1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Su sollecitazione di più di qualcuno ho pensato di recuperare una vecchia discussione (fra le più seguite). Inizio con le stesse parole ma penso che l'evoluzione sarà diversa.
Il nocciolo della questione è questo concetto di ingrandimento utilizzabile, la sua relazione con l'apertura e le altre caratteristiche del telescopio, e la possibilità di usarlo come un indicatore oggettivo della qualità complessiva del telescopio nelle reali condizioni di uso.

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La prima volta che ho sentito parlare di “roll-off magnification” è stato leggendo il sito web di Mel Bartels, un famoso autocostruttore d'oltreoceano molto stimato ed esperto.
Mel introduceva il concetto di “roll-off magnification” come strumento per valutare la qualità ottica, da usare assieme ad altri più o meno noti come la "scala di Bratislav" o il più comune "star test". Per chi è un po' digiuno di questi argomenti consiglio la lettura della pagina originale di Mel www.bbastrodesigns.com/ratemirrors.html .

La definizione di ingrandimento di "roll-off" è, usando le parole di Mel B., il seguente:
A low contrast object such as Jupiter is selected, and a series of magnifications are run through. At some point, the image will roll-off and begin to lose it sharpness. Dividing this magnification by the aperture gives a rating such as, this mirror is good to 50x per inch of aperture.

In altre parole si deve:
a) osservare qualche cosa che abbia basso contrasto (in cielo Giove)
b) usare progressivamente ingrandimenti maggiori
c) prendere nota del momento in cui l'immagine comincia a perdere definizione
d) calcolare gli ingrandimenti per pollice di apertura

Al punto (c) si determina l'ingrandimento assoluto raggiunto dal telescopio nel momento in cui l'immagine sta per perdere definizione. Al punto (d) si riferisce l'ingrandimento al diametro per ricavare una valutazione relativa (50x per pollice eccellente, 35x per pollice buono ecc.).

La procedura, spiegata con le parole di Mel B. sembra semplice, ma provando a metterla in pratica ci si rende conto che occorre precisare meglio:
a) quando si aumenta l'ingrandimento si devono osservare i particolari fini dell'immagine (per esempio festoni e piccoli ovali). L'ingrandimento di roll-off viene raggiunto quando nessun nuovo particolare appare. In altre parole quando ingrandendo ancora non compare nulla di nuovo
b) se ora però si pone attenzione ai particolari di grande dimensione (struttura generale delle bande) si potrà notare che se si scende un po' con l'ingrandimento le bande migliorano (ma scompaiono i dettagli più fini)
In altre parole c'è un intervallo di ingrandimenti in cui i particolari di scala più grande stanno già (lentamente) sbiadendo mentre nuovi dettagli fini continuano ad apparire. L'ingrandimento di roll-off è alla fine di questo intervallo di ingrandimenti, laddove aumentando ancora l'ingrandimento nessun nuovo dettaglio fine compare. A questo ingrandimento se poniamo l'attenzione ai dettagli di grande scala questi sono un po' meno definiti che riducendo un po' l'ingrandimento. Osservare all'ingrandimento che mostra al meglio le strutture di grande scala impedisce però di vedere i dettagli più fini. L'ingrandimento di roll-off è definito con riferimento alla visione dei dettagli fini.

Ci sono dei commenti da fare, alcuni di questi verranno solo enunciati mentre per essere dimostrati richiederanno una trattazione specifica (che seguirà):
1. Non è chiaro perchè dovrebbe risultare lo stesso numero se gli osservatori sono diversi. Vedremo più avanti che questo è vero nella maggior parte dei casi, nel caso di osservatori con "sensibilità al contrasto" nella norma, e che comunque ciascuno può verificare da sé se possiede una sensibilità al contrasto normale, superiore o inferiore.
2. Posto che la procedura produce lo stesso numero per la maggior parte degli osservatori, questo numero è una misura oggettiva della qualità dell'immagine prodotta dal telescopio. Più precisamente è una verifica della MTF nelle reali condizioni di esercizio. Una specie di test con griglie argentieri, ma fatta nelle reali condizioni di osservazione in cielo.
3. Il risultato tiene conto non solo della qualità del telescopio, ma anche di:
- seeing
- come il telescopio si comporta con il seeing
- eventuali problemi di regolazione, collimazione e di gestione termica del telescopio.
Per valutare le prestazioni del telescopio senza il seeing si possono usare bersagli a terra di basso contrasto, in alternativa il test può essere ripetuto in diverse notti e in diversi luoghi per avere il limite nelle migliori condizioni di seeing.
4. L'indice calcolato al punto (d) consente di sapere quanto si è lontani dallo sfruttamento ottimale del telescopio, mentre l'indice prodotto al punto (c) dice quale è la qualità assoluta del telescopio.
5. Se due telescopi hanno ingrandimento di roll-off diverso, quello che ha l'ingrandimento maggiore è anche quello che in un confronto fianco a fianco con gli stessi ingrandimenti produce una immagine migliore (e viceversa).
6. A ingrandimenti di molto inferiori al limite (meno della metà) le immagini in tutti i telescopi sono limitate solo dalla capacità visiva della persona e tendono a divenire uguali (eccetto per la luminosità che per un corretto confronto va corretta con filtri neutri).
7. Un ipotetico telescopio dalla precisione ottica infinita non ha ingrandimento di roll-off infinito. L'ingrandimento di roll-off di questo telescopio ideale è limitato dalla diffrazione ed è grosso modo 50x per pollice (2x per mm). Questa è l'origine del famoso ingrandimento massimo spesso riferito nelle tabelle dei telescopi.
8. L'ingrandimento di roll-off è il limite di sfruttabilità della MTF del telescopio. Per determinarlo facilmente occorre fare test su oggetti di basso contrasto. Oggetti di elevato contrasto hanno una riserva di contrasto tale da consentire di usare ingrandimenti maggiori senza che i dettagli diventino invisibili all'occhio. In questo caso, non appaiono nuovi particolari, quelli che esistono non scompaiono e l'immagine non si degrada e può risultare molto più comodo per la percezione della forma dei particolari usare ingrandimenti maggiori. Su soggetti puntiformi non esiste un ingrandimento di roll-off perchè questo è un concetto relativo alla produzione di immagini estese.

Tipici esempi di ingrandimenti di roll-off sono:
- Un telescopio di 10 cm non ostruito di assoluta eccellente fattura, in seeing pickering 9-10: 200x.
- Un telescopio di 10 cm non ostruito di assoluta eccellente fattura, in seeing pickering 7: ~180.
- Un rifrattore di 15 cm, stesso seeing precedente (che in questo caso significa Pickering ~6 se visto nel 15 cm): ~260x.
- Un Newton di buona fattura di 25 cm, stesso seeing precedente (che in questo caso significa Pickering 5 se visto nel Newton): ~320x.
- Un newton come sopra ma di diametro 40 cm: ~400x.
- Un Newton come sopra, lamda/30 rms, ostruzione 15%, fuori dell'atmosfera, 700x.

ci voleva...

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Dob 16" JB

---> DOBSONIANI <---

In effetti l'ingrandimento di roll-off rivaluta il concetto di ingrandimento utilizzabile, come indicatore della qualità di una immagine prodotta alla fine della catena atmosfera-ottica-collimazione.
Con la precisazione che
1) il concetto si riferisce a immagini estese. Per immagni puntiformi non esiste un concetto analogo né potrebbe esistere perchè la qualità della immagine si riferisce al fatto che la luce di punti adiacenti non si mescola;
2) ci si deve riferire all'ingrandimento massimo oltre il quale non appaiono più nuovi dettagli.

Quindi cose come usare 1000x su una stella doppia non è l'ingrandimento di roll-off, né è l'ingrandimento di roll-off usare 900x sulla Luna. l'ingrandimento di roll-off si determina osservando dettagli piccoli e a basso contrasto.

Il concetto, in parole semplici è che se non appaiono nuovi dettagli è perché l'immagine prodotta dallo strumento non ne ha. Con l'ingrandimento di roll-off si ha una misura di che cosa c'è o non c'è nella immagine.

Io ho osservato giove varie volte con il mio AP (un vecchio ma buono Astrophysical da 127mm del 1991) e non ho mai notato miglioramenti, nel senso di particolari in più, tra i 254x e i 339x (usando il famoso zoom 3-6mm negler su una focale di 1016mm).
Forse non ho mai beccato una giornata con seeing perfetto ma ci sono andato molto vicino. Forse in condizioni perfetto la via di mezzo tra i due ingrandimenti sarebbe perfetto. La Luna è un 'altro discorso, ovvio, ma anche cosi non aumentano i particolari ma si staccano meglio facendo sforzare meno gli occhi.
Il problema di tutto questo discorso che gli occhi sono molto diversi uno dagli altri (noin solo per l'età ma ovviamento un diverso comportamento sul contrasto o i dettagli) quindi la vedo difficile trovare, epr esempio, una formula giusta da seguire se non quello che detta la nostra esperienza soggettiva (che tra l'altro si modifica con gli anni).

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http://www.ara.roma.it/

Invece no. Gli occhi non sono poi così diversi, in quanto a sensibilità al contrasto, almeno nelle persone che non hanno problemi visivi.
La caratteristica chiave che rende tutto il giochetto consistente, è la cosidetta sensibilità al contrasto o Contrast Sensitivity Function. Ognuno può abbastanza facilmente misurare la sua e confrontarla con i valori medi. Se ne esce che sta nella media significa che lui è un ottimo tester per stabilire l'ingrandimento di roll-off. Viceversa se ne esce una CSF molto diversa dal normale allora i suoi ingrandimenti non fanno testo.
Più tardi sviluppo meglio questo concetto.