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Aplicabilidade de ampliações em um telescópio astronômico

A ampliação é o parâmetro mais incompreendido dos telescópios, e não apenas dos iniciantes. Os novos usuários do telescópio geralmente assumem que uma ampliação maior fornece um resultado melhor. Mas eles descobrem rapidamente que esse raramente é o caso, e mesmo vice-versa, uma ampliação menor quase sempre dá uma imagem melhor.

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Observações do planeta, Sochi, 600 metros acima do nível do mar. (Foto: K. Radchenko)

Por que um grande aumento nem sempre é bom?


Existem várias razões pelas quais um grande aumento pode não ser preferível. A suposição usual dos novos astrônomos amadores é que, como estamos tentando observar objetos muito distantes, queremos aumentá-los um pouco para aproximá-los. Mas a maioria dos objetos no céu noturno, apesar de estarem muito distantes, parece muito grande. Por exemplo, a nebulosa de Órion parece mais do que o dobro do tamanho da lua cheia e a galáxia de Andrômeda parece seis vezes maior. Embora Andrômeda esteja 70 trilhões de vezes mais distante da lua, também é 420 trilhões de vezes maior que o nosso companheiro! Uma grande ampliação fornece um pequeno campo de visão, o que significa que um objeto grande pode não caber no campo de visão do telescópio.

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Vista da galáxia de Andrômeda: à direita, com uma ampliação maior, mas toda a galáxia de Andrômeda só pode ser vista no modo de baixa multiplicidade - à esquerda.Uma

outra razão pela qual a ampliação não deve ser aumentada é devido ao brilho da imagem. A lei malsucedida da física diz que, quando a ampliação dobra, a imagem se torna quatro vezes menos brilhante. A maioria dos objetos celestes é muito fraca, portanto, não é recomendável torná-los mais escuros do que o necessário. É por isso que a coisa mais importante em um telescópio é a abertura (diâmetro da lente), não a ampliação. O brilho é a chave para as observações astronômicas.

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Imagem da nebulosa de Orion: ampliada à direita, mas também mais escura do que em baixa ampliação - à esquerda

Alguns objetos, no entanto, são pequenos e brilhantes e, portanto, podem suportar grandes ampliações. Os planetas se enquadram nessa categoria. Júpiter, apesar de ser o maior planeta do nosso sistema solar, está longe o suficiente (644 milhões de quilômetros). E é visível como 1/36 do tamanho da lua cheia. No entanto, Júpiter é mais brilhante do que qualquer estrela no céu. Tais grandes aumentos funcionam bem em Júpiter, Saturno, Marte e outros objetos brilhantes, como a Lua.

Quanto é muito?


Então, por que não aumentar Júpiter tanto quanto queremos? Se ele parece melhor nos anos 200 do que nos anos 50, ele não deveria parecer melhor nos anos 600 ou 1000? Não, e há duas razões para isso.

O primeiro está conectado ao próprio telescópio. O brilho de um objeto depende do tamanho do telescópio e da ampliação. Quanto mais luz você puder coletar (quanto maior a área da lente, que depende do diâmetro), mais poderá aumentar a ampliação do instrumento antes que a imagem fique muito escura. Além disso, a resolução, ou os menores detalhes que podem ser vistos, também depende do tamanho do diâmetro da lente. Isso significa que há um limite superior teórico de quanto o telescópio pode aumentar antes que a imagem fique desbotada e muito embaçada. Isso é determinado por uma equação muito simples:

Ampliação máxima do telescópio = D x 2
D - diâmetro da lente em mm

Por exemplo, um telescópio de 75 mm possui uma ampliação teórica máxima de 150x. Um telescópio de 150 mm pode ampliar 300 vezes e um telescópio de 200 mm 400 vezes. No entanto, esse é estritamente um máximo teórico, porque o próprio telescópio não é o principal fator limitante.

O fator limitante usual na ampliação máxima é a atmosfera da Terra. Como precisamos olhar através da atmosfera para ver qualquer coisa no espaço, quanto mais aumentamos os objetos celestes que estamos olhando, mais aumentamos o impacto negativo da atmosfera. E se a atmosfera for turbulenta, essa turbulência tenderá a desfocar a imagem. A estabilidade da atmosfera é chamada de condições de observação. Quando a visibilidade é boa, a atmosfera é estável e a imagem parece muito clara. Quando a visibilidade é baixa, a atmosfera é muito turbulenta e a imagem parece embaçada. Em uma noite de baixa visibilidade, mesmo um bom telescópio não pode fornecer mais detalhes na imagem.

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Júpiter em excelentes condições de visibilidade

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Júpiter em condições de baixa visibilidade

O limite superior real de ampliação, não importa o tamanho do telescópio, é, em média, de 250 a 300 vezes por noite. Em uma noite ruim, você não pode exceder 100-150x. Observe que as condições de observação e a transparência (pureza da atmosfera) não são as mesmas. Muitas vezes, as noites claras e muito escuras têm más condições de visibilidade, enquanto as noites nubladas com baixa transparência geralmente oferecem excelente visibilidade. Isso é causado pelo fato de que nas camadas superiores da atmosfera o vórtice flui, estragando a imagem, diminui.

Bem, se muito é ruim, que tal uma baixa ampliação?

Uma ampliação menor fornece um campo de visão mais amplo e uma imagem mais clara. No entanto, assim como existe um aumento muito grande, existe um aumento mínimo. A ampliação mínima é determinada pela pupila de saída do sistema do telescópio. A pupila de saída é o diâmetro de um raio de luz emergindo da ocular. Quanto maior o raio, mais brilhante a imagem. Pelo menos até o diâmetro da pupila de saída do telescópio não exceder o diâmetro da pupila do olho do observador.

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Tamanhos diferentes de alunos de saída. A grande pupila de saída à direita é mais larga que a pupila do olho do observador.

Se a pupila de saída for mais larga que a pupila do olho do observador, o brilho da imagem desaparecerá. O efeito é exatamente o mesmo que limitar a abertura do telescópio (abertura). O tamanho da pupila do observador depende se o observador está adaptado ao escuro e quantos anos ele tem (o tamanho máximo da pupila diminui com a idade). Uma pupila típica de adaptação escura tem 7 mm de diâmetro. Os olhos dos observadores mais velhos só podem abrir 5 ou 6 mm. Supondo que o tamanho padrão da pupila humana no escuro seja 7 mm, existe uma equação simples para ampliação

mínima : Ampliação útil mínima = D / 7
D - diâmetro da lente em mm

Ampliação ideal


O segundo problema é que diminuir a ampliação reduz a escala e os detalhes da imagem. A melhor resolução do olho humano é alcançada usando o menor diâmetro da pupila de saída do instrumento. Experimentos observacionais geralmente descobrem que, para a observação de objetos no espaço profundo, a melhor imagem pode ser vista com uma pupila de saída de 2 mm a 3 mm. Isso será um aumento de 35-50 vezes em um telescópio de 100 mm, 70-100x em 200mm e 120-175x em 350mm. Uma ampliação menor pode ser necessária para cobrir todo o objeto grande em um campo de visão. Mas quando você tenta observar pequenos detalhes em uma galáxia, nebulosa ou em um aglomerado globular de estrelas, as ampliações médias podem ser ideais.

Para visualizar os planetas, você pode usar uma multiplicidade maior. Obviamente, todo objeto, telescópio e observador é único, portanto certas ampliações podem ser melhores para determinadas combinações. A maioria dos astrônomos tem três oculares - uma grande, uma média e uma baixa - para cobrir várias condições de observação. Geralmente eles variam de 50x a 250x, pois abrangem tudo, desde um amplo campo até alta multiplicidade. Um grande aumento pode ser útil para grandes noites, mas provavelmente será uma ocular que raramente é usada. Menos energia pode ser útil para campos de visão mais amplos.

Veja a calculadora de ampliação para determinar a ampliação de qualquer combinação de ocular e telescópio.

Espero que este artigo seja útil para alguém!
Céu limpo e observações bem sucedidas!

Konstantin Radchenko, editor-chefe do grupo Open Astronomy .

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