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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.

É verdade que é possível observar muitos objetos a olho nu, também é fato de que um auxiliar de visão é sempre bem vindo.

 

Binóculos

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 infravermelho 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.

 

Telescópios

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.

A capacidade de captação de luz de um instrumento óptico é avaliada através da sua razão de abertura ( f ). Isto é, o quociente entre a distância focal da sua objetiva (distância a partir da lente à qual os raios luminosos convergem num mesmo ponto: o foco da lente) e o diâmetro da mesma.

f = distância focal da objetiva / diâmetro da objetiva

Quanto menor for este quociente mais luminosa é a imagem que se obtêm.

É comum relacionar as capacidades de um telescópio com a sua abertura ( isto é, o diâmetro da sua objetiva). Assim:

ampliação = distância focal da objetiva / distância focal da ocular

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

 

Telescópios refratores

Telescópio refratorNos 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

Telescópio refletorNestes 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 frequente limpeza.
  • um espelho secundário frequentemente 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 veem 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 frequentes 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 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 Manual

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.

  • Para-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).

  •  

Ângulos cobertos por diferentes objetivas sobre a diagonal de um negativo de 35 mm
f (em mm) cobertura (em graus)
28 75
50 47
100 24
135 18
200 12

 

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 polos 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 Polos, o movimento aparente do céu é muito mais lento o que nos permitirá aumentar o tempo de exposição.

 

Campo Fotografado

Declinação1 Tempo de Exposição
Próximo ao Equador -30º a +30º 8-10 s
Próximo ao Polo Norte +60º a +90º 20-25 s
Zona Intermediária +30º a +60º 10-15 s
Próximo ao Polo Sul -60° a -90º 20-25 s
Estes tempos foram calculados para uma objetiva de 50 mm. Podem variar segundo o tipo de fotografia que desejamos realizar.

 

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.

 

Focal f/ T (segundos) Sensibilidade ISO (ASA)

400

800

1000

1600

28 2,8 25,8 6,48 7,23 7,46 7,97
28 2,8 15,0 6,00 6,75 7,0 7,50
50 1,8 22,0 8,27 9,02 9,26 9,77
50 1,8 8,0 7,40 8,15 8,39 8,90
100 3,5 21,2 7,94 8,69 8,93 9,44
100 3,5 4,0 6,50 7,25 7,49 8,00
200 4 21,0 8,93 9,68 9,92 10,43
200 4 2,0 6,89 7,64 7,88 8,39
Nota: Para facilitar os cálculos foi usado um tempo de 24 horas, porém na realidade um astro percorre o círculo completo em 23h 56m 04s, o que se chama de DIA SIDERAL.

 

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:

altura sobre horizonte 0-15º 15-30º 30-50º
perdas de magnitude 1 a 1,5 0,5 a 1 0,5

 

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 uma Câmera Digital

Atualmente vivemos na era das câmeras digitais, facilitando e muito para os fotógrafos amadores. Antes era necessário um conhecimento técnico quanto a tempos de exposição, abertura de diafragma, ASA e taxa de reciprocidade do filme, paciência e muito dinheiro para gastar em lojas de revelação, agora basta uma noite de folga e um céu razoavelmente limpo para curtir e praticar astrofotografia. Uma simples câmera digital abre possibilidades imensas, não só na área de astrofotografia lunar e planetária, mas também na área de grande campo e céu profundo.

As câmeras atuais possuem sensores muito mais sensíveis á luz do que as antigas películas químicas, o que aliado a uma eletrônica avançada e diversos recursos digitais incorporados, fazem com os resultados apareçam na hora, em tempo real, permitindo que se avalie de imediato todos os parâmetros da exposição, não necessitando fazer extensas planilhas com uma variedade de combinações.

 

Câmeras digitais: vantagens e desvantagens

Como tudo na vida, sempre existe um “porém”... as câmeras digitais facilitam nossa vida em vários aspectos mas, nem sempre tudo são flores. Se por um lado elas são ultra- sensíveis á luz e produzem resultados na hora, por outro elas também produzem ruídos elevados. Outro problema muito comum com as câmeras atuais são os recursos automáticos que tem se tornado uma verdadeira dádiva aos fotógrafos iniciantes que não sabem nada de fotografia, e que tem se tornado o verdadeiro tormento para os astrofotógrafos. Com a automatização, se perde o controle sobre grande parte dos recursos da câmera, especialmente os mais úteis como o controle do tempo, exposição, ISO, diafragma e foco. Por estas e outras, não basta apenas comprar uma câmera digital qualquer. Para bons resultados, é necessário pesquisar e “pesar” os prós e contras até se chegar a um modelo interessante.

 

Escolhendo uma câmera digital

Para obtera boas fotografias da lua e planetas, não é necessário grandes gastos. Uma câmera simples é suficiente. Porém alguns pontos devem ser observados:

  • Lentes pequenas, de preferência com uma largura de no máximo 4cm;
  • Foco manual ou na falta deste, modo manual de foco infinito;
  • Display grande, com no mínimo 4,5cm;
  • Controle manual do tempo exposição, de preferência variando de 2 segundos á 1/1000;
  • Controle manual do diafragma;
  • Controle manual de ISO, de preferência com no mínimo ISO 100 e ISO 400;
  • Controle de zoom ótico, podendo variar bastante( 3x, 5x, 10x, etc.) Obs.: Zoom digital é diferente de zoom ótico;
  • Cronômetro interno, podendo variar bastante (2 segundos, 10 segundos, etc.);
  • Equilíbrio de branco manual;
  • Modo de cores manual;

 

Como usa-las no telescópio

Há várias maneiras de se usar uma câmera no telescópio, uma delas é afocal. Esta técnica consiste em acoplar a câmera diretamente na ocular do telescópio, sem haver necessidade de desmontar suas lentes. Para o acoplamento, pode-se usar diversos modelos de adaptadores, podendo ser desde os artesanais até os universais. Assim, basta apontar o telescópio para o alvo que se deseja fotografar, seja a Lua ou algum planeta.

Um dos maiores problemas, especialmente para os iniciantes, é como proceder o foco... geralmente a pessoa imagina que verá uma coisa pelo display da câmera e a câmera mostra uma coisa completamente diferente. Na maioria das vezes o foco está tão fora que tudo que a câmera mostra é um borrão brilhante, que é muitas vezes agravado com câmeras que possuem ajuste de exposição automático. Para ajustar o foco pode-se retirar a câmera do adaptador e focalizar o alvo diretamente com os olhos. Uma vez focalizado, posicione a câmera na frente da ocular e veja através do visor. Caso a imagem fique muito brilhante, desloque ligeiramente a câmera para o lado para que as lentes captem parcialmente a luz que vem da ocular. Desse modo a imagem ficará naturalmente menos brilhante e permitirá uma melhor avaliação de foco. Pode-se usar também um pedaço de pano, papelão, tampa, etc. na bocal do telescópio, de modo a obstruir parcialmente a entrada de luz. Qualquer que seja a técnica, o importante é que a imagem  que aparece no display da câmera seja nítida.

Com a câmera no lugar e com o foco ajustado, é necessário ajustar os parâmetros da câmera. Neste ponto não há uma regra geral, o esquema é mais na tentativa e erro. Varie o tempo de exposição, ISO, etc., até conseguir uma imagem razoavelmente boa. Uma coisa importante quanto ao ISO é que quanto maior, maior será o ruído. Então use ISO's baixos, no máximo ISO 400.

 

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.

O principal é não gastar muito no seu primeiro telescópio. Vá com calma. Acostume-se a observar o céu, e os recursos que você tem a mão. A partir daí, passe para um com melhores recursos, ou o que seu bolso pode alcançar.

     
 
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