Astroclub de la Girafe (Italiano)

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di Bernard Chéron

Osservare il Sole è un’attività interessante per il dilettante, a causa del suo aspetto mutevole. La superficie del disco è spesso costellata di macchie che riflettono l'”attività” del Sole. La cromosfera rosata è una zona di 5000 km di spessore, situata immediatamente sopra il disco. È fatto di gas eccitati, principalmente idrogeno ed elio. È in questa zona che si trovano le prominenze, gigantesche colonne luminose il cui colore rosso è dovuto all’emissione preponderante di una particolare radiazione di idrogeno, chiamata “linea Hα” (lunghezza d’onda 656,3nm)

La corona si estende ben oltre la cromosfera, ma, a causa della dispersione atmosferica e delle imperfezioni degli strumenti, solo quest’ultima, oltre alle prominenze, è visibile con un coronografo. Dalla superficie della Terra, bisogna approfittare di un’eclissi solare totale per poter osservare la corona.

Il coronografo è dunque uno strumento destinato all’osservazione della parte inferiore della corona solare. Questa invenzione si deve all’astronomo francese Bernard Lyot che la sperimentò nel 1930 all’Osservatorio Pic du Midi.

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È un telescopio astronomico modificato interponendo tra l’obiettivo (O1) e l’oculare (O2), un gruppo ottico che elimina la luce del disco solare. Questo viene fatto per mezzo di un cono metallico la cui base deve coincidere con l’immagine del disco, situato nell’immagine del piano focale dell’obiettivo del telescopio. Una prima lente convergente (L1), generalmente vicina al cono, forma l’immagine della montatura dell’obiettivo in un piano dove è posto un diaframma il cui diametro è leggermente inferiore a quello dell’immagine. Il suo ruolo è quello di sopprimere la luce diffratta dal bordo della cornice. Per aumentare il contrasto dell’immagine, viene interposto un filtro centrato sulla linea Hα. È posto tra due lenti convergenti (L2) e (L3), in modo che i raggi che lo attraversano rimangano sostanzialmente paralleli all’asse dello strumento. L’immagine finale viene osservata con un oculare.

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La costruzione di un coronografo è alla portata di qualsiasi amatore fai da te. Molte informazioni possono essere trovate nel libro di riferimento di Pascal Mazeau e Pierre Bourge, così come sui siti web dei fratelli Rondy e di Serge Bertorello.

Descriverò di seguito gli aspetti che mi sembrano più importanti e le scelte fatte per la costruzione.

Scelta degli elementi ottici

I due elementi importanti (e costosi) del dispositivo sono la lente O1 e il filtro interferenziale.
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La qualità essenziale richiesta alla lente è la sua condizione superficiale: assenza di micrograffi, polvere e tracce varie che, disperdendo la luce del sole, diminuiscono il contrasto dell’immagine e mascherano le prominenze (la luminosità delle prominenze è circa 100.000 volte più debole di quella del disco). Ho scelto una semplice lente piano-convessa di 50 mm di diametro e 1 m di lunghezza focale, con un rivestimento antiriflesso (Thorlabs). Al fuoco dell’obiettivo, l’immagine del Sole è un disco di circa 9 mm di diametro con bordi fortemente iridescenti a causa delle aberrazioni cromatiche. Questo non è un grosso problema perché l’osservazione viene fatta in un intervallo di lunghezze d’onda molto stretto.

Il filtro di interferenza (marca Andover, rif 656FS02-25, acquistato da Lot-Oriel) ha un diametro di 25mm e una larghezza di banda di 1nm centrata sulla lunghezza d’onda Hα (656.3nm). Una larghezza di banda bassa fornisce un contrasto migliore, ma ad un costo più elevato. Si noti anche che i filtri interferenziali mostrano una deriva verso il basso del picco di trasmissione all’aumentare della temperatura. Questo porta ad una diminuzione della trasmissione della linea Hα, che è più importante quanto più bassa è la larghezza di banda. I filtri con larghezza di banda inferiore a 1 nm dovrebbero essere termostatati.

Le lenti L1, L2 e L3 (Thorlabs) hanno un diametro di 25mm e lunghezze focali di 100, 200 e 150mm rispettivamente. L’ingrandimento del sistema (L1, L2, L3) è vicino all’unità. Un oculare da 26 mm è utilizzato per l’osservazione dell’intero disco. Per i dettagli, un oculare da 15 mm è montato su un dispositivo di decentramento.

Costruzione meccanica

Il corpo del coronografo è un tubo in PVC di 100 mm di diametro, esteso da un alloggiamento in compensato. Il tutto è fissato su un profilo di alluminio a sezione rettangolare (23mm per 42mm). Il profilo supporta anche la fotocamera. L’interno del tubo è coperto da un tessuto nero (feltro). Questo materiale è a mio parere il più efficace per limitare la diffusione della luce, qualunque sia l’incidenza dei raggi. D’altra parte, ha lo svantaggio di generare polvere che può depositarsi sulla lente. Quest’ultimo è quindi fissato su un supporto che può essere facilmente smontato e riposizionato, per permettere la pulizia con aria asciutta e pulita.Gli elementi che possono essere raggiunti in bassa incidenza dalla luce del sole (in caso di errata regolazione del coronografo) sono fatti di alluminio e coperti con una speciale vernice nera resistente alla temperatura (600°C ).

Gli elementi ottici della custodia sono fissati su supporti in alluminio e regolabili in posizione e orientamento.
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Il cono è anche un elemento importante del dispositivo. Deve fermare i raggi del disco solare evitando un eccessivo riscaldamento. Realizzato in alluminio, diffonde gran parte della luce incidente. Si compone di 2 parti concentriche: un cono con un diametro fisso di 8,9 mm e un collare il cui diametro si regola secondo il periodo dell’anno (tra 9,2 e 9,6 mm). In pratica, sono necessarie da 4 a 5 flange separate. La realizzazione di queste parti è elementare se avete un tornio. Altrimenti, puoi usare un trapano a colonna. Va notato che solo le flange richiedono una lavorazione di alta precisione. Sono fatti con rivetti di alluminio con una testa piatta di 11 mm di diametro. L’albero viene maschiato a un diametro di 3 mm e il diametro della flangia viene regolato al valore desiderato utilizzando carta abrasiva metallica molto fine incollata su una tavola. Con un po’ di pazienza, si ottiene una corona con irregolarità non superiori a 1/50 di mm. Le due parti sono fissate con una vite a brugola da 3 mm. La testa della vite è incollata sulla lente L1 (colla acrilica bicomponente Penloc GTI).

Il diaframma (4,3mm) è fatto in una lastra di ottone spessa 0,2mm: foriamo al diametro di 4mm e regoliamo con una lima rotonda.

L’orientamento e la centratura degli elementi sono fatti su un tavolo, usando una “matita” laser. Solo la posizione della lente sull’asse è regolata osservando il Sole.

Sicurezza

Osservare il Sole quando il dispositivo è fuori regolazione può essere pericoloso, specialmente per una lente di grande apertura e un filtro a banda larga.In questo caso, la lente 50mm e il filtro a banda 1nm permettono un’osservazione visiva sicura. Naturalmente, non si dovrebbe assolutamente osservare quando il filtro non è installato.

Per l’allineamento del tubo sul Sole, non c’è un cercatore ottico (potenzialmente pericoloso se non si aggiunge un filtro adatto) ma un semplice sistema costituito da due piccoli schermi fissati lungo il tubo e distanti 40cm. Il primo è attraversato da un foro di 4 mm di diametro e sul secondo si osserva la traccia del raggio che ha attraversato il primo. La precisione del puntamento è vicina a 0,1°.

Prime osservazioni

Il coronografo è installato su una montatura equatoriale. Se lo strumento è in una posizione fissa, lo stazionamento (orientamento dell’asse polare) può essere fatto di notte con le stelle. Durante il giorno, la situazione è più delicata, perché l’unico oggetto “astronomico” visibile è il Sole. Tuttavia, osservando le derive, è possibile orientare l’asse polare in modo soddisfacente e permettere un’osservazione senza ritocchi per alcuni minuti. La deriva residua non costituisce un problema per la fotografia, i tempi di esposizione sono dell’ordine di 1/100 di secondo.

La scoperta delle prime protuberanze è emozionante. Il fenomeno è mutevole: da un giorno all’altro perché il Sole gira su se stesso in 25 giorni ma anche a volte in meno di un’ora, possiamo osservare l’apparizione e la scomparsa delle colonne di gas le cui dimensioni sono diverse volte quelle della nostra Terra. Il Sole ha un ciclo di attività di 11 anni e il prossimo massimo è previsto nel 2011.

Il contrasto delle immagini dipende dallo stato del cielo: un cielo molto puro (dopo un disturbo piovoso è favorevole. D’altra parte, è meglio osservare a metà giornata quando il Sole è alto nel cielo.

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Lo scatto qui a fianco è stato fatto a Caen (vicino al centro città), l’11 febbraio 2008 alle 13 circa (ora locale).

Stima dei costi

Il costo totale di costruzione, escludendo la montatura equatoriale, il ritorno curvo e gli oculari, è di circa 650€ e consiste principalmente nel filtro (300€) e negli obiettivi con i loro supporti (200€).

Documentazione: Pascal Mazereau e Pierre Bourge, A la poursuite du Soleil, Eyrolles, 1985

Costruttori dilettanti: http://serge.bertorello.free.fr/ e http://astrosurf.com/rondi/

Le immagini del Sole e della sua corona aggiornate quotidianamente si trovano sul sito dell’Osservatorio di Meudon: http://bass2000.obspm.fr/

Fornitori:

Thorlabs Gmbh, Hans-Bockler-Strasse 6, 85221 Dachau, Germania http://www.thorlabs.com

Lot-Oriel, 4, Allée des Garays, Z.I. des Glaises, 91120 Palaiseau http://www.lot-oriel.
Documento realizzato da Bernard CHERON adattato dall’articolo “Construction d’un coronographe” pubblicato sul N°69 (aprile 2008) della rivista Capella, edita dall’Association Normande d’Astronomie (ASNORA)

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