1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Seeing e diametro. Parte prima.

Premessa. L'analisi che segue riguarda l'influenza del seeing atmosferico sull'immagine. Per chiarezza si valuta l'effetto di questo fattore isolato (senza interazioni con altri).
Il modello di seeing è quello di Fried, che per altro è ampiamente accettato, validato e utilizzato in ambito scientifico professionale, per esempio nello studio del e ottiche adattative (http://www.mpia.de/AO/INSTRUMENTS/FPRAK ... scopes.pdf).
Di solito, a proposito dell'effetto del seeing sugli strumenti si sentono le seguenti affermazioni:

1) Il seeing limita le prestazioni di un telescopio.
2) Gli strumenti di diametro maggiore sono più sensibili al seeing.
3) Conviene ridurre l'apèertura di uno strumento per guadagnare contrasto e risoluzione.

Bene. E' mia intenzione mostrare che la affermazione 1 è vera, la 2 è vera a patto che sia chiarito il senso. La 3 è falsa .

Primo aspetto. Effetto del seeing sullo stesso telescopio.
La figura che segue mostra l'immagine di diffrazione di un telescopio in due casi:
- a sinistra in condizioni di seeing discreto (parametro di Fried simile al diametro del telescopio)
- a destra in condizioni pessime (parametro di Fried 5 volte più piccolo del diametro del telescopio).
E evidente che l'immagine di sinistra è quasi perfetta e quella di destra fortemente degradata. La luce, nel caso di destra si distribuisce in un'area molto più grande, che significa meno risoluzione e meno contrasto (sulla MTF).



Figura 1. Stesso telescopio e seeing 5 volte migliore a sinistra.


Secondo aspetto. Effetto del diametro nelle stesse condizioni di seeing.
La figura che segue mostra l'immagine di diffrazione nelle stesse condizioni atmosferiche (vale a dire che il parametro di Fried è lo stesso). In questo secondo caso a variare è il diametro. Le immagini hanno la stessa scala. A destra c'è la stessa immagine di prima (stesso diametro e stesso parametro di Fried) a sinistra c'è un diametro 5 volte più piccolo che forma una figura di diffrazione 5 volte più grande. La figura è simile a quella di sinistra del caso precedente (ecceto che diametro e scala di Fried sono cambiati dello stesso fattore).
E' evidente che la turbolenza a sinistra non si vede per il semplice motivo che la figura di diffrazione è diventata tanto grande da nasconderla dentro di sè. Possiamo anche rovesciare la affermazione dicendo che, passando da sinistra a destra, la risoluzione dello strumento aumenta al punto di consentire di vedere gli effetti dell'atmosfera. Si vedono proprio perchè la risoluzione del telescopio è cresciuta.

Possiamo anche osservare che in effetti lo strumento di destra ha una immagine molto più degradata rispetto all'origine (in questo senso è più sensibile al seeing) ma va anche notato che complessivamente la luce sta più compatta (sia le luci intense che quelle deboli).
In altre parole l'immagine delloo strumento con D=5r0 8ro parametro di Fried) è comunque più piccola, la luce è più concentrata la risoluzione maggiore e il contrasto più elevato (sopno tutte facce della stessa medaglia).



Figra 2. Stesso seeing e diametro 5 volte più piccolo a sinistra.

tuttavia, e questo dovrebbe dare soddisfazione alle esperienze sul campo, mettendo l'occhio in un 100mm e in un 500mm nelle condizioni riportate in figura, molto probabilmente il 99% degli astrofili troverà più appagante l'immagine "falsa" del 100mm! (anche perchè credo che non siano molto più dell'1% gli astrofili che amano osservare le fluttuazioni dell'atmosfera ).

Fig.1 immagine di una stella a 360x con seeing.
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Fig.3