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BINÓCULOS, TELESCÓPIOS E FOTOGRAFIA

No século VII, os árabes instalaram observatórios em Bagdá, Cairo, Damasco e outros centros importantes, e construíram quadrantes e torqueti, idealizados por Ptolomeu, assim como ampulhetas, astrolábios e esfera armilares. Quando conquistaram a Espanha no século XI, os árabes estabeleceram observatórios nestes novos centros, de modo que a astronomia passou para a Europa sem interrupção.

A maioria dos historiadores aceita que o primeiro telescópio foi construído pelo holandês Hans Lippershey, em 1608, na cidade de Middlesburg, Holanda. Galileo construiu o seu próprio telescópio, com aumento de 3 vezes, em 1610. Em seguida construiu outros instrumentos, o melhor com 30 vezes de aumento. Estes telescópios eram refratores, com lentes como o grande telescópio construído por William Herschel.

Depois de uma primeira fase de observação a olho nu, a evolução natural para um astrônomo amador é a aquisição de um binóculos. Em Astronomia mais do que ampliar muito as imagens é preciso vê-las. Assim é muito mais importante o poder de captação de luz de um instrumento do que a capacidade de ampliações elevadas. Como referência podemos considerar como um bom binóculo do tipo 7 x 50 ou 10 x 50, isto é, tem lentes com 50 mm de diâmetro e ampliam 7 ou 10 vezes. Com este instrumento já é possível ver estrelas onde os olhos não viam nada. Posteriormente, com o aprendizado e conhecendo o céu pode-se partir para outros binóculos, como o 25X100, que é um ótimo binóculo para cometas, variáveis, etc...

Os binóculos devem, para astronomia, ter uma relação entre o diâmetro da lente e seu aumento. Quanto maior o numero desta relação, mais luz entrará na retina dos olhos, portanto, um maior número de objeto podem ser observados. Esta relação chama-se pupila de saída, e consegue-se esse número dividindo o diâmetro da objetiva pela magnificação.

Ex: em um binóculo 7x50, se dividimos 50 por 7 obtemos a pupila de saída 7,1mm. Se for um 8x40 a pupila de saída será 5mm. E um 10x50 a pupila também será 5mm.

No Homem a pupila tem um diâmetro de 2 a 4mm durante o dia e 5 a 9mm no escuro. Se obtêm imagens mais claras quando a pupila de saída do binóculo é igual ou próxima a dos olhos.

Existe também, o binóculo infra-vermelho que permite a visão em situações de baixíssima luminosidade. Possui um intensificador de imagens que amplifica a luz e a imagem é projetada em uma pequena tela situada na frente da ocular. O resultado é uma imagem esverdeada devido ao tipo de fósforo utilizado nesta tela. Geralmente possui baixa magnificação, entre 3 e 6 vezes.

Basicamente, podemos dizer que um telescópio é um instrumento óptico que permite ampliar as imagens observadas. De modo geral, os telescópios são constituídos por dois sistemas ópticos: a objetiva e a ocular.

• A objetiva tem como finalidade receber a luz que vem do objeto observado, formando uma imagem (a imagem primária).

• A ocular, é a lente que amplia a imagem primária que vem da objetiva.

A parte mais importante do telescópio é a objetiva. É da sua qualidade que vai fazer que a imagem observada seja bem definida, nítida e bem contrastada. Uma objetiva de má qualidade vai sempre produzir, independentemente da qualidade da ocular, uma imagem má.

O diâmetro da objetiva de um telescópio (abertura) determina a quantidade de luz que o aparelho vai receber. Como a área de um circulo é medida pela fórmula A=p*R², um telescópio que tenha o dobro da abertura que outro telescópio, recebe 4 vezes mais luz, enquanto que um com uma abertura três vezes maior recebe 9 vezes mais luz.

Existem diversos tipos de telescópios. Quanto ao tipo de objetiva, classificam-se em Refratores, Refletores e Catadióptricos.

Telescópios refratores

Nos telescópios refratores, a objetiva é constituída por uma lente convergente. A luz atravessa a objetiva e a imagem forma-se por refração na ocular.

Os telescópios refratores usam uma lente de vidro como sua objetiva.

Os pequenos telescópios vendidos nas lojas são refratores.

Vantagens de um telescópio refrator

• os telescópios refratores são robustos. Depois do alinhamento inicial, é mais resistente ao desalinhamento do que os telescópios refletores.

• a superfície de vidro dentro do tubo está selada, de modo que ela raramente precisa de limpeza.

• uma vez que o tubo é isolado, os efeitos de variações de temperatura são eliminados. Isto significa que as imagens mais estabilizadas.

Desvantagens de um telescópio refrator

• todos os telescópios refratores sofrem de um efeito chamado aberração cromática (distorção ou desvio da cor).

• a luz ultravioleta não passa de modo algum através das lentes.

• à medida que a espessura da lente aumenta, a luz que passa através das lentes diminui.

• é difícil fazer uma lente de vidro sem imperfeições e com uma curvatura perfeita em ambos os lados da lente.

Telescópios refletores

Nestes telescópios, a objetiva é um espelho côncavo. Como o espelho fica de frente para a imagem, a imagem primária é refletida por um segundo espelho (espelho secundário) para a ocular.

Um telescópio refletor ou Newtoniano usa dois espelhos que aumentam o que é visto.

Vantagens de um telescópio refletor

• não sofrem aberração cromática porque todos os comprimentos de onda serão refletidos pelo espelho do mesmo modo.

• os telescópios refletores são mais baratos de fazer do que os refratores do mesmo tamanho.

• como a luz é refletida pela objetiva, em vez de passar através dela, somente um lado da objetiva precisa ser perfeito.

Desvantagens de um telescópio refletor

• é fácil colocar a óptica fora de alinhamento.
• o tubo do telescópio refletor é aberto para o lado de fora e a óptica precisa de freqüente limpeza.
• um espelho secundário freqüentemente é usado para redirecionar a luz para um ponto de visão mais conveniente. Este espelho e o seu suporte podem produzir efeitos de difração: objetos brilhantes com "pontas" (efeito "christmas star").

Telescópios catadióptricos

Neste tipo de telescópios, a objetiva é formada por uma lente associada a um espelho. Para igual abertura, são mais caros que os telescópios de Newton, mas mais baratos que os refratores. São muito compactos, possuindo menos de metade do comprimento de um refrator de Newton.

O espelho primário é um espelho côncavo, de curvatura esférica. Como os espelhos de curvatura esférica têm certas deficiências de convergência, sobretudo quando a curvatura é muito pronunciada, essas deficiências têm de ser corrigidas através de lentes corretoras.

O que eu posso ver com um telescópio?

Existem telescópios mais curtos e outros mais compridos. Isto afeta a observação dependendo da distância focal do telescópio (dada pelo fabricante). Assim, por exemplo, a imagem primária da lua cheia, se a distância focal for de 600 mm, terá o diâmetro de 5,2 mm; se for de 1200 mm terá o diâmetro de 10,4 mm.

É comum vermos telescópios de 66 mm de abertura no mercado em que está escrito "AMPLIA 450X". Isto é um erro comum, avaliar o telescópio pela quantidade de vezes que amplia. Os telescópios possuem aquilo que se chama de poder separador (resolução), sendo uma das características mais importantes. Portanto, quanto maior for a abertura de um telescópio, maior será o seu poder separador (desde que tenha uma boa ótica e esteja bem alinhado). E ainda temos que levar em conta outros fatores, tais como a transparência do céu, a poluição luminosa, etc.

Geralmente, costuma-se calcular a ampliação máxima de um telescópio, dividindo a sua abertura por 25 (em mm) e multiplicando por 50. Ex: um telescópio de 200 mm, nas melhores condições (muito raro), ampliará no máximo 200/25*50 = 400X. Mas como o céu quase nunca está estável o suficiente, geralmente não se consegue a ampliação máxima do telescópio. É muito mais agradável observar (por exemplo) uma nebulosa com um telescópio de 200 mm a 250X do que a 400X, pois a imagem vai ser muito mais luminosa (a imagem de 400X é maior, mas foi criada com a mesma luz, logo é mais escura), com maior contraste e revela mais detalhes.

Dependendo da abertura do telescópio, pode-se ver as crateras da Lua, o Sol e as manchas solares (tomando as devidas precauções), Mercúrio (apenas como um globo apresentando as diversas fases), Vênus (que devido à sua atmosfera dificilmente se vê pormenores do solo), Marte (sendo visíveis as calotas polares e manchas, e a partir de um telescópio de 100 mm permite observar detalhes do solo), Júpiter (e as suas faixas, e com instrumentos maiores, suas 4 maiores luas), Saturno e os seus anéis (um anel para instrumentos com baixa abertura (ex.66 mm)), Urano como um pequeno globo esverdeado (sendo necessário aberturas superiores a 150 mm e ampliações de 300X), Netuno e Plutão são visíveis apenas com telescópios com 200 mm de abertura, e a sua localização requer alguma prática, e mesmo assim, apenas se vêem como globos minúsculos, Cometas, Estrelas duplas, muitas nebulosas e galáxias, e muitos outros objetos.

É preciso ter em conta que mesmo o instrumento mais potente só pode fazer aquilo que as condições atmosféricas deixam. Numa noite ruim (que são mais freqüentes do que se pensa) nenhum instrumento consegue fazer milagres.

Astrofotografia

É comum para o astrônomo amador querer registrar suas observações através da fotografia. Normalmente, os primeiros resultados não são satisfatórios, porque a imagem vista através da ocular de um telescópio não é a mesma impressionada no filme. Depois de algum tempo e prática, é possível conseguir imagens de objetos que estão distantes a milhões de anos-luz da Terra.

Sem dúvida, as câmeras digitais CCD melhoram bastante campos chaves da Astrofotografia. Mas curiosamente, olhando as "galerias" fotográficas de revistas especializadas temos provas que as surpreendentes imagens a cores todavia se fazem com a tecnologia dos nitratos de prata.

Fotografando com Câmera Fixa

A astrofotografia com câmera fixa é a forma mais fácil, acessível e simples de iniciar-se no mundo da fotografia celeste. Não é necessário o uso de telescópios, montagens motorizadas nem sistemas guias. Somente com uma câmera reflexa, um tripé e um cabo disparador com trava conseguiremos captar estrelas invisíveis ao olho humano, cometas, meteoros, etc. Ademais, a única coisa que precisamos é um pouco de paciência e um método adequado de trabalho.

Equipamento Necessário:

• Câmera reflexa manual - Com modo de exposição "B" e orifício para acoplar um cabo disparador com trava. As câmeras com obturador eletrônico não são aconselháveis, devido a longa exposição necessária para algumas fotos.

• Objetiva normal (padrão) de 50 mm - Com abertura máxima (nº diafragma) de 1.8 ou menor.

• Cabo disparador flexível com trava, se possível com 50 cm de comprimento.

• Tripé fotográfico - Tem de ser robusto e estável, com cabeça articulável para facilitar a orientação da câmera.

• Pára-sol - Impede a incidência de luzes (faróis de carro, lanterna, etc.) na objetiva, além de proteger a lente do sereno.

• Filme de alta sensibilidade (ISO 800 a 1600).

Tempo Máximo de Exposição:

Devido ao movimento de rotação da Terra, os astros descrevem um aparente movimento circular de Leste a Oeste com centros nos pólos celeste Norte e Sul. É por isso que se passarmos um certo tempo de exposição em fotografias com uma câmera fixa, os astros não apareceram no negativo como pontos, mas sim como traços luminosos mais ou menos longos. A medida que o campo a fotografar se aproxima dos Pólos, o movimento aparente do céu é muito mais lento o que nos permitirá aumentar o tempo de exposição.

Magnitude máxima captada:

A magnitude é dada pela seguinte fórmula:

M = 8,4 + (5 * log D) + (2 * log T) - (Log F) + (2,5 * log (S/800))

Onde:

• M = magnitude limite
• D = abertura da objetiva (em cm), focal/num f.
• T = tempo de exposição (min)
• F = focal da objetiva (cm)
• S = Sensibilidade do filme ISO

Se utilizarmos uma objetiva de 50 mm a f/1.8, um filme de ISO 1000 e uma exposição de 22 segundos, obteremos uma magnitude limite de:

M=8,4+5*log(2,8cm)+2*log(0,36min)-log(5cm)+2,5*log(1000/800) = 9,6

Na tabela abaixo podemos ver as magnitudes limites para diferentes focais, diafragmas, tempos e sensibilidades.

A fórmula anterior é efetiva somente para fotografias de zonas que cercam o zênite em condições de obscuridade muito boas. Devemos levar em conta a absorção atmosférica da luz emitida pelos astros. Em geral se consideram as seguintes perdas de magnitudes:

Focalização da Imagem:

Devemos enfocar a imagem com a maior precisão possível, sempre até o infinito (a ou ¥ no modo de enfoque). Porém, é bom ter cuidado com alguns objetos não se encontram exatamente no infinito, e sim um pouquinho antes.

Outros dados a serem considerados são:

• a estabilidade atmosférica,

• a poluição luminosa,

• a diferença entre a magnitude fotográfica e a magnitude visual, já que os filmes normais não são igualmente sensíveis a todo o espectro, aparecendo as estrelas azuis mais luminosas e as vermelhas com menor magnitude.

Dado importante:

O movimento da Terra faz com que as estrelas se desloquem a 15º/ h em nosso campo visual. Há um limite de exposição além do qual o movimento aparente das estrelas fará com que elas apareçam como um risco; como regra prática dividimos 1000 pela distancia focal de nossa objetiva obtendo o tempo em segundos para a exposição. Assim, com uma objetiva de 50 mm teremos: 1000/50 = 20 seg; para uma teleobjetiva de 135 mm: 1000/135 = +/- 8 seg etc.

Fotografando com Telescópio

Basicamente, existem quatro métodos de fotografar os astros através do telescópio: diretamente no foco, por projeção positiva, por projeção negativa e afocal. Antes de qualquer fotografia, é necessário conhecer alguns dados a respeito do telescópio à ser utilizado:

Poder de resolução: É a capacidade da objetiva ou espelho, de separar dois ou mais pontos muito próximos um do outro. Um telescópio para fins fotográficos, deve ter um poder de separação melhor do que 1 segundo de arco. Este valor pode ser calculado previamente pela fórmula: P= 120"/D, sendo D o diâmetro do espelho em mm.

Abertura relativa: É a razão entre o diâmetro do espelho e sua distância focal: A = D / F.

Luminosidade: É a relação entre a distância focal do espelho e seu diâmetro. Em outros termos vale dizer que a luminosidade é igual ao inverso da abertura relativa: L = D / F. Quanto menor for esta relação, maior será a luminosidade do telescópio.

Em termos de elaboração de espelhos, existem certos limites no valor de L devido às dificuldades em sua confecção. Para fins fotográficos o valor de L deve ficar entre 4 e 8.

Utilizando o foco primário

Este método consiste em acoplar a câmara fotográfica, sem a objetiva, diretamente no porta-ocular (sem ocular) de maneira a impressionar no filme a imagem produzida no foco primário. Com este método pode-se obter uma imagem no negativo, com apreciável aumento, dos objetos de grande diâmetro angular como Sol, Lua, Nebulosas, Aglomerados Estelares e, em condições especiais, até de Galáxias.

Utilizando a projeção negativa

Este método consiste em se colocar um elemento ótico negativo, entre a objetiva do telescópio e o seu plano focal.

Utilizando a projeção positiva

Para usarmos este método, devemos colocar um elemento ótico positivo (ocular) entre o foco primário e o plano do filme, assim podemos obter grandes ampliações diretamente no negativo, dependendo da distância focal da ocular (f) e do afastamento (p) entre o plano do filme e a ocular.

Utilizando o método afocal

Neste método, a ocular é acoplada diretamente na frente da objetiva da câmara fotográfica e todo o conjunto é colocado no porta ocular do telescópio. O sistema afocal proporciona também grandes aumentos da imagem no plano do filme e tem a vantagem de constituir um conjunto compacto, com alinhamento ótico perfeito. De preferência, deve-se usar uma câmara do tipo reflexa, de objetivas intercambiáveis e de fácil adaptação de acessórios.

Tempo de exposição

Pode-se usar a fórmula abaixo para calcular o tempo de exposição fotográfica para objetos pontuais (estrelas simples ou múltiplas).

T = 10 ^{(m + 2 - 5 log D) / 2,5}

onde T é expresso em segundos e D em centímetros, sendo D o diâmetro do espelho.

É aconselhável realizar várias exposições de cada astro com o filme escolhido e em seguida elaborar uma tabela de acordo com os seus melhores resultados.

Filmes coloridos

De modo geral, os filmes coloridos servem para fotografar todos os corpos celestes, principalmente se tratando de nebulosas, onde a presença de hidrogênio, hélio e outros gases emprestam uma coloração variada e exuberante.

Os planetas como Marte, Júpiter e Saturno possuem zonas de coloração diferentes na superfície do planeta e também faixas equatoriais que apresentam aspectos interessantes para fotos coloridas.

Estrelas ou aglomerados estelares são objetos ricos em variação de cores que vão do azul ao vermelho e são facilmente registrados.

Filmes preto e branco

É interessante começar usando um filme preto e branco porque com ele é possível usar filtros para a escolha do melhor contraste, além da revelação do filme ser relativamente simples de ser feita em casa, bastando ter o material químico necessário.

A sensibilidade do filme

Para a escolha do filme deve levar em conta a luminosidade do telescópio, o método a ser empregado e o objetivo a ser fotografado. Com estes elementos pode-se calcular o tempo de exposição.

Quando o aparelho não possui movimento automático de acompanhamento dos astros, e o tempo de exposição calculado for muito grande, deve-se optar por filmes mais sensíveis de modo a reduzir o tempo a um máximo de ½ segundo.

Telescópios com movimento automático permitem exposições de até dezenas de minutos, dependendo de sua precisão e de como são instalados.

Abaixo, algumas sugestões para a escolha de filtros e filmes:

Para fotografar o Sol é recomendável colocar o filtro antes do plano focal do espelho primário do telescópio, devido ao calor concentrado no foco que pode estourar o filtro. A entrada de luz no telescópio deve ser diafragmada para cerca de 118 da abertura total.

O quê fotografar?

Luas extremamente nítidas - Para conseguir imagens nítidas do disco total mediante um telescópio com motor guia, em geral requer exposições inferiores a ½ segundo.

Aproximações lunares - Fazendo um zoom sobre uma pequena área da Lua, consegue-se espetaculares aproximações das crateras com exposições de mais de um minuto a f/10.

Crepúsculos - Não é necessário telescópios nem sistemas de seguimentos, só uma teleobjetiva de pequeno foco, normal, ou lentes de ângulo amplo e uma câmera montada em um tripé. As exposições não tem que durar mais que uns poucos segundos, incluindo os filmes de velocidade 50 ou 100.

Luzes da aurora (aurora boreal) - Todas as auroras salvo as mais excepcionais necessitam de um filme com velocidade 400 e um jogo de lentes f/2 ou f/2,8. Um filme de velocidade mais rápida 800 ou 1.600 ajudará a manter a exposição bastante curta (6 a 8 segundos).

Constelações - Os filmes rápidos podem fazer imagens da Via-Láctea sem nenhum sistema de seguimento, somente com uma câmera com uma boa lente. Com um filme de velocidade 400, a Via-Láctea será registrada com excepcional beleza com uma exposição mínima de 30 segundos com uma f/2,8.

Meteoritos - Capturar um que seja brilhante durante os breves segundos em que é visível requer um filme rápido e sorte. Tem-se que usar filmes de sensibilidade 400 em diante.

Cometas - Sem dúvida, os Cometas mais brilhantes freqüentemente são melhores vistos e fotografados somente durante um breve intervalo de tempo após o pôr-do-Sol ou antes de sua saída (alvorecer). É fundamental usar um filme rápido, elevar o tempo de exposição.

Maravilhas do Céu - Fotografar os aglomerados estelares, as nebulosas e as galáxias com telescópio é uma das formas mais exigentes da fotografia astronômica. É importante usar um filme rápido, de velocidade 800 e exposições longas (mais de 30 minutos) com f/4,5. Se você está buscando êxito em suas primeiras fotografias do céu profundo é bom procurar um filme mais rápido (ISO 1000 ou maior). Todos são bons para fotografia com telescópio de f/8 a f/11.

Como escolher um Telescópio

Mais cedo ou mais tarde todo astrônomo amador iniciante tem que encarar a questão sobre o que fazer para conseguir um bom telescópio. Escolha bem seu telescópio para que você tenha noites agradáveis de exploração do céu, ou então, você terá um "elefante branco" em sua casa.

O dinheiro que você pode gastar, o peso que você pode carregar e a quantidade de observações que você já fez a olho nu e com binóculos são pontos importantes a se considerar.

Desconfie de qualquer telescópio anunciado pelo alto poder de aumento, tipo: "Aumenta 450x". Normalmente estes equipamentos são deficientes. O aumento, não é algo a se considerar quando estiver comprando um telescópio. Você pode fazer qualquer telescópio aumentar quantas vezes  quiser usando diferentes oculares. Mas é inútil usar um aumento muito grande num telescópio de pouca abertura. Você não verá nada a não ser um borrão aumentado várias vezes. Apenas um telescópio de grande abertura pode mostrar uma imagem decente com 200x ou mais.

Fornecedores de Telescópios e Acessórios

Como muitas pessoas tem perguntado como adquirir um telescópio, relacionei abaixo alguns locais tanto para compra como para construção artesanal de telescópios.

B.Ridel Ciencia e Tecnica LTDA
Rua João Carlos, 250 - Belo Horizonte - MG.
Tel.: (31) 3461-9922 ou 3461-4479.

Dario Pires
Rua Comendador Pedro Morganti, 385 - Araraquara - SP
Tel.: (16) 222-1183.

Optovac Mecânica e Optoeletronica Ltda
Rua Vitório Tafarello, 925 - Osasco - SP
Tel.:(11) 7208-6543 ou 7208-4011.

Sebastião Santiago

Tel.: (11) 5531-0615.

Para a importação de telescópios e acessórios astronômicos sugiro as seguintes empresas:

Omnis Lux - Astronomia & Projetos Culturais
Tel.: (11) 573-2083
Representantes da Meade Instruments Corporation e da Carls Zeiss Jena na linha de planetários.

 

Rusver Ltda - Binóculos e Telescópios
Fax: (51) 333-9366

Representante a empresa russa Kronos.