apostila do curso de construÇÃo de telescÓpio

APOSTILA DO CURSO DE

CONSTRUO DE TELESCPIOS

EDER MARTIOLI

DAS-INPE

Av. d o s A s t r o n a u t a s , 1 7 5 8 t e l e f o n e : ( 1 2 ) 3 9 4 5 - 7 1 9 4 f a x : ( 1 2 ) 3 9 4 5 - 6 8 11 e d e r @ d a s . i n p e . b r

Sobre o Curso

Objetivos

Este curso parte das atividades do projeto Cu Aberto - O Universo Ex-

posto do SESC-SJC em parceria com a Diviso de Astrofsica (DAS) do

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Essas atividades cele-

bram o o Ano Internacional da Astronomia (AIA) - 2009. O principal ob-

jetivo do curso oferecer capacitao aos participantes para a montagem,

manuteno e manuseio de um telescpio refletor de baixo custo e alto de-

sempenho. No curso so ensinados os procedimentos para elaborao do

projeto e construo de um telescpio newtoniano com montagem dob-

soniana. Ensina-se tambm a utilizao deste instrumento, para que assim

os participantes estejam aptos a utilizar todo o potencial do telescpio. O

telescpio proposto no curso poder ser utilizado tanto em observaes as-

tronmicas quanto observaes em terra.

Ementa do Curso

Abaixo segue um resumo do contedo ensinado no curso:

1. Histrico da construo de telescpios e do desenvolvimento desses

instrumentos.

2. Avaliao e escolha de um telescpio.

3. Componentes pticos dos telescpios. Tipos de telescpios definidos pela

ptica.

4. Montagem e acessrios (filtros, lentes corretivas, prismas, buscadora,

etc). D A S - I N P E! C o n s t r u o d e Te l e s c p i o s

1

5. Projeto e construo de um telescpio newtoniano com montagem dob-

soniana.

6. Testes pticos para avaliao e manuteno do telescpio.

7. Guia de utilizao do telescpio em observaes astronmicas.

Estrutura do Curso

Pblico alvo:

Professores de ensino mdio ou fundamental, da rede de ensino, que lecio-nem nas reas de cincias, geografia, matemtica, fsica ou qumica ou qualquer pessoa que se interesse por astronomia amadora.

Carga horria:

4 aulas tericas de 1h30min.4 aulas prticas de 1h30min.

total: 12 horas

Sugestes de horrios:

- Seg/Qua ou Ter/Qui. Das 19:00 s 22:00 - 2 semanas

- Seg/Qua/Sex. Das 19:00 s 21:00 - 2 semanas

- Sbados. Das 9:00 s 12:00 - 4 semanas (+ 1 noite para observao)

D A S - I N P E! C o n s t r u o d e Te l e s c p i o s

2

Galeria de Exemplos de Telescpios

Refratores X Refletores

Existem dois tipos de telescpios pticos: refratores e refletores. Nos refra-

tores, o principal componente uma lente objetiva curva que refrata os

raios de luz at o ponto focal, onde a imagem pode ser ampliada e obser-

vada atravs de uma ocular. J os refletores utilizam espelhos curvos, que

realizam a mesma funo da lente objetiva dos refratores, porm, ao invs

da luz passar atravs do vidro, ela refletida por uma superfcie polida e

coberta por algum material metlico. O espelho curvo tambm converge os

raios de luz at um ponto focal, onde h a formao de uma imagem que

pode ser ampliada e observada pela mesma ocular utilizada nos refratores.

Abaixo segue uma srie de imagens com exemplos de telescpios refratores

e refletores.D A S - I N P E! C o n s t r u o d e Te l e s c p i o s

3

Telescpios Refratores

Abaixo seguem trs exemplos de telescpios refratores.

Luneta de Galileu Galilei utilizada em 1609.


4

Telescpio Refrator Grubb de 200 mm de dimetro e 3 m de distncia focal.

Localiza-se no observatrio da USP de So Carlos, SP (CDA-CDCC). um

dos maiores refratores em uso do pas.


5

Telescpio Refrator do Yerkes Observatory - University of Chicago, locali-

zado na Baa de Williams, Winconsin - USA. Criado em 1897 por George

Ellery Hale e financiado por Charles T. Yerkes. Possui um dimetro de

1,02m e distncia focal de 19,4 m, e o maior telescpio refrator em uso.


6

Telescpios Refletores

Abaixo seguem algumas imagens mostrando uma srie de importantes

telescpios refletores utilizados ao longo da histria.

1. Telescpio de Newton

Rplica do primeiro telescpio refletor construdo por Isaac Newton.


7

2. Telescpio de Herschel

Telescpio refletor construdo por William Herschel. Ele utilizou este

telescpio para descobrir o planeta Urano.


8

3. Observatrio Keck

Telescpios de 10 metros de dimetro do Observatrio Keck, no Hava,

EUA. o interfermetro ptico com os maiores telescpios.


9

4. Gran Observatorio Canarias

Gran Telescpio Canarias de 10,3m de dimetro, considerado o maior

telescpio ptico da atualidade, localizado nas Ilhas Canrias, Espanha.


10

5. VLTI - ESO

Complexo de 4 telescpios de 8 metros e outros 4 de 1,8 metro, formando o

maior interfermetro do mundo chamado VLTI do Obsevrio Europeu do

Sul (ESO), localizado no Cerro Paranal, Chile.


11

6. Telescpio Espacial Hubble

Telescpio Espacial Hubble (HST) com um espelho de 2,4 metros de dime-

tro.


12

7. Laboratrio Nacional de Astrofsica (esquerda) e SOAR

(direita)

Telescpio de 1,6 metro de dimetro do Laboratrio Nacional de As-

trofsica, localizado na cidade de Brazpolis, sul de Minas Gerais. Este

o maior telescpio em solo brasileiro. Ao lado encontra-se o telescpio

SOAR de 4,2 metros de dimetro localizado em La Serena, nos Andes

chilenos. O Brasil scio deste instrumento e com ele realiza os princi-

pais experimentos de astronomia do pas.


13

Elementos de um Telescpio Refletor e seus

Acessrios

Componentes pticos

Espelho primrio: o principal componente do telescpio refletor e, por

isso, muitas vezes tambm o mais caro. O espelho primrio um espelho

curvo cncavo, podendo ser esfrico, parablico, hiperblico, etc., depen-

dendo do tipo de ptica adotada. Este formato especial permite que a luz

incidente em toda sua superfcie seja refletida para um nico plano focal.

Esse efeito faz com que objetos de fraco brilho, como o caso dos objetos

astronmicos, sejam intensificados. Assim, a funo principal desse ele-

mento a de coletar a maior quantidade possvel de luz do objeto que pre-

tendemos observar. Por esse motivo, quanto maior for o tamanho desse

espelho, maior ser a intensificao e, portanto, o telescpio ser mais po-

tente. Alm do tamanho, outra caracterstica importante que esse espelho

deve possuir a regularidade da sua superfcie refletora. Qualquer defeito

nessa superfcie pode deformar o padro da luz que incide no espelho e a

imagem resultante tambm ser deformada. Por isso, a qualidade da su-

perfcie refletora deve ser uma das principais preocupaes quando for

construir um telescpio. Um telescpio de qualidade razovel possui uma

superfcie com irregularidades menores que 1/4 do comprimento de onda

da luz visvel, que mede aproximadamente 0,5 micro-metros.


14

Espelho secundrio: um elemento intermedirio utilizado para desviar a

luz at a ocular. Normalmente utiliza-se esse espelho na frente do espelho

primrio, fazendo com que a luz seja desviada da entrada principal do

telescpio, permitindo assim que os objetos sejam observados numa po-

sio onde o observador no obstrua a entrada de luz. O telescpio com p-

tica newtoniana utiliza um espelho secundrio plano, porm, outros tipos

de ptica utilizam formas variadas para esse espelho. A qualidade da su-

perfcie desse espelho deve ser to boa quanto do espelho primrio, caso

contrrio, o padro de luz ser deformado e a qualidade da imagem ser

comprometida, mesmo que o espelho primrio seja de qualidade excelente.


15

Ocular: so similiares s oculares de um microscpio, ou seja, aquela lente

por onde olhamos. Uma ocular constitui-se de um objeto cilndrico com um

jogo de lentes internas. Essas lentes tm a funo de projetar uma imagem

do objeto em uma forma que nosso

olho seja capaz de visualizar. O ta-

manho dessa imagem projetada

pode variar dependendo da ocular

utilizada, portanto, para cada ta-

manho de ocular, obtm-se um au-

mento diferente. Por esse motivo,

um telescpio normalmente possui

vrias oculares. A qualidade da ocular tambm influencia na qualidade fi-

nal da imagem observada. Uma ocular de m qualidade pode causar, por

exemplo, distores nas bordas da imagem, diferenas de cores, borres,

etc. Utilizar uma ocular de boa qualidade, mas com um aumento no com-

patvel, pode tambm ser desastroso. Por exemplo, oculares de grande au-

mento (~6 mm) em telescpios pequenos (~15 cm de dimetro) no so re-

comendadas para observao de objetos fracos, como galxias, nebulosas,

etc.


16

Lente Barlow: a lente Barlow 2x, por exemplo, uma lente auxiliar utili-

zada junto ocular para produzir um aumento de duas vezes igual ao au-

mento que a ocular produziria sozinha. Existem tambm Barlows de 3x ou

mais, porm as mais comuns so de 2x.

Luneta buscadora: essa uma pequena luneta auxiliar de pouco aumento e

grande campo, posicionada na estrutura do telescpio e alinhada com a p-

tica do telescpio. Essa luneta serve para observar a mesma regio do cu

com um aumento menor, e assim ser possvel encontrar objetos mais facil-

mente, utilizando como referncia uma regio mais ampla do cu.


17

Filtros: so componentes posicionados no caminho da luz, normalmente no

fundo da ocular ou na tampa frontal do telescpio. Os filtros tm a funo

de bloquear parte da luz. Pode-se, por exemplo, utilizar um filtro neutro

para diminuir a intensidade de objetos muito brilhantes. Pode-se tambm

utilizar filtros de cor para destacar determinados objetos que aparecem

predominantemente naquela cor. Alguns filtros deixam passar somente

uma pequena frao da luz que emitida por algumas molculas, tornando

assim possvel a observao isolada de estruturas de objetos astronmicos

constitudos por essas molculas.

Prisma zenital: um prisma de 45 graus utilizado para refletir a luz em um

ngulo de 90 graus e tornar mais cmoda a observao. O prisma torna-se

quase que essencial em alguns modelos de telescpios, principalmente para

os telescpios com ptica do tipo Cassegrain.


18

Focalizador: um suporte para a ocular colocado no foco da objetiva. Esse

equipamento possui um ajuste estvel de distncia permitindo que o ob-

servador ajuste a distncia focal desejada para a ocular. Essa distncia varia

de acordo com cada ocular, e ainda pode variar para duas pessoas diferen-

tes olhando por uma mesma ocular.


19

Tubo

O tubo um elemento do telescpio que possui algumas funes essenciais

mas que no so necessariamente atendidas com um tubo. Isso significa

que aquela viso clssica de um telescpio formado por um tubo, no

necessariamente precisa ser seguida. O tubo onde fixamos e alinhamos os

componentes pticos. Existem vrias estruturas, inclusive mais simples e

prticas que funcionam to bem, ou at melhor que o tubo. Independente

da estrutura utilizada, esta deve suportar os elementos pticos com rigidez,

e mant-los protegidos e acessveis para eventuais ajustes. Outra funo

dessa estrutura a de proteger contra qualquer iluminao lateral que

eventualmente atinja os espelhos e prejudique as observaes. O ar dentro

dessa estrutura deve estar nas mesmas condies que o ar exterior, por isso

essa estrutura deve permitir circulao interna de ar.


20

Montagem

A montagem a estrutura que suporta o tubo e movimenta-se em deter-

minados eixos para posicionar o telescpio. Em algumas aplicaes, a mon-

tagem torna-se uma das principais partes do telescpio. Porm, para o caso

de um telescpio para fins educacionais e observaes amadoras, a monta-

gem no exerce um papel to importante. Existem dois tipos principais de

montagens: equatorial e altazimutal.

Montagem equatorial: alinhada com o eixo da Terra, permitindo assim

que se utilize um simples motor para que o telescpio acompanhe o movi-

mento dos astros devido rotao da

Terra. Essa montagem possui dois eixos

que movimentam-se sobre as coordena-

das celestes equatoriais: asceno reta e

declinao. Esta uma montagem pouco

prtica para telescpios mveis, pois

cada vez que se posiciona o telescpio,

necessrio posicionar os eixos de acordo

com a posio geogrfica e tambm de

acordo com os pontos cardeais.


21

Montagem altazimutal: mais prtica e j vem adaptada para cada local,

porm no se pode instalar facilmente sistemas de acompanhamento. Essa

montagem tambm possui dois eixos de movimento: altura e azimute. Um

dos tipos de montagem altazimutal mais simples de se construir a cha-

mada montagem Dobsoniana. Neste curso, trabalharemos principalmente

com essa montagem.


22


23

Tipos de Telescpios Definidos pela ptica

1. Refrator Acromtico

2. Refletores

Newtoniano


24

Cassegrain


25

Gregoriano


26

3. Catadiptricos


27


28


29

Tipos de Oculares

ErfleKellner

NaglerOrtoscpica

Plssl

Boas imagens comum campo aparentede 45

Maior correo daaberrao cromticae campo de 45

Com dois dubletosacromticos considerada a maispopular e tem umcampo de 50

Campo visual quevaria de 60 a 70ideal para objetosextensos

ptica sofisticadacom correo detodas aberraes ecampo de at 85


30

Mais Tipos de Oculares


31

Resumo dos Dados Fsicos de um

Telescpio

Aumento: a relao entre o tamanho de um objeto observado a olho nu e o seu tamanho quando visto pelo telescpio.

F = distncia focal da objetiva em mmf = distncia focal da ocular em mm

O Aumento Mximo til determina a maior ampliao que um telescpio pode oferecer sem prejudicar a qualidade das imagens.

Poder Separador: o mesmo que resoluo (em segundos de arco) e signifi-ca o poder de isolar e tornar visvel detalhes sutis.

D = dimetro da objetiva em mm

!

Amx

= 2,5"D


32

Magnitude Limite: a magnitude limite indica o menor brilho ( maior valor de magnitude aparente ) que um telescpio pode captar.D = dimetro da objetiva em cm

Luminosidade: A luminosidade quantidade de luz que um telescpio pode captar, e quanto maior o dimetro da objetiva, mais luminoso ser o instrumento. A luminosidade de um telescpio, porm, tambm depende da distncia focal. A razo entre a distncia focal e o dimetro da objetiva fornece uma medida para a luminosidade do instrumento.

A Razo Focal (F/D) a relao existente entre a distncia focal e o dime-tro da objetiva. Quanto menor a razo focal, maior ser a luminosidade do telescpio.

Razo focal = F/D

Campo Visual: O campo visual representa a rea aparente do cu quando observada pelo telescpio.

! Co = campo da ocular A = aumento


33

Observaes AstronmicasO objetivo deste curso a construo de um telescpio para fins educa-

cionais. Assim, seguem alguns exemplos de imagens de objetos astronmi-

cos que podem ser observados utilizando um telescpio similar ao

telescpio que ser construdo no curso.

Lua


34

Planeta Saturno

Planeta Jpiter


35

Planeta Marte

Cometas


36

Aglomerados Estelares


37

Nebulosas


38

Galxias


39

apostila do curso de construÇÃo de telescÓpio

Documents