Come sono fatti e come funzionano i telescopi?

Un telescopio è uno strumento ottico che, attraverso l'uso di lenti o specchi, raccoglie la luce e la concentra in un punto, permettendo di visualizzare immagini di oggetti dello spazio profondo che  altrimenti non riusciremmo a vedere ad occhio nudo. Grazie alla sua capacità di catturare anche la luce molto debole emessa da stelle, pianeti o nebulose, il telescopio è in grado di presentare queste immagini ingrandite agli occhi umani.

Come funzionano i telescopi

Per comprendere il funzionamento dei telescopi, possiamo chiederci perché non riusciamo a leggere la scritta su una moneta a occhio nudo se la moneta si trova a 20 metri di distanza. La risposta è semplice: l'oggetto non occupa lo spazio sufficiente sulla retina per permettere al nostro cervello di elaborare l'immagine e renderla leggibile. Per fare ciò, dobbiamo utilizzare delle ottiche (come binocoli o cannocchiali), che ingrandiscono l'immagine, come fa una lente d'ingrandimento che "zooma" le lettere stampate su un libro.

Le ottiche, proprio come il nostro occhio, catturano la luce che emana l'oggetto che stiamo osservando, poiché la luce è un'onda elettromagnetica che viaggia a una determinata velocità (300.000 km/s). Pertanto, i telescopi catturano la luce che viaggia nello spazio e la indirizzano verso un piano chiamato piano focale, dove le onde che compongono la luce si concentrano per formare un'immagine ingrandita dell'oggetto che stiamo osservando.

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Un telescopio, a seconda della curvatura dello specchio o della forma delle lenti, ha una lunghezza focale, che è la distanza tra il piano focale e dove appoggiamo l’occhio e questo determina un fattore di ingrandimento certo. Però, per osservare l'immagine in un telescopio, bisogna utilizzare un oculare. Questo funziona come una lente d'ingrandimento, che ingrandisce l'immagine.

Le proprietà dei telescopi

La capacità di un telescopio si misura su due proprietà principali: quanto è in grado di raccogliere la luce e quanto può ingrandire l’immagine. 

La capacità di un telescopio di raccogliere la luce – tecnicamente detta apertura – è direttamente correlata al diametro della lente o dello specchi. Quindi maggiore è l'apertura, maggiore sarà la luce che il telescopio raccoglie e mette a fuoco, più dettagliata risulterà l’immagine finale. Se immaginate la luce come tante gocce di pioggia che cadono e il telescopio come il secchio che la deve raccogliere, capite che più è grande il diametro del "secchio" (cioè dell’ottica) più "acqua" (cioè luce, ovvero informazione) riuscirà a catturare.

Come fa il telescopio a ingrandire l’immagine?

L’ingrandimento del telescopio dipende unicamente dalla lente oculare, che è la lente dove appoggiamo l’occhio per osservare il soggetto. Di oculari ne esistono di diversi tipi e hanno dei rapporti di ingrandimento che permettono letteralmente di zoomare l’immagine. Quindi, utilizzando oculari diversi possiamo avere ingrandimenti diversi con lo stesso telescopio. Questo ci fa capire che la caratteristica più importante è l'apertura, perché permette di catturare più luce possibile e quindi riprodurre immagini molto luminose.

I tipi di telescopio

Esistono due tipi di telescopi: il telescopio rifrattore che usa ottiche composte da lenti, e il telescopio riflettore che usa ottiche composte da specchi.

Entrambi i tipi di telescopio fanno esattamente la stessa cosa, ma in modi completamente diversi. Vediamo come funzionano.

Telescopio Rifrattore

Il telescopio rifrattore è quello più conosciuto ed è composto da un lungo tubo che ha la funzione di mantenere, alla giusta distanza tra di loro, sia la lente dell’obiettivo che la lente oculare, ovvero una lente che prende la luce concentrata nel punto di fuoco e la rende visibile ai nostri occhi. Questa configurazione è la più semplice per un telescopio, ma ha un grande svantaggio: la dimensione della lente. Eh sì! Perché se vuoi vedere davvero lontano hai bisogno di un obiettivo grande e potente; e un obiettivo grande può essere molto pesante. Per questo in commercio si trovano telescopi rifrattori che al massimo raggiungono il diametro di 10 cm. Tuttavia i rifrattori hanno una buona risoluzione, abbastanza alta da distinguere bene i dettagli della Luna o dei pianeti vicini, mentre è meno utile per osservare oggetti deboli del cielo profondo come galassie e nebulose.

Telescopio Riflettore

Un telescopio riflettore è composto sempre da un tubo, ma con una configurazione un po’ diversa. Questi tipi di telescopi hanno uno specchio primario che è curvo e si trova alla base del tubo del telescopio, mentre subito sopra ne è presente uno secondario, che è piatto e posizionato tipicamente in diagonale. Quando entra la luce all’interno del telescopio, viene convogliata dallo specchio primario verso il secondario, che a sua volta la riflette verso la lente oculare permettendoci di vedere gli oggetti che stiamo osservando. I riflettori, a differenza dei rifrattori, possono avere specchi molto grandi o uno specchio formati da più specchi. Inoltre, l'utilizzo di specchi permette prestazioni ottiche migliori (cioè immagini con meno difetti) e una minore quantità di luce assorbita dalle ottiche stesse. Ecco perché i telescopi riflettori possono avere diametri molto ampi.  Infatti questa configurazione viene utilizzata nei maggiori osservatori astronomici a terra (come il Very Large Telescope in Cile) e nei telescopi spaziali come Hubble (d=2,4 metri) e James Webb (d=6,5 metri).

Ma in Italia ci sono dei telescopi?

Sì e ce ne abbiamo di belli grandi. Quello più grande presente sul territorio nazionale è il Telescopio Copernico del diametro di 1,82 metri di tipo riflettore, che si trova ad Asiago nella Stazione di Cima Ekar. Ma il telescopio italiano più grande in assoluto si trova fuori dalla nostra nazione, presso l’Osservatorio del Roque de los Muchachos nelle isole Canarie. Si chiama Telescopio nazionale Galileo (TNG) e ha un diametro pensate di 3,58 m.