é um dispositivo usado para ampliar a imagem de objetos distantes.
 
  • Existem basicamente 3 tipos de telescópios:

            - Refratores;

            - Refletores;

            - Catadióptricos.

 

        Refrator:

  • Possui como objetiva (elemento primário ou principal de captura de luz) uma lente ou conjunto de lentes.

 

                          

        Refletor:

  • O dispositivo principal para captura de luz é um espelho.

                                   

 Catadióptrico:

  • Usa combinação de lentes e espelhos para captar a luz.

 

                                  

 

        Como funciona um Telescópio ?

  • lente objetiva (em Refratores) ou o espelho primário (nos Refletores) captam muita luz de um objeto distante e trazem (refratam ou refletem) essa luz, ou imagem brilhante, para um ponto focal ou foco;
  • Uma lente chamada ocular "captura" e amplia a imagem brilhante do foco para que ocupe uma grande porção da retina do observador.

 

                     Sobre os REFRATORES:

Hans Lippershey, de Middleburg, na Holanda, inventou o Telescópio Refrator em 1608. Os militares foram os primeiros a utilizá-lo. O cientista Galileu Galilei  foi o primeiro a utilizá-lo para astronomia em 1609.

                                       

        Os Refratores são compostos pelas seguintes partes:

  • um tubo longo feito de metal, plástico ou madeira;
  • uma ou mais lentes de vidro na extremidade dianteira (objetiva);
  • uma segunda lente de vidro (ocular) na extremidade traseira.

Ponto Focal ou Foco: ponto em que a luz de uma lente ou espelho se junta;

Distância Focal da Objetiva ou do Telescópio: distância requerida por uma lente ou espelho para focalizar a luz.

                                            

Tipos de Refratores:

Refratores ACROmáticos:

  • Utilizam lentes que não estão corrigidas para impedir a aberração cromática, que é uma auréola lilás ou roxa que aparece ao redor de imagens brilhantes quando vistas pelo Refrator.
  • Em vez disso, eles costumam ter lentes "revestidas" (Fully Multi-Coated) para reduzir esse problema.

Refratores APOcromáticos:

  • Usam projetos com múltiplas lentes, incluindo aquelas feitas de outros tipos de vidro (como fluorita ou FLP-53/ ED – Extra Low Dispersion) para impedir a aberração cromática e melhorar a nitidez.
  • Os Refratores APOcromáticos são muito mais caros do que Refratores ACROmáticos.

 

Características dos Refratores:

  • Os Refratores possuem uma ótima resolução, suficiente para ver detalhes em planetas e estrelas binárias.
  • No entanto, é difícil criar grandes lentes objetivas (acima de 100 mm) para esses telescópios.
  • Além disso, eles são mais caros (lentes), se levarmos em consideração o preço por milímetro de abertura, comparado com os Refletores (espelho – mais barato).
  • Como a abertura é limitada, um Refrator não é tão bom para observar objetos tênues em céu profundo (Deep Sky),  quanto outros tipos de telescópios que usam espelho e possuem maior abertura.
  • O tubo fechado do Refrator mantém as lentes no lugar a uma distância correta uma da outra (sem necessidade de alinhamentos (colimações)  executados pelo usuário). O tubo também ajuda a evitar a poeira, umidade e luz, que poderiam interferir na formação de uma boa imagem.

 

Sobre os REFLETORES:

 

  • Isaac Newton desenvolveu o Telescópio Refletor (conhecido como Telescópio Newtoniano) por volta de 1680, como uma maneira de consertar o problema da aberração cromática que atingia os Refratores de sua época.
  • Em vez de usar uma lente para captar luz, Newton usou um espelho de metal curvo (espelho primário) para captar essa luz e refleti-la para o foco.
  • Espelhos não têm problemas de aberração cromática como lentes. Então, Newton colocou o espelho primário na parte traseira do tubo.
  • Telescópios Refletores utilizam um espelho primário côncavo, posicionado na traseira do tubo, para coletar a luz e formar a imagem. No telescópio refletor Newtoniano, a luz é refletida de volta para um pequeno espelho inclinado em 45º (espelho secundário), posicionado na parte frontal do tubo,  que desvia a luz para uma abertura lateral do tubo, onde fica a ocular;
  • O espelho secundário obstrui uma pequena parte da entrada de luz na parte frontal do tubo.

                      

                                               

        Características dos Refletores:

  • O refletor é simples e não é caro para ser fabricado. Espelhos primários com grande abertura, maiores do que 250 mm, podem ser fabricados com certa facilidade, o que significa que os refletores têm um custo relativamente baixo por unidade de abertura.
  • Eles têm grande capacidade de captação de luz e podem produzir imagens brilhantes de objetos tênues no espaço distante, tanto para observação visual como para fotografia de corpos celestes.
  • Uma desvantagem dos refletores é sua manutenção. De vez em quando você terá que limpar a poeira que entra pela abertura frontal. Também terá que alinhar os dois espelhos (colimação) com certa freqüência.
  • Outra desvantagem é que, as superfícies dos espelhos, podem sofrer degradação com o tempo.
  • Além disso, pequenos erros na fabricação dos espelhos podem distorcer a imagem. Nesse caso, estes são alguns dos problemas comuns:
  • > Aberração esférica: a luz refletida de volta pela extremidade do espelho fica focada em um ponto levemente diferente do que a luz refletida pelo centro do espelho;
  • > Astigmatismo: o espelho não é posicionado simetricamente sobre seu centro e  imagens de estrelas ficam focadas como cruzes em vez de pontos;
  • > Coma: estrelas próximas à extremidade do campo de visão parecem alongadas, como se fossem cometas e as do centro aparecem como pontos de luz.
  • Além do mais, todos os refletores estão sujeitos a alguma perda de luz, que acontece por duas razões:

    > a primeira é que o espelho secundário obstrui uma parte da luz que chega ao telescópio;

    > a segunda é que nenhum revestimento refletivo de um espelho devolve 100% da luz que o atinge. Os espelhos de melhor qualidade devolvem 90% da luz recebida.

 

                                                 Sobre os CATADIÓPTRICOS ou COMPOSTOS: 

                

  • Os telescópios Catadióptricos são equipamentos híbridos, que têm tanto elementos Refratores quanto Refletores em seu design óptico.
  • O primeiro desses telescópios foi criado pelo astronômo alemão Bernhard Schmidt, em 1930. O telescópio de Schmidt  tinha um espelho primário na parte traseira e uma placa corretora (lente de vidro) na parte frontal para remover a aberração esférica do espelho primário.

                    

                                                   

Catadióptricos - Schmidt-Cassegrain

Atualmente, o design Schmidt-Cassegrain, inventado nos anos 60, é o tipo mais popular de telescópio. Possui placa corretora (lente) plana e usa um espelho secundário que rebate a luz por um buraco no espelho primário até chegar à ocular. 

                                       

       Catadióptricos - Maksutov-Cassegrain

  • O segundo tipo de telescópio composto foi inventado por um astrônomo russo chamado  D. Maksutov em 1941 (o astrônomo holandês A. Bouwers também tinha criado um design semelhante).
  • O telescópio de Maksutov, que usa o design óptico Maksutov-Cassegrain é semelhante ao projeto de Schmidt, mas usa uma placa de lente corretora com forma mais esférica (chamada de menisco-divergente).

       Maksutov-Cassegrain

                                        

        Características dos Catadióptricos:

  • Telescópios Catadióptricos possuem  configuração que proporciona equipamentos pequenos, portáteis e com excelente poder de ampliação.
  • No entanto, requer maior tecnologia para serem fabricados o que os tornam mais caros.

 

Sobre OCULARES:

 

        Parte importantíssima do conjunto de observação. Oculares são lentes intercambiáveis que influenciam nas características óticas do Telescópio, tais como:

  • - Aumento (oculares com distâncias focais diferentes, proporcionam aumentos diferentes);
  • - Qualidade da imagem;
  • - Largura do campo de visão.
  •  
  • Existem muitos tipos de oculares que vão das mais simples com design óptico do tipo Ramsdem, com apenas dois elementos, até as mais sofisticadas e caras como Nagler e Ethos, com ótica de seis ou mais elementos.
  • Cada tipo possui características peculiares quanto à largura do campo de visão, correção e eliminação de aberrações.
  • Abaixo, uma típica ocular de design óptico do tipo Plössl, que é muito popular devido ao bom custo/desempenho que oferece:

       

  • Uma ocular é a segunda lente de um Refrator ou a única de um Refletor.
  • Oculares possuem muitos designs óticos diferentes que consistem na combinação de uma ou mais lentes.
  • Há muitos tipos de designs para as oculares:

      Ramsden

      Huygens

      Ortoscópica

      Kellner e RKE

      Erfle

      Plössl

      Nagler

      Ethos

      Barlow (em conjunto com outra ocular aumenta a ampliação em duas ou mais vezes).

        Alguns exemplos de Oculares:

  • As ortoscópicas foram inventadas por Ernst Abbe em 1880. Elas têm quatro elementos e um campo de visão aparente (quanto do céu, em graus, é visto de uma extremidade a outra usando a ocular ) de 45º, que é um tanto quanto estreito. O design ótico proporciona uma visão nítida e bom alívio de olho e é considerada excelente para observar planetas.
  • As oculares Plössl, por sua vez, possuem designs de quatro ou cinco elementos e um campo de visão de 50º. Sua qualidade é boa, especialmente para observar planetas, mas apresentam um pouco de astigmatismo, especialmente na extremidade do campo. As oculares Plössl são bastante populares.
  • As oculares Nagler foram introduzidas em 1982, anunciadas com a frase: "como se você estivesse passeando pelo espaço". Têm um design de sete elementos e um campo de visão largo, com 82º. Podem pesar até 1 kg e são caras.

 

                     PRINCIPAIS PROPRIEDADES DE UM TELESCÓPIO:

Um telescópio tem duas propriedades importantes 

  •     sua capacidade de captar a luz (abertura);
  •     sua capacidade de ampliar a imagem (aumento).

Propriedades Importantes:

  • A capacidade que um telescópio tem de captar a luz está diretamente relacionada ao diâmetro da lente ou do espelho – a abertura – que é usada para captar a luz.
  • Geralmente, quanto maior a abertura, mais luz o telescópio capta e traz para o foco, deixando a imagem final mais brilhante.
  • Uma característica importante num telescópio é o seu poder de resolução, o qual é diretamente proporcional ao diâmetro da objetiva e determina a capacidade do telescópio em separar e tornar acessível detalhes muito sutis.
  • Portanto, em relação à abertura, o aumento é o fator de menor importância na avaliação da qualidade de um telescópio.
  • poder de ampliação do telescópio ou sua capacidade de aumentar uma imagem, depende da distância focal do telescópio e da ocular utilizada.
  •  A ocular é que realiza essa ampliação. Ampliações diferentes podem ser obtidas com o uso de oculares diferentes.
  • A maioria dos objetos astronômicos (principalmente os objetos de céu profundo) é melhor visualizada com baixa ampliação para que possa captar a maior quantidade possível de luz.
  • Por isso, a abertura acaba sendo a característica mais importante do que a ampliação. 

        Aumento no Telescópio:

        O aumento no telescópio é uma característica variável e depende de dois fatores:

  • - Comprimento ou distância focal do telescópio;
  • - Comprimento ou distância focal da ocular.

      Para calcular o aumento, é só dividir a Distância Focal do Telescópio pela Distância Focal da Ocular, ou seja:

  • AUMENTO =       Dist. Focal Telescópio / Dist. Focal Ocular;
  • Exemplo: Um Telescópio com 900mm de Distância Focal usando uma Ocular com 9mm de Distância Focal teria, com essa combinação, o seguinte aumento:

               AUMENTO = 900 / 9 = 100 X

  • Conforme a ampliação de uma imagem aumenta, o campo de visão e o brilho da imagem diminuem.
  • Uma regra geral que você deve saber sobre a ampliação, é que o aumento útil máximo (aproximado) de um telescópio, é em média = 50X por unidade de polegada de sua abertura (ou 2X a sua abertura em mm).
  •  
  • Exemplo: Um telescópio Refrator com 120mm (4,7 Polegadas) de diâmetro, teria um aumento útil máximo aproximado de:

             4,7 polegadas X 50 = 235 vezes de aumento

                              ou

             120 mm X 2 = 240 vezes de aumento.

               

        Razão Focal ou focal ratio à ( f/  ):

  • Como já mencionado, a abertura é uma característica de grande importância na qualidade de imagem de um telescópio.
  • A abertura determina o poder de resolução e a quantidade de luz que o instrumento será capaz de capturar e conseqüentemente a capacidade de observar detalhes sutis de objetos de pouca luminosidade (nebulosas, galáxias, etc).
  • Razão Focal (f/ ) define a claridade e depende da Distância Focal do Telescópio (ou seja, distância focal do espelho ou da lente objetiva) e do Diâmetro (abertura) do Espelho ou Lente objetiva.
  • Razão Focal  =Dist. Focal do Telescópio (mm)  / Diâmetro do Espelho ou Lente Objetiva (mm);

        Exemplo: Um Telescópio Refrator com 900mm de Distância Focal, que possui objetiva de 120mm de diâmetro, teria a seguinte razão focal:

         Razão Focal = 900 /120;

         Logo Razão Focal = 7,5   ou    f/7,5

Podemos também, classificar os telescópios da seguinte forma:

Raz. Focal    Claridade                  Melhor Aplicação Observacional:

  f/4                Muito claro                 bom p/ visualizar objetos de céu profundo

  f/6                Claro                           bom p/ visualizar objetos de céu profundo

  f/8                Claridade média      bom p/ todos os tipos de observação

  f/10              Pouco claro               bom p/ Lua, Planetas e Estrelas Duplas

  f/12              Escuro                       bom p/ Lua, Planetas e Estrelas Duplas

 A escolha da razão focal depende da aplicação e do tipo de observação:

  • Comprimentos focais longos produzem maior aumento mas, diminuem a claridade e estreitam o campo de visão. São mais indicados para observação planetária.Também deixam os telescópios refratores mais longos e difíceis de transportar.
  • Comprimentos focais curtos produzem menor aumento, porém com maior luminosidade e maior largura do campo de visão e facilita o transporte. São mais indicados para observação de objetos de céu profundo (Deep Sky).

 

                        Tripés / Montagens

 

  • A Montagem é uma parte importante do conjunto. Deve ser firme e estável, além de permitir movimentos suaves e facilidade de posicionamento em qualquer parte do céu.
  • Os dois tipos de montagens existentes para astronomia são:

            Altitude-Azimute (Alt-Azimutal)

            Equatorial.

                                                        Tipos de tripés e montagens:

                                                                      Alt-Azimutal           

                                                                             

                                                    

                                                                    Tripé equatorial:

                             

       Montagem Alt-Azimutal

  • Montagens Alt-Azimutais são mais simples, leves, fáceis de usar e mais baratas do que as equatoriais.
  • É um tipo de montagem semelhante ao tripé de uma câmera fotográfica, porém mais sofisticado.
  • Usa um eixo vertical (altitude) e um horizontal (azimute) para acompanhar um objeto pelo espaço.
  • Movimenta-se os dois eixos (horizontal e vertical), usando geralmente “flex cables” de ajustes finos (fazendo pequenos zigue-zagues) para acompanhar a trajetória de um objeto no céu, à medida que ele vai saindo do campo de visão da ocular. Os movimentos nos dois eixos compensam o movimento de rotação da Terra.

       Montagem Equatorial

  • A montagem Equatorial utiliza dois eixos (Ascensão Reta e Declinação) para rastrear o movimento de um objeto pelo espaço.
  • A montagem Equatorial é mais complexa. Precisa ser configurada com o ângulo da latitude do local onde será executada a observação e deve ser alinhada na direção exata do Pólo Sul Celeste (ou Norte no outro hemisfério).
  • Montagens Equatoriais são mais caras e mais pesadas do que as Alt-Azimutais e, além da necessidade do alinhamento com o Pólo Celeste, costumam ter contrapesos para equilibrar o peso do telescópio.
  • Após o alinhamento correto com o Polo é possível ajustar as coordenadas do objeto alvo (Ascensão Reta e Declinação) para acompanhar o seu movimento no céu e mantê-lo no campo de visão (na realidade, para compensar ou anular o movimento de rotação da Terra).
  • Para o acompanhamento, necessita-se reajustar apenas um dos dois eixos (o eixo de Ascensão Reta).
  • Quando alinhada corretamente, a montagem equatorial permite que o telescópio siga o movimento do objeto celeste suavemente, na forma de arco que uma estrela faz pelo céu.

       Montagens Alt-Azimutal e Equatorial

  • Nos dois tipos de montagem existem versões equipadas com motores, conhecidos como “Clock Drive”, que compensam a rotação da Terra e mantém o telescópio fixo no objeto celeste observado. No caso de astrofotografias de longa exposição o “Clock Drive” numa montagem equatorial é um requisito obrigatório.
  • Os dois tipos de montagens motorizadas também podem ser computadorizadas, processando softwares específicos com o uso de base de dados de posições e informações sobre objetos celestes. Uma vez que a montagem esteja configurada e alinhada, com um simples toque de tecla, comanda-se a montagem para que o telescópio encontre e acompanhe um objeto no céu, além de mostrar informações sobre o objeto.
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