Esempio: quale oculare dà 100× su un telescopio di 1000 mm di focale? Nella scheda dell’ingrandimento inserisci F = 1000 e I = 100 e lascia vuota f: la scheda mostra 10 mm. Se tutte le caselle sono piene, controlla che i valori siano coerenti. I decimali si possono scrivere con la virgola o con il punto.

La versione stampata conserva le formule, il loro significato e i valori tipici, senza le caselle: due pagine da tenere accanto al telescopio, più una terza per la trigonometria sferica.

Il telescopio

Rapporto focale

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

N = FD

Più N è piccolo, più lo strumento è «veloce» in fotografia e più ampio è il suo campo.

Valori tipici: Newton da f/4 a f/6; Schmidt-Cassegrain f/10; Maksutov da f/12 a f/15.

Raccolta di luce

L = (Dpœil)2

L = (Dpeye)2

L = (DpAuge)2

L = (Dpojo)2

L = (Dpocchio)2

L = (Dp眼)2

L = (Dpгл)2

L = (Dpolho)2

L = (Dpoog)2

L = (Dp眼)2

Quante volte più luce dell’occhio nudo: il rapporto tra le superfici dell’apertura e della pupilla dell’occhio.

Valori tipici: 114 mm: 265 volte; 200 mm: 816 volte. Pupilla dell’occhio di 7 mm da giovani, da 5 a 6 mm dopo i 50 anni.

Magnitudine limite

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

mlim ≈ 2 + 5 log10 D

Le stelle più deboli visibili all’oculare sotto un cielo buio.

Valori tipici: 114 mm: 12,3; 200 mm: 13,5. Un’approssimazione comune; altri usano 2,7 + 5 log D. Cielo, esperienza e ingrandimento spostano il risultato di una magnitudine.

Ostruzione centrale

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

o = dsD

La frazione del diametro coperta dallo specchio secondario; la luce persa è o² (25 % → 6 %).

Valori tipici: Newton visuale dal 15 al 25 %; Schmidt-Cassegrain dal 30 al 35 %. Oltre il 25 % il contrasto cala in modo evidente.

Oculari e ingrandimento

Ingrandimento

G = Ff

M = Ff

V = Ff

A = Ff

I = Ff

M = Ff

Г = Ff

A = Ff

V = Ff

M = Ff

Quante volte più grandi appaiono gli oggetti: il rapporto tra le due focali, quella del telescopio diviso quella dell’oculare.

Valori tipici: Su 1000 mm: un oculare da 25 mm dà 40×, uno da 10 mm 100×.

Ingrandimento con una Barlow

G = B × Ff

M = B × Ff

V = B × Ff

A = B × Ff

I = B × Ff

M = B × Ff

Г = B × Ff

A = B × Ff

V = B × Ff

M = B × Ff

Una Barlow 2× raddoppia la focale, e quindi l’ingrandimento; un riduttore di focale ha un fattore minore di 1.

Valori tipici: Barlow 2× o 2,5×; riduttore 0,63×.

Pupilla d’uscita

p = DG

p = DM

AP = DV

p = DA

p = DI

p = DM

p = DГ

p = DA

p = DV

p = DM

La larghezza del fascio che esce dall’oculare ed entra nell’occhio; determina la luminosità apparente dell’immagine.

Valori tipici: Da 5 a 7 mm: grandi campi; da 1 a 2 mm: galassie, pianeti; sotto 0,5 mm l’immagine diventa impastata.

Pupilla d’uscita dall’oculare

p = fN

p = fN

AP = fN

p = fN

p = fN

p = fN

p = fN

p = fN

p = fN

p = fN

La stessa pupilla, dalla focale dell’oculare e dal rapporto focale.

Valori tipici: A f/5: un oculare da 25 mm dà 5 mm, uno da 10 mm 2 mm.

Ingrandimento minimo utile

Gmin = Dpœil

Mmin = Dpeye

Vmin = DpAuge

Amin = Dpojo

Imin = Dpocchio

Mmin = Dp眼

Гmin = Dpгл

Amin = Dpolho

Vmin = Dpoog

Mmin = Dp眼

Al di sotto, la pupilla d’uscita è più larga di quella dell’occhio e una parte della luce va persa.

Valori tipici: Pupilla dell’occhio da 7 mm (giovani) a 5 mm (dopo i 50 anni); 200 mm: da 29× a 40×.

Ingrandimento massimo utile

Gmax ≈ 2 × D

Mmax ≈ 2 × D

Vmax ≈ 2 × D

Amax ≈ 2 × D

Imax ≈ 2 × D

Mmax ≈ 2 × D

Гmax ≈ 2 × D

Amax ≈ 2 × D

Vmax ≈ 2 × D

Mmax ≈ 2 × D

Oltre questo valore l’immagine si ingrandisce ma non mostra nuovi dettagli (pupilla d’uscita di 0,5 mm).

Valori tipici: 2× per mm di apertura, 50× per pollice, con un’ottica perfetta. La qualità reale dell’ottica e la collimazione lo limitano spesso a 1× per mm (I = D), e il seeing a 200 o 250×.

Campo reale

Cr = CaG

TF = AFM

wGF = sGFV

Cr = CaA

Cr = CaI

TF = AFM

2ω = 2ω′Г

Cr = CaA

GVw = GVsV

TF = AFM

La porzione di cielo vista all’oculare: il suo campo apparente diviso l’ingrandimento.

Valori tipici: Plössl da 50 a 52°, grandangolare da 68 a 82°, ultra grandangolare 100°. La Luna piena copre 0,5°.

Campo reale dal diaframma di campo

Cr = 57,3 × dcF

TF = 57.3 × dfsF

wGF = 57,3 × dF

Cr = 57,3 × dcF

Cr = 57,3 × dcF

TF = 57.3 × dfsF

2ω = 57,3 × dпдF

Cr = 57,3 × dcF

GVw = 57,3 × dvsF

TF = 57.3 × dfsF

Il metodo più preciso: il diaframma di campo dell’oculare visto dall’obiettivo.

Valori tipici: Plössl da 25 mm: diaframma di circa 27 mm; al massimo 27 mm in un barilotto da 1,25″, 46 mm in uno da 2″.

Potere risolutivo

Potere risolutivo (Dawes)

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

ρ = 116D

La distanza minima alla quale due stelle uguali si vedono ancora separate.

Valori tipici: 114 mm: 1,0″; 200 mm: 0,58″. Il seeing lo limita spesso a 1 o 2″.

Potere risolutivo (Rayleigh)

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

ρ = 138D

Il criterio teorico di diffrazione, 1,22 λ/D, in luce verde (550 nm); un po’ più severo di Dawes.

Valori tipici: 114 mm: 1,2″; 200 mm: 0,69″.

Astrofotografia

Scala dell’immagine al fuoco

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

E = 206 265F

L’angolo di cielo coperto da un millimetro sul piano focale.

Valori tipici: 1000 mm: 206″/mm; 2000 mm: 103″/mm.

Campionamento

e = 206,265 × pxF

e = 206.265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206.265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206,265 × pxF

e = 206.265 × pxF

L’angolo di cielo coperto da un pixel.

Valori tipici: Cielo profondo: da 1 a 2″/px secondo il seeing; pianeti: da 0,1 a 0,3″/px.

Campo di un sensore

θ = 57,3 × hF

θ = 57.3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57.3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57,3 × hF

θ = 57.3 × hF

L’angolo coperto da un lato del sensore (approssimazione per piccoli angoli, entro l’1 % sotto i 20°).

Valori tipici: APS-C 23,5 × 15,6 mm; full frame 36 × 24 mm; piccola camera planetaria 11 × 6 mm.

Dimensione dell’immagine al fuoco

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

d = F × θrad

Il diametro della Luna o di un pianeta sul sensore.

Valori tipici: Luna (31′) a 1000 mm: 9 mm; Giove (45″): 0,22 mm.

Regola dei 500

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

t = 500k × F

La posa più lunga senza scie stellari su un treppiede fisso. Semplice, ma troppo ottimista con i sensori di oggi.

Valori tipici: 24 mm su full frame: 21 s; 18 mm su APS-C (k = 1,5): 19 s.

Regola NPF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

t = 35 N + 30 pxF

La posa più lunga senza scie, tenendo conto dell’apertura e della dimensione dei pixel (forma semplificata di Frédéric Michaud, SAF).

Valori tipici: 14 mm a f/2,8, pixel da 4,3 µm: 16 s.

Zona critica di fuoco

Z = 4,88 λ N2

Z = 4.88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4.88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4,88 λ N2

Z = 4.88 λ N2

La profondità entro cui l’immagine resta nitida: più N è piccolo, più la messa a fuoco è difficile.

Valori tipici: λ = 0,55 µm: f/4, 43 µm; f/10, 268 µm.

Il cielo in cifre

Dimensione angolare

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

θrad = sd

L’angolo sotteso da un oggetto, dalla sua dimensione reale e dalla sua distanza.

Valori tipici: Luna: 3474 km a 384 400 km, 31′; Sole: 32′.

Modulo di distanza

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

m − M = 5 log10 (d10 pc)

Lega la magnitudine apparente m, la magnitudine assoluta M (la luminosità vista da 10 parsec) e la distanza.

Valori tipici: Vega: M = 0,6 a 7,68 pc, m = 0,03. Sole: M = 4,83.

Tempo luce

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

t = dc

Quanto impiega la luce a raggiungerci: vediamo l’oggetto com’era.

Valori tipici: Luna: 1,3 s; Sole: 8 min 19 s; Proxima Centauri: 4,2 anni.

Autocostruzione

Freccia di uno specchio

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

s = D216 F

La profondità della concavità al centro dello specchio, l’obiettivo della sgrossatura.

Valori tipici: 200 mm a 1000 mm: 2,5 mm; 150 mm a 1200 mm: 1,2 mm.

Trigonometria sferica

Sulla sfera celeste, tre cerchi massimi che si intersecano delimitano un triangolo sferico. I suoi lati sono archi, misurati come angoli visti dal centro della sfera; i suoi angoli sono quelli che i cerchi massimi formano tra loro. Lati e angoli vanno da 0 a 180°. La regola del coseno per i lati era già nota, in altre forme, agli astronomi del mondo islamico e più tardi a Regiomontano; a François Viète si attribuisce la pubblicazione della sua forma duale, per gli angoli, nel 1593, ed entrambe portano spesso il suo nome. Gli angoli si inseriscono in gradi, minuti o secondi d’arco. Quando un valore si ricava da un arcoseno o da un arcocoseno, possono andar bene due risposte: la scheda dà quella principale e segnala l’altra.

Regola del coseno per i lati

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

cos a = cos b · cos c + sin b · sin c · cos A

Dà un lato dagli altri due e dall’angolo compreso: lo strumento base dell’astronomia di posizione.

Valori tipici: b = 60°, c = 70°, A = 80°: a ≈ 71,8°. Quando l’incognita è b o c, possono andar bene due valori.

Regola del coseno per gli angoli

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

cos A = −cos B · cos C + sin B · sin C · cos a

La controparte della precedente: un angolo dagli altri due e dal lato che li unisce.

Valori tipici: B = 60°, C = 70°, a = 50°: A ≈ 69,4°. In un triangolo sferico la somma degli angoli supera sempre 180°.

Regola dei seni

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

sin asin A = sin bsin B

Il seno di un lato diviso il seno dell’angolo opposto dà lo stesso numero per tutte e tre le coppie.

Valori tipici: A = 60°, b = 50°, B = 70°: a ≈ 44,9°. Un seno non distingue x da 180° − x: la scheda segnala la seconda soluzione quando è ancora possibile, e la figura dice quale tenere.

Altezza di un astro

sin Hc = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos AHL

sin Hc = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos LHA

sin hr = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos t

sin ae = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos hL

sin hs = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos t

sin hc = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos LHA

sin hс = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos tм

sin ae = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos AHL

sin Hc = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos LHA

sin Hc = sin φ · sin δ + cos φ · cos δ · cos LHA

La regola del coseno nel triangolo di posizione (polo, zenit, astro): l’altezza stimata hs dalla latitudine φ, dalla declinazione δ e dall’angolo orario locale t.

Valori tipici: Parigi (φ = 48,85°), Vega (δ = 38,78°), t = 30°: hs ≈ 66,3°. Per t, x e 360° − x danno la stessa altezza.

Azimut di un astro

cos Z = sin δ − sin φ · sin Hccos φ · cos Hc

cos Z = sin δ − sin φ · sin Hccos φ · cos Hc

cos Z = sin δ − sin φ · sin hrcos φ · cos hr

cos Z = sin δ − sin φ · sin aecos φ · cos ae

cos Z = sin δ − sin φ · sin hscos φ · cos hs

cos Z = sin δ − sin φ · sin hccos φ · cos hc

cos Z = sin δ − sin φ · sin hсcos φ · cos hс

cos Z = sin δ − sin φ · sin aecos φ · cos ae

cos Z = sin δ − sin φ · sin Hccos φ · cos Hc

cos Z = sin δ − sin φ · sin Hccos φ · cos Hc

Dallo stesso triangolo, l’angolo Z contato da nord, da 0 a 180°, verso est o verso ovest. Se t < 180°, l’astro è a ovest e l’azimut è 360° − Z; altrimenti è Z. La scheda risolve Z tra 0 e 180°.

Valori tipici: Stesso esempio: Z ≈ 103,8° e t = 30°, quindi l’azimut è ≈ 256,2°, a ovest.