La Luna con il binocolo

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1 La Luna con il binocolo Un Giorno da Astrolo: Le giornate didattiche di Andrea Argoli Terzo Incontro - 17/08/ Teatro Talia di Tagliacozzo - astro@progetto-comune.it Adolfo De Sanctis Associazione Culturale Progetto Comune Sommario In questo incontro parleremo del primo strumento ottico che utilizzeremo: il binocolo. Questo è uno strumento molto versatile, economico e di facile utilizzo che può regalare all'astrolo alle prime armi immagini davvero emozionanti. L'osservazione del cielo con strumenti ottici nasce al tempo di Galileo Galilei il quale modicò il progetto del cannocchiale (nato in Olanda) per adattarlo all'osservazione celeste. Nacque così il Telescopio. Nel tempo gli strumenti ottici si sono evoluti e sono stati aancati due cannocchiali di piccole dimensioni in un unico strumento, il binocolo appunto. I vantaggi che si traggono da una visione con entrambi gli occhi sono notevoli. Il basso ingrandimento e la portabilità sono i punti di forza del binocolo come strumento per l'osservazione amatoriale del Cielo. Il primo corpo celeste che osserveremo con il binocolo è il nostro satellite naturale: la Luna. L'uso di uno strumento ottico immediatamente permette di cogliere la vera natura del suolo lunare: fatto di crateri, valli, montagne e altopiani. In questa lezione vedremo alcuni consigli per l'osservazione della Luna e alcune delle principali caratteristiche del suo suolo che sono osservabili con il binocolo. Fig. 1: Luna: foto di A. De Sanctis. Nikon D3000, 200mm f5.6. Indice 1 Gli strumenti ottici: il binocolo Che cos'è e come funziona L'uso del binocolo in astronomia L'osservazione della Luna Topograa lunare Quando e cosa osservare

2 2 1 Gli strumenti ottici: il binocolo 1 Gli strumenti ottici: il binocolo Il binocolo è spesso additato come il telescopio dei poveri, ma nulla è più lontano dalla realtà. Un binocolo ore una immagine del cielo che non è possibile ottenere con altri strumenti. La regola d'oro per l'uso degli strumenti astronomici è: il giusto strumento per il giusto oggetto celeste. Il Binocolo, infatti, permette di osservare un grande campo, grazie al suo basso ingrandimento. La capacità di usare entrambi gli occhi ore numerosi vantaggi tra cui la comodità e il fatto di non dover sforzare un solo occhio. Gli oggetti principali che si possono osservare con un binocolo dipendono dalle sue caratteristiche. 1.1 Che cos'è e come funziona Un binocolo è in sostanza una coppia di cannocchiali aancati, con un sistema di messa a fuoco comune. Esso è contrassegnato da due numeri che ne indicano le caratteristiche fondamentali (comuni a molti altri strumenti ottici), ovvero ingrandimento e diametro della lente principale (apertura): ad esempio un binocolo 7 50 (sette per cinquanta) ha un ingrandimento di 7 (sette per) e un diametro della lente principale di 50 mm (le misure in ottica sono sempre espresse in millimetri per le lunghezze e in gradi per gli angoli). L'ingrandimento denisce il campo visivo a disposizione e in astronomia deve andare di pari passo con il diametro della lente principale poichè quest'ultimo determina la quantità di luce che viene raccolta dallo strumento. Un diametro maggiore corrisponde ad una mggiore raccolta di luce e quindi alla possibilità di vedere oggetti più deboli. In tabella 1a è riportata la magnitudine visuale limite osservabile con lenti di diversi diametri (aperture). Apertura Magnitudine Apertura Magnitudine 50mm mm 11 60mm mm 12 70mm mm 13.4 (a) Magnitudine visuale limite per diverse aperture. Apertura Risoluzione Apertura Risoluzione 50mm mm mm mm mm mm 0.8 (b) Risoluzione (in secondi d'arco) per diverse aperture. Tab. 1 L'apertura inuenza anche un'altro parametro ottico: la risoluzione angolare. Questa è il minimo angolo che un sistema ottico (come una lente, un microscopio o un telescopio) è in grado di distinguere, senza che il fenomeno della dirazione confonda l'immagine. Ovvero è il minimo angolo di separazione tra due oggetti identici sotto cui questi appaiono distinti. In tabella 1b è riportata la risoluzione calcolata per diverse aperture attraverso la regola del pollice (detto criterio di Dawes): sep = 116 D (1) dove sep è la separazione in secondi d'arco e D è il diametro della lente principale in mm. Questi due parametri, magnitudine limite e risoluzione, debbono essere sempre noti per il proprio strumento in quanto servono per sapere se un determinato oggetto è visibile oppure no con lo strumento Tipologie di binocoli I binocoli si distinguono in primo luogo per il tipo di costruzione ottica e meccani Le due categorie principali sono: con prismi di porro e con prismi a tetto. In gura 2 è mostrata la dierenza costruttiva. Non esiste un tipo più indicato dell'altro ma in astronomia, per quanto detto prima, si cerca sempre un diametro maggiore della lente principale e questo obbliga all'uso di una costruzione con prismi di porro. Il binocolo è composto da quattro parti principali: gli obiettivi (lenti primarie), i tubi ottici (con sistema di messa a fuoco e correzione diottrica), i prismi e gli oculari Test e messa a fuoco del binocolo La scelta del binocolo è materia complicata e dipende molto da cosa si vuole osservare. Un binocolo non deve essere necessariamente costoso, purchè faccia quello che deve fare e sia privo di grossolani difetti ottici. Nella scelta di un binocolo, anche uno economico, è molto importante vericare che non ci siano disallineamenti nelle due immagini. In gura 3a sono riportati due disallineamenti tipici che si osservano inquadrando un oggetto (ad esempio il bordo di un tetto) tenendo il binocolo leggermente lontano dagli occhi. Benchè un piccolo disallineamento verticale (al centro in g. 3a) sia tollerabile, una inclinazione non lo è aatto. Un difetto di questo tipo può obbligare il cervello a correggere l'immagine e quindi dare un forte mal di testa dopo qualche minuto di osservazione.

3 1.2 L'uso del binocolo in astronomia 3 Fig. 2: Tipologie di binocoli. L'uso del binocolo prevede alcuni aggiustamenti tra cui la messa a fuoco. In gura 3b è mostrata la sequenza di operazioni da compiere per mettere a fuoco correttamente un binocolo. Queste consistono in: 1. Impostare la distanza interpupillare aprendo o chiudendo le due parti; 2. Usando solo la parte sinistra mettere a fuoco su un oggetto usando la vite centrale; 3. Inne mettere a fuoco la parte destra usando la correzione diottri La correzione diottrica è la possibilità di ruotare uno o entrambi gli oculari indipendentemente dal sistema di messa a fuoco principale. Questa è necessaria per chi ha difetti visivi e deve compensare, ad esempio, la miopia di un solo occhio. 1.2 L'uso del binocolo in astronomia La scelta del binocolo per astronomia è dettata da alcuni fattori: il tipo di oggetti che si vuole osservare, il peso e l'ingombro dello strumento e la postazione di osservazione che si ha a disposizione. Strumenti molto grandi ed ingombranti normalmente pesano anche molto, per usarli è necessario un supporto stabile (ad es. un treppiedi) e non permettono facili spostamenti. Strumenti di piccole e medie dimensioni, al contrario, possono essere usati anche senza supporto (anche se è sempre raccomandato) e sono facilmente trasportabili. In più il ridotto peso stanca di meno le braccia durante una sessione di osservazione. Ovviamente il compromesso deve essere tra peso, ingombro, praticità e potenza ottica! In tabella 2 riportiamo le caratteristiche di alcuni tra i principali binocoli ad uso astronomico, in base a queste caratteristiche ognuno può scegliere il più adatto alle sue esigenze. Per quanto riguarda il peso c'è una regola da seguire. Benchè sia sempre raccomandato l'uso di un treppiedi o di un altro tipo di supporto, alcuni binocoli di piccole dimensioni possono essere usati senza, in particolare se si adoperano anche per osservazioni diurne. I binocoli con peso superiore ad 1 però necessitano quasi tutti di un supporto adatto per un uso prolungato Cura e mantenimento Se un binocolo viene usato con attenzione può durare tutta la vita. L'importante è seguire poche semplici regole. Quando si passa da un ambiente freddo ad uno caldo e umido (ad esempio rientrando in casa dopo un'osservazione) si può formare della condensa sulle lenti: è importante non rimuoverla con panni o spugne, ma lasciarla evaporare naturalmente senza porre sul binocolo i tappi delle lenti. Questi tappi però devono essere sempre tenuti sulle lenti quando il binocolo non è in uso, per prevenire l'accumulo di polvere. Questa non va mai eliminata troppo di frequente (meglio un pò di polvere che una lente graata) e quando necessario va fatto usando un getto d'aria delicato (non bombolette) o un pennellino morbido. Se necessario è possibile usare un liquido per lenti fotograche e un apposito panno per rimuovere macchie o altro sporco.

4 4 1 Gli strumenti ottici: il binocolo (a) Fig. 3: I difetti di costruzione meccanica che danno disallineamenti nell'immagine sono da evitare. Difetti di costruzione e messa a fuoco del binocolo. (b) Messa a fuoco del binocolo. Benchè un piccolo disallineamento verticale (al centro) sia tollerabile, una inclinazione non lo è a atto. Modello Descrizione 8 20 Peso Binocolo tascabile, utile per uso occasionale durante il giorno. Poco luminoso 450 g 710 g per l'uso in astronomia, è in grado di mostrare i crateri lunari e molte più stelle di quelle visibili ad occhio nudo. Uno strumento piccolo e leggero, utile da portare durante una passeggiata Un buon strumento: leggero e molto versatile. Di notte mostra molte stelle in zone dove ad occhio nudo non se ne vedono ed è in grado di mostrare i più brillanti oggetti di profondo cielo. Uno strumento leggero che può essere usato senza supporto Spesso de nito come il binocolo ideale per astronomia: fornisce un'immagine davvero brillante con un ampio campo. Buono per osservare oggetti poco luminosi ma di grandi dimensioni, come i grandi ammassi stellari e le grandi nebulose. L'ampio campo è utile per trovare oggetti da osservare in seguito con un telescopio. Ottimo per osservare il suolo lunare. Uno strumento ottimo per iniziare, meglio se accoppiato ad un treppiedi Lo strumento di base per molti astro li. Ha un buon compromesso tra ingrandimento e apertura. Leggermente pesante per un uso prolungato senza treppiedi ma utile anche per osservazioni diurne Buono per osservare le stelle e per osservazioni da aree con elevato g inquinamento luminoso. Riesce a mostrare ancora i più brillanti oggetti di profondo cielo ma il ridotto campo lo rende meno utile per la localizzazione Il binocolo per gli astro li. Troppo pesante ed ingombrante per essere usato senza un supporto ma ottimo per ottenere immagini dettagliate delle stelle e di molti oggetti di profondo cielo. Mostra dettagli della Luna e dei pianeti, spesso usato in coppia con un telescopio Binocolo di grandi dimensioni, troppo pesante per essere usato senza un robusto treppiedi. La grande apertura permette di osservare anche oggetti molto deboli. L'elevato ingrandimento permette di osservare la Luna e i pianeti con notevole dettaglio. Uno strumento per l'astro lo con esperienza. Tab. 2: Caratteristiche di diversi tipi di binocolo ad uso astronomico. costruttore. Il peso è una stima e varia in base al

5 5 2 L'osservazione della Luna La Luna, il nostro satellite naturale, è senza dubbio il primo oggetto verso cui si può puntare un binocolo. Immediatamente balzano agli occhi delle immagini meravigliose e ci si rende davvero conto del fatto che la Luna è composta da valli, montagne, altipiani e crateri. La Luna presenta delle fasi (g. 4a), ovvero non è sempre visibile completamente dalla Terra. Conoscere il calendario e le fasi lunari è molto importante per pianicare un'osservazione. Un almanacco permette di trovare tutti i dati necessari. Non è consigliabile osservare la Luna quando è piena, almeno non solo. In ogni sua fase la Luna permette di osservare le sue caratteristiche topograche sempre sotto luci diverse, in quanto il Sole illumina con angoli diversi la sua supercie. Un buon atlante o una mappa topograca sono necessari per familiarizzare con il suolo lunare e per orientarsi durante l'osservazione. Benchè noto lo ripetiamo: la Luna ci mostra sempre la stessa faccia o lato, in quanto il suo periodo di rotazione è in sincrono con il suo periodo di rivoluzione, un moto comune a molti altri satelliti naturali di altri pianeti. (a) Fasi lunari. (b) Coordinate selenograche. Fig. 4: Le fasi lunari e le coordinate selenograche. 2.1 Topograa lunare Il suolo lunare è costellato di formazioni rocciose; vi si riconoscono crateri, valli, montagne e altopiani. I nomi di queste formazioni (disponibili su atlanti e mappe) sono solitamente in latino (come per i grandi piani detti maria) oppure riportano il nome dello scopritore o di qualche famoso personaggio che ha legato il suo nome alla Scienza. Il posizionamento sulla Luna di una determinata formazione (cratere, valle o montagna) avviene tramite le sue coordinate dette selenograche: per la Luna, secondo la convenzione dell'iau l'ovest si trova verso l'oceanus Procellarum e l'est verso il Mare Crisium. Per coordinata selenograca si intende una delle due coordinate, la latitudine e la longitudine, espresse entrambe in gradi, utilizzate per identicare univocamente la posizione di un punto sulla supercie della Luna (g. 4b): la latitudine selenograca indica la posizione a nord o a sud dell'equatore lunare (di latitudine 0 ); è positiva verso Nord (verso il cratere Plato) e negativa verso Sud (verso il cratere Tycho). la longitudine selenograca indica la posizione a est o ad ovest rispetto al meridiano centrale della Luna (di longitudine 0 ); aumenta verso Est (verso il Mare Crisium): è 90 al bordo esterno (o lembo medio) Est della Luna, 180 nella posizione opposta alla Terra, 270 al bordo esterno Ovest, e arriva 360 al meridiano centrale.

6 6 Riferimenti bibliograci il meridiano centrale è la linea di longitudine che passa per il punto medio centrale del disco lunare visibile, ossia il punto di metà della Luna, come si vede dalla Terra. La topograa lunare comprende diverse formazioni: Terrae e Maria L'emisfero visibile della Luna mostra due tipi di terreno: le pianure scure ( maria) e le terre chiare o altopiani (terrae). Le terrae coprono buona parte della supercie lunare e sono crivellate di crateri da impatto. Queste formazioni costituiscono la parte più antica della crosta lunare. I maria sono formazioni più recenti dovute alla fuoriuscita di magma dall'interno della Luna a seguito di una frattura causata dall'impatto di piccoli asteroidi. Crateri da impatto Sull'emisfero visibile della Luna ci sono crateri con diametro maggiore di 1 Km, mentre quelli con diametro maggiore di 100 km sono 234. In generale, i crateri da impatto si formano quando un asteroide cade sulla supercie di un corpo celeste. Il numero di crateri in una determinata zona è legato all'età della formazione, formazioni più antiche (le terrae) sono sature di crateri da impatto, mentre formazioni più recenti (i maria) sono quasi sgombre da crateri. La morfologia di un cratere dipende dal diametro: crateri più piccoli hanno la forma di una scodella, mentre crateri più grandi presentano un picco al centro. Queste dierenze sono dovute al processo che porta alla formazione del cratere. Crateri vulcanici Alcuni piccoli crateri sono causati da vulcanismo e non da impatti. Sono solitamente più piccoli e con pareti esterne molto ripide e pareti interne più dolci (al contrario dei crateri da impatto) e presentano una bassa erosione da micrometeoriti. Raggi lunari Sono spesso ben visibili anche a piccoli ingrandimenti e si irradiano a partire da un cratere. Questi sono dovuti alla rottura della crosta a seguito di un grande impatto e al successivo deposito di materiale espulso dall'impatto stesso. Alcuni complessi di raggi coprono quasi metà della supercie lunare. Catene montuose Le più grandi strutture da impatto sono circondate da anelli concentrici di montagne ( montes). Questi però non sono frutto degli stessi processi che hanno generato le montagne terrestri, bensì sono dovuti all'impatto di grandi asteroidi. Le catene sono spesso dislocate attorno a maria, dove la fuoriuscita di magma non è riuscita a superare il dislivello di quota tra bacino d'impatto e bordo rialzato. Spesso hanno i nomi degli analoghi terrestri come Montes Appenninus e Montes Alpes. 2.2 Quando e cosa osservare In gura 5 sono mostrate le formazioni osservabili sulla Luna nelle diverse fasi di Luna crescente: Fig. 5a Maria della Luna. 1: Oceanus Procellarum; 2: Mare Imbrium; 3: Mare Humorum; 4: Mare Nubium; 5: Mare Serenitatis; 6: Mare Tranquillitatis; 7: Mare Nectaris; 8: Mare Fecunditatis; 9: Mare crisium. Fig. 5b Luna crescente (prima falce). 1: Mare Crisium; 2: Langrenus; 3: Petavius. Fig. 5c Luna crescente. 1: Hercules, Atlas; 2: Palus Somni, Proclus; 3: Theophilus, Cyrillus, Catharina. Fig. 5d Primo quarto. 1: Montes Caucasus; 2: Aristillus; 3: Montes Apennine; 4: Hipparchus, Albategnius. Fig. 5e Gibbosa crescente. 1: Plato; 2: Sinus Iridum; 3: Copernicus; 4: Bullialdus; 5: Tycho. Fig. 5f Con la Luna piena molti crateri sono dicili da vedere a causa della forte illuminazione, inoltre non proiettano ombre. Ad ogni modo la dierenza di tonalità tra Terrae e Maria è ben visibile. 1: Aristarcus; 2: Kepler; 3: Grimaldi; 4: Schickard; 5: Mare Frigoris; 6: Mare Vaporum; 7: Sinus Medii. Come abbiamo precedentemente detto e come si può osservare dalle immagini proposte l'osservazione visuale della Luna non può essere limitata alla fase di plenilunio. L'osservazione, l'individuazione e la descrizione delle diverse formazioni può essere portata avanti sfruttando l'intero ciclo lunare, perchè in ogni fase la Luna ci orirà sempre un dettaglio diverso dello stesso oggetto. Riferimenti bibliograci [1] A complete manual of Amateur Astronomy - Tools and Techniques for Astronomical Observations - P. Clay Sherrod, Thomas L. Koed - Dover Publications, ISBN: [2] Practical Astronomy, Storm Dunlop, PHILIP'S [3] Stargazing with binoculars, R. Scagell, D. Frydman, PHILIP'S [4] Conoscere e osservare la Luna, dal disegno al CCD, Manuale della sezione Luna dell'uai, allegato a l'astronomia n 237 dicembre 2002 (

7 7 Riferimenti bibliogra ci (a) (c) (e) Luna piena: maria Luna crescente Gibbosa crescente Fig. 5: (b) Luna crescente (prima falce) (d) (f) Primo quarto Luna piena Formazioni osservabili sulla Luna nelle diverse fasi di crescenza.