1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Un tema sempre dibattuto quello dell’ostruzione nei telescopi, con il quale mi sono spesso confrontato, e sul quale non avevo tuttavia fugato tutti i miei dubbi.
Si parla sempre, per gli strumenti ostruiti, di contrasto ridotto, di diffusione di luce, di minore incisione.
I rifrattori, al confronto, regalerebbero immagini più “incise”, più “secche”, più “taglienti”, più “luminose”, più “pure”, più “gradevoli”, più “riposanti” ecc, a seguire in una interminabile cascata di virtù.
In realtà quando si parla di ostruzione si fanno sempre confronti con strumenti diversi, con diverse configurazioni, spesso ci si basa su “ricordi” o “impressioni” di osservazioni fatte in diverse serate.
L’ostruzione comporta una diffusione di luce che dal disco di Airy, e a discapito di questo, si trasmette agli anelli di diffrazione, rinforzandone lo spessore e la luminosità. Questo comporta, secondo la teoria, una caduta di contrasto sull’immagine stellare, come si vede dal diagramma della MTF.

Nel diagramma si osserva che rispetto al rifrattore (linea ideale rossa) negli strumenti ostruiti (linea blu ostruzione al 20% e verde al 33%) c’è una riduzione di contrasto alle basse frequenze (in basso a sinistra). Per contro alle alte frequenze (in basso a destra) non solo non c’è una riduzione, c’è anzi un aumento rispetto alla linea ideale.
Da questi dati è ricavata per estrapolazione la nota formula D-d.

Secondo questa formula ad es. un C11 (279mm con 95mm di ostruzione) fornirebbe le stesse immagini in oggetti a basso contrasto di un rifrattore di diametro = 184mm.
Ma quanto di tutto questo corrisponde alla realtà? O, per meglio dire, quanto la caduta di contrasto teorica dovuta all’ostruzione è poi realmente apprezzabile nell’osservazione pratica?
Per verificarlo avevo in passato costruito un diaframma fuori asse da applicare sul mio C11 HD.
L’apertura del diaframma era pari a 72mm, come quella dell’apertura del mio rifrattore Apo W.O. 72/430 FD Megrez con cui potevo fare il confronto.
La prova sul campo, effettuata sui pianeti, sulla Luna e su alcune stelle doppie mi aveva portato ad affermare che non trovavo alcuna differenza apprezzabile nella visione tra il C11 diaframmato a 72mm e il rifrattore W.O. 72mm .
Mi fu però fatto notare che diaframmando il C11 in realtà confrontavo uno strumento a F/38 contro uno a F/6 e che quindi il test era tutt’altro che probante.
Vero.
Il fatto è che non è possibile trovare un SC o un Newton da 280 mm senza ostruzione, e non esistono rifrattori da 280 mm con cui fare un confronto (almeno nel mercato amatoriale, e comunque non alla mia portata).
L’unico modo per valutare gli effetti negativi dell’ostruzione nell’osservazione pratica è quello di condurre il test su un unico strumento.
Ho allora pensato di rovesciare il problema: se l’ostruzione non si può togliere, nulla vieta di metterla, e dato che la teoria (e anche il detto comune) dice che gli effetti negativi dell’ostruzione aumentano con l’aumentare del diametro dell’ostruzione rispetto all’apertura del telescopio, ho pensato di trasferire la grande ostruzione del mio C11 HD sul piccolo rifrattore W.O. APO 72 Megrez FD.

Con una semplice proporzione ho trovato il valore da applicare al rifrattore per poter fare confronti con e senza un’ostruzione di pari grandezza.
Nel C11 HD (279mm) l’ostruzione è di 95mm, pari al 34% in diametro.
Proporzione:
95:279=x:72
x= 24,4mm (= ostruzione del 34% da applicare sul rifrattore W.O. 72)
Ho quindi costruito un diaframma di 24,4mm con il ritaglio di un semplice Post-it , facile da mettere e da togliere


(continua)..

(continua)
e, dopo averlo annerito per evitare trasmissioni di luce, l’ho applicato sulla lente obiettivo del rifrattore.


Prova pratica.
Ho scelto di fare i confronti su diversi oggetti: la Luna, numerose stelle singole e doppie, e poi ancora M42, M45, M31 ecc. e infine Giove, al momento l’unico pianeta disponibile. Oggetti alla portata del piccolo rifrattore.
Oculari:
Baader Zoom 8-24mm + barlow dedicata 2,25x alla focale di 5,3mm (81x) . Ho scelto questa focale in modo da avere più o meno un ingrandimento ottimale, e conseguenti prestazioni ottimali pari a circa 1x per millimetro di diametro, e alla focale di 3,5mm (123x), molto vicino al massimo ingrandimento utile (144x).
Osservazioni:
Puntata Capella, appena sfuocata per lo star-test ecco la prima sorpresa: una figura di diffrazione tipica degli SC.
Naturale direte voi, …certo, ma ero talmente abituato a vedere la figura di diffrazione piena tipica del rifrattore, che non mi aspettavo di vedere l’ombra dell’ostruzione, non ci avevo proprio pensato.
Superata la sorpresa iniziale e verificato che l’ombra dell’ostruzione fosse perfettamente centrata nel disco (importante! Ho visto subito che un’ostruzione anche di poco fuori centro equivale ad avere il telescopio scollimato!) sono passato all’osservazione vera e propria, prima sulle stelle più luminose, poi sulle principali doppie e quindi su quelle più deboli (che comunque erano quasi sempre presenti nel campo di vista).
Ho proceduto sempre osservando di volta in volta prima senza l’ostruzione e dopo applicando l’ostruzione sull’obbiettivo. Sono stato aiutato in questo da una leggera impronta che il Post-it lasciava sulla lente (niente di preoccupante, facilmente rimossa a fine osservazione).
L’ostruzione e il deep- sky.
Serata mite, tranquilla e serena di Luna nuova, assenza totale di vento, temperatura 7C°, umidità relativa 65%, ottima trasparenza, seeing 8-9/10, SQM 20,50.
A 81x le stelle appaiono ben definite e puntiformi. Al più alto ingrandimento (123x) con dischetto centrale e due anelli di diffrazione molto marcati e ben fermi; non ho notato nessuna differenza di luminosità, contrasto, incisione, risoluzione, definizione ecc. sia senza ostruzione che con ostruzione, né sulle stelle, né sugli ammassi e nemmeno sulla galassia di Andromeda.
Particolarmente severo l’esame del Trapezio in M42.
Le quattro stelline principali del Trapezio erano ben visibili e staccate, come del resto le altre stelle di campo della costellazione, sia senza che con l’ostruzione.
Soltanto sulle stelle più luminose, Vega, Sirio, Procione, Betelgeuse, Capella, Rigel ecc. mettendo l’ostruzione e il più alto ingrandimento, dopo attenta e prolungata osservazione è appena discernibile un rinforzo degli anelli di diffrazione, ma molto evanescente, direi più un’impressione che una vera e propria differenza. Mentre nell’osservazione delle stelle doppie non ho notato nessuna differenza. Spettacolari la nebulosa di Orione e M31 sia con l’ostruzione che senza.
In verità data la serata particolarmente piacevole mi sono volentieri intrattenuto con numerosi altri oggetti.
A parte questa nota, con tutti gli altri oggetti, sia con l’ostruzione che senza, non ho notato alcuna e benché minima differenza di visione, per quanto attentamente abbia cercato il pelo nell’uovo.
L’ostruzione e il seeing.
Serata molto perturbata con vento teso da Nord a 15 Km/h con raffiche frequenti a 36 Km/h, nuvole basse e veloci, temperatura 10,6 C° umidità 85%. Seeing 5-6. Luna nuova.
Con un tempo simile in genere rinuncio anche ad aprire la cupola, che per fortuna offre comunque un’ottima protezione. Ma questo tempo mi offriva un’ottima occasione per verificare quanto di vero ci fosse in un altro detto comune, e cioè che il cattivo seeing penalizzi maggiormente uno strumento ostruito, rispetto ad un rifrattore.
Ho dovuto chiudere la serata in anticipo a causa del rinforzare del vento. Le condizioni stavano diventando proibitive.
Ho effettuato l’osservazione con gli stessi parametri e sugli stessi oggetti, salvo alcuni cui ho dovuto rinunciare per il maltempo.
In ogni caso ho potuto osservare con la massima attenzione i diversi oggetti, e non ho notato nessuna differenza visibile sia senza che con l’ostruzione.
Alta risoluzione.
Altra serata serena, tranquilla e mite, temperatura 7C°, vento 1,5km/h, umidità 63%, seeing 7-8.
Giove:
Al momento l’unico pianeta disponibile. Nessuna differenza di visione chiaramente e distintamente percepibile sia con l’ostruzione che senza. Identici i dettagli nelle parti più chiare dell’atmosfera, così come nei dettagli e nel colore delle fasce equatoriali.
Luna:
Ho osservato la Luna al 1° quarto, quindi con forti differenze di contrasto e di illuminazione sia sul bordo lunare sia nei bordi dei crateri e nei mari e sia al terminatore.
Sia senza ostruzione che con l’ostruzione non sono riuscito a trovare la più piccola differenza di visione.

Conclusioni.
Il test ha evidenziato che la pura e semplice ostruzione, almeno fino al 34% del diametro, non ha in sostanza effetti negativi percepibili e significativi nell’osservazione pratica, né nel deep-sky né nell’alta risoluzione planetaria, né in oggetti ad alto contrasto come la Luna e le stelle, né in quelli a basso contrasto come Giove, M31 e M42.
Nel campo visivo inoltre entrano contemporaneamente oggetti a basso e ad alto contrasto.
Nel planetario si pensi ad esempio alla Luna con i suoi alti contrasti nelle ombre dei crateri che però sono contemporaneamente circondati da delicati bassi contrasti come le sfumature delle colate laviche dei mari o dell’interno degli stessi crateri. Anche usando il più forte ingrandimento non è mai possibile isolare i bassi dagli alti contrasti per definirne le differenze con e senza ostruzione.
Succede lo stesso con Giove, a basso contrasto, e i suoi satelliti ad alto contrasto che gli orbitano intorno, e con le stesse ombre ad alto contrasto dei satelliti sul pianeta.
Succede lo stesso con Saturno, con le delicate sfumature della sua atmosfera e contemporaneamente gli alti contrasti della Divisione di Cassini, e anche qui dei suoi satelliti.
Nel deep-sky è difficile che si presenti la situazione che permetta di separare gli alti e i bassi contrasti e poter dare un giudizio di miglioramento o peggioramento in presenza di ostruzione. In ogni caso anche su M31 che sicuramente è a basso contrasto non ho notato differenze di alcun genere.
Ma succede anche nelle nebulose, dove si osservano contemporaneamente le loro delicatissime strutture a basso contrasto e le stelle ad alto contrasto. Un esempio clamoroso è quello di M42 e del suo Trapezio.
In conclusione anche concentrandomi soltanto sui bassi contrasti non ho mai notato alcuna differenza.
Tantomeno ne ho notato negli alti contrasti, come invece predirebbe il diagramma della MTF.
Queste immagini simulano Giove rappresentato secondo i criteri della MTF e della PSF.

Nella prima a sinistra osserviamo l’immagine di Giove originale. Nella seconda, sempre a sinistra, come si vedrebbe la stessa immagine in un rifrattore.
Nelle tre immagini a destra in alto come si vedrebbe la stessa immagine in strumenti con ostruzione centrale pari al 20%, al 33% e al 50% del diametro.
Nella riga in basso le stesse percentuali, ma come riduzione dell’apertura (in sostanza come si vedrebbe in rifrattori di apertura pari alla differenza D-d).
Come si vede è difficile percepire differenze tra l’immagine ideale del rifrattore e quelle con l’ostruzione. Si tenga presente che sono immagini statiche sulle quali possiamo soffermare la nostra attenzione per un tempo indefinito. Nell’osservazione visuale è estremamente più difficile che si possano percepire differenze, e a me è risultato del tutto impossibile.
Frasi del tipo “al confronto l’SC mi è sembrato un tantino meno inciso” “il rifrattore è un pelino più tagliente” “nel rifrattore l’immagine è più secca e contrastata” ecc. sono prive di significato e frutto di confronti effettuati , anche se in perfetta buona fede, con metodiche e presupposti errati.
Confronti effettuati in tempi diversi, con strumenti differenti, di differente tipologia, lenti o specchi, aperti o chiusi, di diversa lavorazione ottica (lambda ¼, 1/8, ecc ,di diverso diametro e focale nonché con differenti accessori, oculari, diagonali, barlow, riduttori e quant’altro, compresi differenti trattamenti di coating e differente risposta ai colori, differenti tempi di acclimatamento, di differente precisione di collimazione ecc. possono portare inevitabilmente a erronei giudizi.
L’unico modo di testare l’influenza negativa della pura e semplice ostruzione, scevra da ogni altro fattore, è quello di mettere e togliere l’ostruzione nello stesso rifrattore e nello stesso tempo, osservando sempre prima senza l’ostruzione e dopo con l’ostruzione (per vederne subito le differenze). Solo così si escludono fattori che possono influenzare erroneamente il giudizio.
Dato che il diaframma che ho costruito è direttamente proporzionale a quello del C11, per la proprietà transitiva si può affermare che gli stessi risultati sono validi per il C11 (in sostanza se questo non avesse l’ostruzione non migliorerebbe più di tanto le sue già notevoli prestazioni, e viceversa la presenza dell’ostruzione non le peggiora).
Il test è facilmente riproducibile e verificabile (Galileo docet..) da chiunque abbia un rifrattore di qualsivoglia diametro e lunghezza focale, e abbia a disposizione un po’ di tempo e di pazienza.
Naturalmente non pretendo di essere stato il primo a condurre un simile esperimento, (anche se non me ne sono noti altri), ma è mi stato di grande soddisfazione e divertimento. E indubbiamente mi ha tolto molti dubbi e sfatato molte leggende.
Le risultanze del test sono in buon accordo con gli studi teorici sull’ostruzione nei telescopi condotti da eminenti studiosi di ottica.
Gli effetti negativi dell’ostruzione sicuramente esistono, la teoria è fuori discussione, ma incidono talmente poco nell’osservazione pratica da risultare molto inferiori alla acuità visiva dei dettagli a basso e alto contrasto e al potere risolutivo dell’occhio.
Il fatto che gli effetti negativi dell’ostruzione non siano praticamente percepibili nell’osservazione pratica, mentre sono comprovati dagli studi teorici non deve destare meraviglia.
Anche l’aria esiste e di essa non ci accorgiamo, non ne vediamo il colore e non ne sentiamo l’odore… fino a quando qualche inquinante non la porta al centro della nostra attenzione. E allora esclamiamo “che aria cattiva!”, attribuendo genericamente all’aria colpe che sono invece proprie dei fattori inquinanti…proprio come nei confronti sull’ostruzione nei telescopi..

Interessantissimo test e interessantissimi risultati!
Bravo

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{andreaconsole.altervista.org}¦ Ballscope 300/1500 DIY "John Holmes"

Mi sorprende che tu abbia notato a fatica il rinforzo degli anelli. Perché è reale, con 34% di ostruzione non trascurabile, e in una apertura piccola dovrebbe facile da osservare. Poi però 280 mm ostruiti al 34% restano (se ben acclimatati) ben superiori.

Grazie, spero che possa essere un utile spunto di discussione.

Riferisco quello che ho visto, né più, né meno, e non ho visto il rinforzo degli anelli.
I due telescopi

sono in cupola sempre perfettamente acclimatati. Io non ho voluto considerare la superiorità del diametro, non avrebbe avuto senso svolgere questo test.
Il test, mi sembrava di averlo precisato, è rivolto esclusivamente a valutare gli effetti della sola ostruzione, al netto di altri fattori.
Per quanto mi è risultato dal test l'ostruzione in un 280mm comporta gli stessi effetti (nulli) che comporta in un 72mm a pari percentuale.
Tu prova a ripetere il test con il tuo rifrattore, poi ne discuteremo insieme le uguali o differenti conclusioni.

Un test interessante. Puoi provare anche ad aumentare l'ostruzione del C11, mettendo un disco di carta sul supporto del secondario e vedere cosa succede con una ostruzione ad es. del 50%.

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“Ciò che non ha termine non ha figura alcuna” Leonardo da Vinci

Si può fare, ma è inutile. Dal 50% di ostruzione in su gli effetti negativi indubbiamente si notano. Tant'è che le ostruzioni superiori al 35% sono riservate agli schemi RC, che sono votati praticamente esclusivamente al fotografico, e quindi l'ostruzione ha minore importanza.
Per quanto riguarda il rinforzo degli anelli che citava Xenomorfo, bisogna stare attenti perché questo rinforzo può essere dovuto non all'ostruzione, ma all'aberrazione sferica.
Proprio per escludere questo ho condotto il test con un rifrattore APO di ottima fattura, escludendo gli specchi.

bellissimo test,quindi in teoria se ho ben letto la formula D-d in pratica non serve a nulla?

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C8 - skywatchered80- eq6
Canon 40d mod,
magzero mz5 e molta passione.

Praticamente hai confrontato un 72mm con con un 50mm....non mi meraviglia che non hai notato molte differenze. Con un rifrattore da 100 o 150 diaframmato il test sarebbe stato interessante....

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OTA: Nexus Jumbo 150ed; CPC 1100 XLT; 100ED; 120/600 SW.