Le Stelle. Collana a cura di Corrado Lamberti

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1 Le Stelle Collana a cura di Corrado Lamberti

2 Fare astronomia con piccoli telescopi Michael K. Gainer

3 Tradotto dall edizione originale inglese: Real Astronomy with Small Telescopes di Michael K. Gainer Copyright Springer-Verlag London Limited 2007 All Rights Reserved Versione in lingua italiana: Springer-Verlag Italia 2009 Traduzione di: Giusi Galli Edizione italiana a cura di: Springer-Verlag Italia Via Decembrio, Milano springer.com Gruppo B Editore Via Tasso, Milano Springer fa parte di Springer Science+Business Media ISBN Springer-Verlag Italia e-isbn Quest opera è protetta dalla legge sul diritto d autore, e la sua riproduzione è ammessa solo ed esclusivamente nei limiti stabiliti dalla stessa. Le fotocopie per uso personale possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto. Le riproduzioni per uso non personale e/o oltre il limite del 15% potranno avvenire solo a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da AIDRO, Via Corso di Porta Romana n. 108, Milano 20122, segreteria@aidro.org e sito web Tutti i diritti, in particolare quelli relativi alla traduzione, alla ristampa, all utilizzo di illustrazioni e tabelle, alla citazione orale, alla trasmissione radiofonica o televisiva, alla registrazione su microfilm o in database, o alla riproduzione in qualsiasi altra forma (stampata o elettronica) rimangono riservati anche nel caso di utilizzo parziale. La violazione delle norme comporta le sanzioni previste dalla legge Foto nel logo: rotazione della volta celeste; l autore è il romano Danilo Pivato, astrofotografo italiano di grande tecnica ed esperienza Foto di copertina: le Pleiadi riprese da Michele Bortolotti, Osservatorio Monte Baldo (VR) Progetto grafico della copertina: Simona Colombo, Milano Impaginazione: Erminio Consonni, Lenno (CO) Stampa: Grafiche Porpora S.r.l., Segrate, Milano Stampato in Italia

4 A mio figlio Michael con amore e gratitudine

5 Persino l ultima delle stelle, che circoscrive la sua luce a un puntino così minuscolo da risultare quasi invisibile ai nostri occhi, se la guardiamo attentamente ci indicherà, come in un libro sacro, la via per acquisire la conoscenza del cielo. William Habington Nox Nocti Indicat Scientiam (1634)

6 Prefazione Il piccolo telescopio rifrattore, con il suo semplice progetto ottico e costruttivo, e con le sue ottiche permanentemente allineate, è lo strumento ideale per uso personale, che ha dato buona prova di sé nel tempo. Facilmente trasportabile, lo si può spostare dal chiuso all aperto predisponendolo in quattro e quattr otto per l osservazione. Oppure, può essere convenientemente impacchettato e caricato in auto per raggiungere un sito osservativo ove il cielo sia limpido e buio. Bastano minime cure e un po di manutenzione affinché telescopio e montatura possano durare per generazioni. I piccoli rifrattori forniscono immagini molto nitide, altamente contrastate della Luna e dei pianeti. Sono meno suscettibili agli effetti dell instabilità atmosferica degli strumenti di largo diametro e, proprio perché non richiedono troppa cura e conservano negli anni le loro qualità, sono ideali per un padre che voglia avviare i figli all astronomia osservativa. Fino a tempi recenti, tuttavia, l alto costo dei piccoli telescopi di qualità ottica accettabile per un uso astronomico serio ne aveva limitato la diffusione. Nel corso dell ultimo decennio, una serie di innovazioni nel progetto ottico e nelle tecniche costruttive ha abbassato i costi e migliorato la qualità di questi strumenti. Gli attuali sviluppi nella progettazione delle lenti rendono possibile la produzione di telescopi rifrattori con un prezzo abbordabile, di notevole versatilità e con tubi non troppo lunghi. Un Maksutov-Cassegrain di 90 mm, un tempo strumento costosissimo, che combina ottiche di qualità con una buona trasportabilità, ora si vende a un prezzo più che accettabile. Si legge su libri e riviste che i piccoli strumenti sono giudicati poco degni di considerazione per chi vuole compiere osservazioni serie. Io invece ritengo che quasi tutti gli strumenti meritino attenzione. Nonostante gli indubbi limiti per ciò che riguarda taluni tipi di osservazioni, i rifrattori di 80 mm e i Maksutov di 90 mm hanno un apertura e un ingrandimento sufficienti per garantire soddisfazioni osservative nell arco di molti anni. Sono ideali nelle misure dei tempi delle occultazioni ix

7 x Prefazione lunari, per seguire il ciclo dell attività solare, per osservare le stelle variabili e per prendere misure dei sistemi binari. Benché tutte le attività che andremo a descrivere nel libro valgano anche per strumenti di maggiori dimensioni, non ce n è alcuna che richieda in senso stretto un diametro maggiore di 80 mm. Grazie all uso delle comuni camere digitali è possibile migliorare di molto la scala delle immagini o la magnitudine stellare limite dei piccoli telescopi, ottenendo in tal modo risultati che di norma ci si aspetterebbe da strumenti più grandi. Ovunque in questo libro si applica il principio di provare a compiere osservazioni astronomiche interessanti e utili. Io ho sperimentato nuovi approcci per estendere l uso dei piccoli strumenti a osservazioni quantitative precise, per esempio applicando nuovi metodi di analisi delle fotografie prese con le camere digitali. Il mio intento è di dimostrare che osservazioni significative, d utilità scientifica, possono essere compiute anche con strumentazione modesta e relativamente di basso costo. Alcune delle attività descritte metteranno l astrofilo nelle condizioni di contribuire validamente alla raccolta di dati che poi vengono gestiti da organizzazioni astronomiche internazionali. Altre attività avranno soprattutto un valore educativo, sia per l astrofilo autodidatta, sia per il docente di scienze. Tutto ciò dovrebbe essere d interesse tanto per l astrofilo alle prime armi quanto per l osservatore dotato di buona esperienza. L enfasi sarà posta su ciò che si può fare utilmente con un piccolo telescopio, piuttosto che solamente su ciò che si può vedere accostando l occhio all oculare. Ringraziamenti Sono profondamente grato a Madalon Amenta per il tempo e la competenza che mi ha dedicato nella lavorazione del manoscritto. Michael K. Gainer Giugno, 2006

8 Sommario Prefazione ix Il computer: hardware e software xv Capitolo uno La sfera celeste Capitolo due La misura del tempo Tempo solare Tempo siderale Datare le osservazioni Capitolo tre La montatura equatoriale dei telescopi Stabilità della montatura Il motore dell asse polare I cerchi di puntamento Allineamento di una montatura equatoriale L uso dei cerchi di puntamento Un GEM da tavola Le montature go-to Capitolo quattro Considerazioni sui telescopi I limiti imposti dall apertura I limiti imposti dall ambiente I limiti tipici dei rifrattori Rifrattori acromatici a corto fuoco I limiti tipici di un telescopio Maksutov I riflettori newtoniani Oculari xi

9 xii Sommario La messa a fuoco Il cercatore Accessori da raccomandare Quale piccolo telescopio dovreste acquistare? Capitolo cinque La fotografia astronomica La fotografia digitale La scelta della fotocamera Come montare la camera Il campo di vista afocale Teleobiettivi di conversione Come processare le stampe La fotografia con la pellicola Stampare le immagini Capitolo sei Il Sole Osservazioni visuali del Sole Classificazione delle macchie Numero delle macchie Osservazioni visuali La fotografia digitale del Sole L elaborazione delle foto I dischi di Stonyhurst Misurare la rotazione solare La fotografia del Sole su pellicola Capitolo sette La Luna Le osservazioni visuali La fotografia lunare con camere digitali L analisi delle fotografie Misure sul monitor del computer La misura delle librazioni lunari La fotografia lunare su pellicola Le occultazioni lunari Capitolo otto I pianeti Disegnare i pianeti I filtri La fotografia digitale dei pianeti Disegnare la posizione orbitale di un pianeta Le coordinate eclittiche Le fasi di Venere Marte Il moto retrogrado di Marte Scattare fotografie Disegnare i risultati Osservazioni visuali di Giove Osservazioni di Giove con la camera digitale I satelliti di Giove Il metodo di Roemer per la misura della velocità della luce Osservazioni per applicare il metodo di Roemer Saturno

10 Sommario xiii Capitolo nove Comete e asteroidi Comete Osservazioni visuali La fotografia digitale Scoperte casuali di comete Fotografia su pellicola Asteroidi La fotografia digitale Inseguire un asteroide Fotografia su pellicola Capitolo dieci Stelle binarie visuali La fotografia digitale delle stelle binarie Stampare le immagini La misura della separazione delle componenti La misura dell angolo di posizione La fotografia su pellicola Capitolo undici Un proiettore per le orbite delle stelle binarie Capitolo dodici Osservazione visuale delle stelle variabili Il telescopio Preparativi per l osservazione Eseguire le osservazioni Capitolo tredici La fotografia delle stelle variabili Elaborare l immagine Il metodo di misura Come compiere le misure L analisi dei dati La fotografia su pellicola Capitolo quattordici Ammassi stellari e nebulose Fotografia digitale di ammassi stellari Capitolo quindici Un diagramma colore-magnitudine per le Pleiadi..119 La raccolta dei dati L analisi Capitolo sedici Il progetto di uno spettrografo a prisma obiettivo..123 Come si ottiene lo spettro Capitolo diciassette Il moto proprio della Stella di Barnard Prendere fotografie Indice

11 Il computer: hardware e software Aspetti essenziali di questo libro sono l elaborazione al computer delle immagini e l analisi dei dati presi da piccoli telescopi per ottenere risultati scientificamente significativi. Se il lettore non ha di già un computer adeguato, dotato della strumentazione ausiliaria essenziale, tenga conto di queste raccomandazioni. Hardware Il computer che io ho utilizzato per tutto quanto viene descritto nel libro ha un processore Intel Celeron da 2,93 GHz, una memoria RAM di 512 MB e un disco rigido di 80 GB. Computer un poco più lenti, dotati di meno memoria operativa, potrebbero avere difficoltà a lavorare con qualcuno dei software che qui raccomandiamo. Il computer dovrebbe avere un numero sufficiente di porte USB per poter gestire uno scanner e per scaricare le immagini da una camera digitale. Le porte adatte alle schede di memoria delle camere digitali sono più convenienti delle porte USB. Essenziale è anche uno scanner capace di lavorare sulle diapositive e sui negativi formato 35 mm. Software Benché Guide 8.0, un programma tipo planetario, non si presenti con immagini spettacolari come quelle che vengono proposte da molti altri programmi più costosi, è comunque, a mio avviso, il migliore software disponibile, e il più a buon mercato. Con esso si ha la possibilità di predisporre carte stellari ove vengono indicate le xv

12 xvi Il computer: hardware e software magnitudini delle stelle fino al valore limite per ogni telescopio e per ogni campo visuale. È anche possibile identificare stelle variabili e asteroidi, oltre che ottenere tutte le effemeridi e i parametri necessari per l osservazione del Sole, della Luna e dei satelliti gioviani. Il programma Picture It! 7.0, o versioni successive, della Microsoft è un programma di elaborazione delle foto di basso costo che racchiude in sé tutti gli strumenti che occorrono per lavorare sulle foto delle camere digitali al fine di svolgere le attività proposte in questo libro. Grazie a questo programma è possibile sovrapporre una griglia o una scala a un immagine, attenuandole nella misura che si vuole, fino alla completa trasparenza, ingrandirle a piacere e ruotarle di un qualunque angolo. Se si sceglie un altro software, si deve fare in modo che abbia queste stesse caratteristiche.