¿Cómo Funciona un Telescopio?

Puede que hayas estado mirando a las estrellas por la noche en un cielo claro, buscando constelaciones y formas curiosas en la formación de estos astros. Puede que incluso hayas querido mirar más de cerca  –  a cosas como la luna, planetas u otras estrellas – con la ayuda de un telescopio. Un telescopio es un dispositivo para aumentar objetos que están realmente distantes. Hay muchos tipos para elegir y los precios tienen un rango muy amplio para elegir. ¿Cómo podemos saber cual es el mejor para nosotros? ¿Cómo puedes estar seguro de que nos te sentirás decepcionado con tu nuevo telescopio cuando observes la inmensidad del cielo?

Lo mejor que se puede hacer antes de realizar una compra de este tipo, es informarse y ver los varios tipos de telescopio que tenemos disponible, los accesorios que tiene y como funciona. Precisamente el siguiente artículo intentará guiar y ayudarte por si estás pensando comprarse uno de estos dispositivos.

Un telescopio es un dispositivo increíble que tiene la habilidad de hacer que objetos que están a grandes distancias, parezca que están mucho más cerca. Los telescopios vienen en todas las formas y tamaños, desde un pequeño tubo de plástico que puedes comprar en una juguetería, hasta un telescopio espacial que puede pesar varias toneladas. Los telescopios para aficionados están de alguna manera entra ambos tipos, y aunque está claro que no son tan potentes como los telescopios espaciales, pueden hacer cosas increíbles.

Por ejemplo, un dispositivo de este tipo de unos quince centímetros te puede dejar ver lo que hay escrito en una moneda que está a más de cincuenta metros. Esto ya es algo increíble que nos puede dar una idea de lo que hacen estos objetos.

La mayoría de los telescopios que puedes ver hoy en día vienen en dos categorías: los telescopios refractores, los cuales usan lentes de cristal, y los telescopios reflectores, que usa espejos en lugar de lentes. Ambos tipos hacen exactamente lo mismo, pero de una manera completamente diferente. Para comprender como funcionan los telescopios, preguntémonos la siguiente pregunta, ¿por qué no podemos ver un objeto que está lejano?

Por ejemplo, ¿Por qué no podemos ver lo que hay escrito en una moneda que está a varios metros de distancia solamente con nuestros ojos? La contestación a esta pregunta es simple: el objeto no ocupa mucho espacio en la retina del ojo. Si lo quieres hablar en términos usados en cámaras digitales, la escritura en una moneda a 50 metros, no cubre suficientes píxeles en el sensor retinal para que lo puedas leer.

Si tuvieras un ojo más grande, podrías recolectar más luz del objeto y crear una imagen más nítida, y entonces poder agrandar parte de la imagen para poder conseguir más píxeles de la imagen. Dos piezas en un telescopio hacen esto posible.

• La lente objetivo en los refractores,  el espejo primario en los reflectores, recolectan mucha cantidad de luz de un objeto distante y trae esa luz o imagen a un punto determinado o foco.
• Una lente óptica trae la luz desde el foco de la lente objetivo o espejo primario y lo “esparce”, o dicho de otra manera, lo aumenta para dar a la retina una mayor cantidad de datos. Este principio es el mismo que usan las lupas; coge una pequeña imagen en un papel y lo disemina por toda la retina del ojo para que parezca más grande.

Cuando combinas las lentes objetivo o espejos primarios con la lente óptica, ya tienes un telescopio. De nuevo, la idea es recolectar mucha luz para formar una buena y nítida imagen dentro del telescopio, y luego usar algo parecido a una lupa para agrandar esta imagen conseguida para que ocupe mucho espacio en nuestra retina. Para ello, un telescopio tiene dos propiedades generales: Como de bien puede recolectar la luz y cuanto puede agrande la imagen.

La habilidad de un telescopio para poder conseguir estas cantidades de luz, está directamente relacionada con el diámetro de las lentes o espejos – la apertura – que es usada para colectar la luz. Generalmente, cuanto más grande sea la apertura, más luz recoge el telescopio y más nítida será la imagen final. La magnificación telescópica es la habilidad para agrandar imágenes, y depende de la combinación de lentes que se usan. La parte óptica realiza esta magnificación. Al poderse hacer cualquier magnificación en cualquier telescopio usando ópticas, la apertura es una función más importante que la magnificación.

Para entender como realmente trabaja un telescopio, hay que echar un vistazo a como un telescopio refractor (el que usa lentes) magnifica la imagen de un objeto distante para que parezca más cerca.

¿Cómo funciona un telescopio refractor?

El telescopio refractor fue inventado en Holanda alrededor del año 1600 por Hans Lippershey, y fue primero usando por los militares. Tanto este diseño como otros similares, usan una combinación de lentes cóncavas y convexas. Pocos años después de esta invención, se mejoró el diseño poniéndole dos lentes convexas, lo que hacía la imagen se viera de arriba abajo.

Este diseño es todavía es todavía hoy en día el diseño principal de los telescopios refractores de hoy en día, con algunas mejoras en las lentes y los materiales utilizados. Los telescopios refractores son el tipo de telescopio con los que la mayoría de la gente está familiarizada. Tienen las siguientes partes: Un largo tubo hecho de plástico, metal o madera, una lente de cristal en la parte frontal (lente objetivo) y una segunda combinación de lentes (óptica).

El tubo pone la lentes es su sitio a la correcta distancia una de otra. El tubo también ayuda a mantener fuera el polvo, humedad y luz que podría interferir cuando se está formando la imagen. La lente objetivo recolecta la luz y la dobla o refracta a un foco cerca del final del tubo.

La óptica trae la imagen para que la puedas ver y la magnifica. Las ópticas tienen una longitud más corta que las lentes objetivo. Los refractores acromáticos usan lentes que no están extensivamente corregidas para prevenir algo llamado aberración cromática, lo cual es un halo en forma de arco iris, que algunas veces aparece alrededor de las imágenes vistos a través de un refractor. En lugar de eso, usualmente llevar lentes cubiertas para reducir el problema.

Los refractores apocromáticos usan o diseños con múltiples lentes o lentes hechos de otros tipos de cristal, como puede – ser la fluorita – para prevenir el efecto de aberración cromática comentado antes. Este tipo de refractores son mucho más caros que los refractores acromáticos.

Los refractores tienen una buena resolución, suficientemente alta para ver detalles de planetas y estrellas binarias. Sin embargo, es difícil hacer lentes objetivo grandes si se considera el coste por unidad de la apertura. Al ser la apertura limitada, un refractor es menos útil para observar objetos que están más en profundidad, como pueden ser galaxias o nebulosas, al contrario que otro tipo de telescopios.

Los telescopios reflectores

Para empezar a hablar de este telescopio, primero hay que remontarse unos años atrás para saber donde nació la tecnología. Isaac newton desarrolló el reflector en respuesta a lo que se llama aberración cromática, también conocido como halo de arco iris, el cual es un problema que había en los refractores durante aquellos años. En lugar de usar una lente para recolectar luz, Newton usó un espejo curvado de metal (espejo primario) para recoger la luz y reflejarlo en un punto de enfoque.

Los espejos no tienen los problemas de aberración cromática que tienen las lentes. Lo que hizo newton fue poner el espejo primario en la parte trasera de un tubo. Al reflejar el espejo la luz de vuelta al tubo, tuvo que usar un pequeño y plano espejo (espejo secundario) en el punto focal del espejo primario para deflectar la imagen a través del tubo a la óptica. De otra manera la cabecera se interpondría en el camino de la luz.

A parte de esto, puedes pensar que el espejo secundario podría bloquear algunas de las imágenes, pero al ser tan pequeño comparado con el espejo primario – el cual está recolectando una buena cantidad de luz – el espejo más pequeño no bloqueará la luz. Unos años después, se desarrollo un diseño que usaba espejos parabólicos, y se hicieron varias mejoras en la fabricación de espejos.

El reflector de Newton fue un diseño muy satisfactorio, y continúa siendo uno de los diseños de telescopio más populares y usados hoy en día. Los reflectores de campo amplio son un tipo de reflector creado por Isaac Newton con promedios de enfoque más cortos y una magnificación más baja. El promedio de enfoque o número “f”, el la longitud de enfoque dividida por la apertura, y se relaciona con la nitidez de la imagen. Ofrecen amplios campos de visión que los telescopios de enfoque más largos, y proveen de vistas más panorámicas y brillantes de cometas u objetos profundos, como pueden ser nebulosas, galaxias o compendios de estrellas.

Otro tipo de telescopio basado en el reflector de Newton es el telescopio Dobsoniano, que es simplemente un tubo montado en una sencilla estructura que lo levanta del suelo. Son económicos de fabricar o comprar porque están hechos de plástico, fibra de vidrio u otro material relacionado. Este tipo de telescopios tienen una apertura grande (de 15 a más de cuarenta centímetros). Al tener largas aperturas y un bajo precio, los telescopios Dobsonianos son los más adecuados para observar objetos que están muy alejados.

Un reflector es simple y barato de hacer. Los espejos primarios de apertura grande se pueden hacer fácilmente, lo cual significa que los reflectores tienen un relativo bajo coste por unidad. Los reflectores tienen capacidad de recolectar luz y pueden producir imágenes nítidas de objetos muy alejados y borrosos que son observados en el mundo de la astronomía o astrología. Una desventaja de los reflectores es que de vez en cuando hay que limpiar y alinear los espejos. Adicionalmente, minúsculos errores en la base de los espejos puede distorsionar la imagen.

Algunos problemas comunes son la aberración esférica, donde la luz reflejada del borde del espejo es enfocada a un punto ligeramente diferente de la luz reflejada en el centro. Otro problema es el astigmatismo, donde el espejo no está puesto simétricamente en su centro (puede estar un poco ovalado). Por último, está el problema del coma, donde las estrellas cerca del borde del campo parecen alargadas como si fueran cometas, mientras que las que están en el centro son como puntos muy definidos de luz.

Aparte de todo esto, todos los reflectores están sujetos a algún tipo de pérdida de luz por dos motivos: Primero, el espejo secundario obstruye un poco de luz que viene del telescopio que entra en el telescopio. En segundo lugar, ningún envoltorio reflectivo en un espejo devuelve el cien por ciento de la luz que incide en el – el mejor envoltorio devuelve un noventa por ciento de la luz entrante.

El telescopio catadióptrico o compuesto

El telescopio catadióptrico es un telescopio híbrido que tiene una mezcla de telescopio refractor y telescopio reflector con varios de ambos elementos en el diseño. El primero de estos telescopios fue hecho por un astrónomo alemán llamado Schmidt en los años treinta. Este telescopio tenía un espejo primario en la parte de atrás del telescopio, y un cristal corrector en forma de plato en la parte frontal del dispositivo, para poder quitar la aberración esférica, lo cual hemos explicado anteriormente.

Este telescopio era usado principalmente para la fotografía, porque no tenía un espejo secundario u ópticas – en lugar de eso, la película fotográfica era puesta en el foco primario del espejo primario. Hoy en día, una forma modificada de este telescopio inventada en los años sesenta, es uno de los telescopios más populares del mundo. Usa un espejo secundario que hace rebotar la luz por un agujero en el espejo primario de la óptica.

El segundo tipo de telescopio catadióptrico fue inventado por un astrónomo ruso llamado Maksutov, aunque otro astrónomo holandés inventó uno similar en los años cuarenta, algunos años antes que Maksutov. De todos modos, este telescopio es similar al diseño de Schmidt, pero usan un corrector de lentes más esférico.

Los telescopios deben ser montados en algún tipo de estructura o montura, porque de otra manera habría que estar sosteniéndolo todo el tiempo. Este tipo de montajes permite mantener el telescopio de pie, apuntarlo a las estrellas o a otros objetos, ajustar el telescopio para el movimiento de los objetos que observamos causado por la rotación de la tierra, y dejar libres nuestras manos para otras actividades (enfocar, cambiar las ópticas, tomar notas, etc.). Hay dos tipos de estructuras básicas que se utilizan para esto: El ecuatorial y el AltAzimuth.

La montura AltAzimuth tiene dos ejes de rotación, un eje horizontal y un eje vertical. Para apuntar el telescopio a un objeto, hay que rotar horizontalmente a la posición horizontal del objeto, y luego inclinarlo a la posición vertical. Este tipo de montura es simple de usar y es más común en telescopios más baratos. El AltAzimuth tiene dos variaciones: una de bola que hace rotar libremente el mecanismo, y el de caja, donde hace de punto de gravedad para sostener el dispositivo. Este último suele ser el mejor para los telescopios más pesados.

Aunque la montura AltAzimuth es la más simple y fácil de usar, no hace un seguimiento apropiado del movimiento de las estrellas. Al intentar seguir el movimiento de las estrellas, esta montura produce un movimiento a “tirones” y aleatorio en lugar de llano y seguido. La montura ecuatorial en cambio usa dos ejes perpendiculares de rotación – de ascensión derecha y declinación.

Sin embargo, en lugar de ser orientada arriba y abajo, es inclinada en el mismo ángulo que el eje terrestre de rotación. Puede venir en dos variedades: la montura alemana (en forma de “T” y alineada con los polos terrestres) y de tenedor, también alineado de la misma manera.

Cuando están alineados correctamente con los polos terrestres, las monturas ecuatoriales pueden permitir al telescopio seguir de forma fluida y sin saltos los movimientos de objeto que estamos observando. También pueden venir equipados con accesorios adicionales que ayudan a que la experiencia sea mejor y más nítida. En la siguiente parte del artículo veremos los objetos que solemos ver con nuestros telescopios y que podemos esperar ver con los telescopios que hemos revisado.

¿Cuáles son las funciones del telescopio?

Los telescopios pueden traer el cielo nocturno y estrellado a nosotros y hacerlo menos misterioso. No necesitan tener en telescopio más potente para ver con increíble detalles ciertas partes del cielo que tenemos sobre nosotros. Sin embargo, saber qué es lo que quieres ver, es la parte más importante en la preparación de una sesión de visionado antes incluso de comprar el telescopio que quieres.

Por tanto, hay varios tipos de telescopio dependiendo de si se quiere ver la luna, el sol, los planetas, estrellas o comentas. De todos modos, ¿qué es lo que veremos a través del telescopio? Para dar una idea de cómo se ven los objetos en un telescopio que podemos comprar para nuestra casa, se dará una descripción de lo que podemos esperar con un telescopio pequeño estándar. Por supuesto, también dependerá del modelo, potencias y otras variables que tenemos que tener en cuenta, pero la idea será la misma.

Para empezar, uno de los objetos que prácticamente todo el mundo comienza observando es la luna. El motivo puede ser que la luna es el objeto más prominente que tenemos en el oscuro cielo nocturno. Es grande, brillante y se puede encontrar fácilmente. Al cambiar la luz de la luna continuamente por las diferentes fases por las que pasa, se puede tener una visión diferente todos los días (o noches en este caso).

La luna ofrece muchas cosas que ver y no se necesita un inmenso telescopio para revelar lo que tiene. Con unos binoculares o un telescopio pequeño y sencillo, ya podemos ver montañas, cráteres, “océanos” y lo que se llama la terminación, que es la línea entre la parte oscura y la luz, donde se puede ver el máximo contraste.

La luna es bien conocida, por lo que se pueden encontrar mapas o infinidad de fotos de ellas (sobre todo con la ayuda de Internet). Esto nos ayudará a observar todo lo que vayamos viendo. Un telescopio más grande  (de entre 15 y 25 centímetros) nos revelará imágenes más cercanas de estos elementos. Es incluso posible, usando tus propias observaciones u otras imágenes, medir la altura de las montañas lunares. Al contrario de la creencia popular, el mejor momento para observar la luna no es cuando hay luna llena, sino cuando está entre el último y primer trimestre, porque el sol brilla en un ángulo determinado a la luna, y da una visibilidad mucho mejor.

Algunas veces, es bastante útil usan un filtro lunar para mejorar el contraste de lo que vemos y definir los detalles. Si la luz es demasiado brillante y tienes un telescopio reflectivo, se puede reducir la cantidad de luz y mejorar el contraste poniendo la mano con los dedos abiertos en frente del tubo que forma el telescopio.

Es siempre interesante ver la luna durante un eclipse lunar, cuando se puede ver la sombra de la Tierra lentamente interponiéndose con nuestro satélite. También es algo muy extendido hacer impresionantes fotografías de la luna, con lo que se conoce como astrofotografía. Se puede hacer con lentes especiales o poniendo una cámara en nuestro telescopio.

Por otro lado tenemos el sol. Lo primero que hay que saber y tener en cuenta es algo muy importante: Nunca se debe mirar directamente mirar directamente al sol con un telescopio. La intensidad de luz que despide el sol, cuando es magnificada por el sol, puede literalmente freír nuestras retinas en menos de un segundo. La única manera segura de poder observar el sol es de forma indirecta por proyección o usando un filtro solar que encaja en la parte frontal del telescopio.

El sol es nuestra estrella más cercana. Al igual que la luna, es grande, brillante y puede ser observada con un telescopio, siempre que tomemos las precauciones necesarias. De hecho, observar el sol es uno de los pocos proyectos astronómicos que podemos hacer durante el día. Lo más sencillo que podemos observar en el sol son las manchas solares y las tormentas magnéticas en su superficie. Se pueden observar las manchas solares ya sea por proyección o usando un filtro solar. Lo que suelen hacer los aficionados a esto, es dibujar estas manchas y anotar cualquier movimiento de ellas por la superficie solar. De esta información, se puede estimar la velocidad de la rotación del sol. Otra actividad muy popular es contar manchas solares y seguir su actividad – la actividad de estas manchas cambia el ciclo solar que dura unos once años.

Si estás observando el sol con el filtro apropiado, se puede ver un efecto de oscurecimiento muy curioso. Este es un efecto donde el borde del sol aparece ligeramente más oscuro que las partes internas, porque estás mirando a través de una porción más espesa de la atmósfera del sol hacia el borde y de frente al centro. Si las condiciones son buenas y tenemos algo de suerte, puede que se puedan ver las burbujas o granulaciones de la superficie del sol. Puede que también se vean pequeñas áreas más brillantes alrededor de un grupo de manchas solares llamadas fáculas, las cuales son regiones elevadas de gases calientes. Finalmente, si se tiene más suerte todavía, se podría conseguir ver una llamarada solar si estamos observando el borde del sol.