La mayoría de los astrónomos son en realidad astrofísicos. Hasta finales del siglo XIX, la astronomía era difícil de describir y calcular. Los astrónomos toman fotografías de cuerpos celestes a través de telescopios y calculan cosas como eclipses solares y lunares, las posiciones de los planetas y las posiciones y distancias de las estrellas. Sin embargo, los astrónomos carecen de una verdadera comprensión de las propiedades físicas de las estrellas y de los mecanismos físicos que rigen por qué brillan y cómo evolucionan. Desde entonces, los avances en nuestro conocimiento de la estructura atómica y los efectos de la materia han permitido a los astrónomos descubrir el funcionamiento interno del universo mediante la aplicación de las leyes de la física de muchas maneras. Desde este punto de vista, la mayoría de los astrónomos actuales son en realidad astrofísicos y hacen astrofísica. Este título puede causar una impresión duradera en un cóctel.
Los astrónomos se pueden dividir a grandes rasgos en astrónomos observacionales y astrónomos teóricos. Si bien algunas personas hacen ambas cosas, la mayoría se adapta mejor a una u otra. Aunque los astrónomos observacionales no tienen que sumergirse en observaciones todo el día, necesitan investigar y diseñar telescopios e instrumentos (como cámaras, fotómetros, espectrómetros, etc.) para obtener y analizar datos sobre objetos cósmicos. Los astrónomos teóricos, por otro lado, suelen utilizar supercomputadoras para construir modelos que simulan fenómenos cósmicos.
El trabajo de los astrónomos observacionales y los astrónomos teóricos es a menudo complementario. A veces, los astrónomos observacionales descubren fenómenos inexplicables en el universo y los astrónomos teóricos intentan explicar lo que observan utilizando matemáticas y leyes conocidas de la física. A veces, los astrónomos teóricos desarrollan una teoría que predice la existencia de un determinado fenómeno o estado físico en el universo, y los astrónomos observacionales intentan probar la validez de la teoría a través de observaciones. El primer ejemplo fue el descubrimiento de los púlsares y más tarde la teoría de las estrellas de neutrones. El segundo ejemplo es la suposición teórica de que los agujeros negros existen y luego son descubiertos.
En general, estudiar el universo es una actividad frustrantemente pasiva. Los físicos, químicos y biólogos tienen una cosa en común: pueden ingresar a un laboratorio o viajar a un destino y crear efectivamente los fenómenos que desean estudiar. Pueden tocarlo, operarlo y conectarse con ellos directamente. Pregúntele a un físico cuánto pesa una sustancia y podrá ponerla en una báscula y leerla al instante. Pregúntele a un químico cuánto calor se libera en una reacción y podrá medirlo con un termómetro. Pregúntele a un biólogo cuál es la firma genética de una muestra de sangre y podrá realizar inmediatamente una serie de pruebas cuidadosas. Para un astrónomo, el universo entero es un laboratorio. Sin embargo, por definición, el universo "se extiende" mucho más allá de nuestro contacto directo. Aunque un astrónomo puede medir la distancia de una estrella a nosotros, no puede verificar la distancia con una cinta métrica. El astrónomo quería saber la temperatura de la superficie del sol, pero no podía acercarse al sol y enchufar un termómetro. Un astrónomo quiere saber la composición de una galaxia distante, pero no puede ir allí, tomar una muestra y enviarla a la Tierra para su análisis. Sin embargo, sí conocemos las distancias entre estrellas, la temperatura del Sol y la composición de galaxias distantes. Por eso la astronomía es un campo tan fascinante, un don que contribuye tanto a la flexibilidad creativa de la mente humana.
Los astrónomos estudian el universo recogiendo y analizando la luz y otras longitudes de onda de radiación de los objetos cósmicos. Los astrónomos no pueden visitar la mayoría de los planetas, estrellas y galaxias del universo. En cambio, estudia el universo a través de información enviada por cuerpos celestes. Lo que puede transmitirnos información es la luz y la radiación en otras bandas. De esta forma, los astrónomos estudian los objetos cósmicos (hechos de materia) principalmente a través de la radiación celeste. Hablaremos pronto sobre la radiación. También encontrarás un apartado sobre la materia al final de este capítulo.
Un telescopio óptico es un dispositivo que enfoca la luz para que podamos ver objetos más débiles que los que sólo puede ver el ojo desnudo. El principio de un telescopio es esencialmente el mismo. La luz que ingresa al telescopio se enfoca continuamente en haces más pequeños mediante una serie de lentes y espejos. Debido a que la luz y la radiación son la forma en que los astrónomos estudian el universo, cuanta más radiación recolectan, más información pueden aprender.
Existen dos tipos básicos de telescopios ópticos. La mayoría son refractores o reflectores.
Los telescopios refractores utilizan un sistema de lentes para enfocar la luz. Cuando era niño, la mayoría de la gente tiene esta experiencia. En un día soleado, utilizamos una lupa para iluminar una hoja o un trozo de papel.
El principio de este experimento es que la lupa enfoca la luz sobre la superficie en un punto, haciendo que la temperatura de este punto sea extremadamente alta, es decir, la luminosidad es extremadamente alta. Los telescopios refractores utilizan grupos de lentes para hacer lo mismo. El extremo grande de un telescopio refractor tiene dos lentes del mismo tamaño pero de diferentes tipos. Juntos enfocan la luz en el otro extremo del telescopio a medida que pasa a través de ellos. En este punto, no importa hacia dónde apunte el telescopio, aparecerá una imagen.
10 Los telescopios reflectores utilizan uno o más espejos para lograr lo mismo. En un telescopio reflector simple, un rayo de luz distante incide sobre un espejo. Este espejo no es plano, es cóncavo. El resultado será un efecto de enfoque. Una forma específica es un paraboloide que enfoca la luz incidente paralela al eje óptico en el mismo punto. Al igual que un telescopio refractor, en este punto se observan objetos distantes.
11 Newton inventó un telescopio reflector simple y ordinario, amado por los entusiastas de la astronomía. Este diseño, conocido hoy como telescopio reflector newtoniano, enfocaba la luz con un paraboloide cóncavo en un extremo del tubo. Para comodidad del observador, se coloca un espejo plano en el otro extremo del tubo para reflejar la luz hacia el lado del tubo donde está montado el ocular. Muchos aficionados a la astronomía tienen telescopios de este diseño.
Un telescopio de 12 refractores con un diámetro de varias decenas de centímetros es más caro que un telescopio reflector. Por ejemplo, un telescopio reflector normal de 15 cm cuesta varios cientos de yuanes, mientras que un telescopio refractor de 15 cm cuesta varios miles de yuanes. La razón es que, con este tamaño, es más barato pulir espejos para observaciones astronómicas que pulir sistemas de lentes.
13 Para los aficionados que necesitan portabilidad, tanto los telescopios refractores como los reflectores newtonianos son voluminosos. Un refractor newtoniano típico de 10 pulgadas mide entre 6 y 7 pies de largo y pesa más de 100 libras, y un refractor de 6 pulgadas es aproximadamente ese tamaño. Obviamente, a menos que tenga un lugar permanente para montar estos dispositivos, enfrentará dificultades de transporte.
14 Otro diseño de telescopio llamado Schmidt-Cassegrain ofrece una ventaja interesante. Es una combinación de un espejo y una lente. El tipo Schmidt-Karl-Segrin, con un diámetro de varias decenas de centímetros, es mucho más caro que el tipo newtoniano, pero más barato que el tipo refractivo puro. Además, tiene la ventaja de que el cilindro de la lente tiene sólo un tercio de su longitud en el caso de la lente. El tipo newtoniano tiene un rendimiento similar. De esta forma, el modelo Schmitt-Ka seglin es más portátil y se puede guardar en un lugar pequeño y económico. Al ser corto, se balancea muy poco cuando hay viento. Esto es importante porque el efecto de aumento del telescopio puede provocar que incluso pequeñas vibraciones de la brisa provoquen grandes sacudidas en la imagen del telescopio.
15 El límite inferior del objeto más oscuro que vemos depende de cuánta luz entra en nuestros ojos y está enfocada. Podemos ver porque la luz pasa a través de la pupila, el sistema de lentes del ojo la enfoca en la retina y la señal se envía al cerebro. Cuanta más luz entra al ojo, más luz llega a la retina, más fuerte es la señal enviada al cerebro y más brillante se vuelve el objeto. Cuando entramos por primera vez en una habitación oscura o salimos de un ambiente luminoso, sentimos que no podemos ver nada. Pero cuando tus ojos se "adaptan", podrás ver con mayor claridad. La adaptación es cuando la pupila se agranda gradualmente, permitiendo que pase más luz. Sin embargo, hay un límite. Lo oscuro que puedes ver depende de qué tan grandes puedan llegar a ser tus pupilas.
Los telescopios 16 nos permiten ver objetos más oscuros porque dejan entrar más luz a nuestros ojos. Incluso en las condiciones más oscuras, en promedio, la pupila no puede dilatarse más de 8 mm. Así que sólo podemos ver que la luz más tenue es proporcional al brillo del flujo luminoso que pasa a través de un cuadrado de 8 mm. Pero los telescopios nos permiten engañar a la naturaleza para que enfoque más luz en un haz adecuado al tamaño de la pupila. Mira las estrellas a simple vista. Sólo puedes captar luz con una pupila de 8 mm cuadrados. Mirar el cielo estrellado con un telescopio equivale a utilizar una lente o espejo cuadrado de 250 mm para recoger la luz, lo que equivale a tener una pupila con un diámetro de 250 mm. No es de extrañar que el telescopio nos permita ver cosas en el universo que. son mucho más oscuros que a simple vista. Comprenda este principio básico y comprenderá el poder mágico de los telescopios para revelar el universo conocido hasta ahora. Veremos que los astrónomos profesionales reciben señales no con sus ojos sino con instrumentos mucho más objetivos que sus ojos. Pero la ubicación es la misma.
17 Los astrónomos tienden a referirse a los telescopios por el diámetro del espejo primario. Los astrónomos tienden a llamar a los telescopios "36 pulgadas" o "2,4 metros". Al hacerlo, expresaron el diámetro del espejo primario del telescopio en pies o metros. El espejo primario a menudo se denomina lente objetivo.
18 La capacidad de un telescopio para mostrarnos objetos más lejanos y más débiles depende del área del espejo primario. Aunque los astrónomos se refieren a los telescopios por el diámetro del ocular, la capacidad de un telescopio para enfocar la luz es proporcional al área del ocular, no al diámetro. Según la fórmula para el área de un círculo, un telescopio de 10 pies en realidad capta 4 veces más luz que un telescopio de 5 pies. La capacidad de un telescopio para captar luz a veces se denomina poder de captación de luz. Pero esto no tiene nada que ver con el aumento del telescopio.
Para ampliar la imagen en un telescopio, se necesita un ocular. La mayoría de los telescopios adquiridos por entusiastas de la astronomía vienen con un juego de oculares clasificados. Cada ocular suele ser un pequeño cilindro que contiene un sistema de lentes. Diferentes oculares ofrecen diferentes aumentos.
Para poder calcular el aumento de un determinado telescopio con un determinado ocular, es necesario conocer la distancia focal. El objetivo y los oculares de cada telescopio tienen lo que se llama una distancia focal. En realidad es una distancia, normalmente medida en milímetros. (1 pulgada equivale a 25,4 milímetros) Si alguna vez quemó una hoja con una lupa, la distancia entre la lente de la lupa y el objeto quemado es la distancia focal. En otras palabras, es el punto donde convergen la lente y la luz procedente de la distancia (en este caso, el sol). La distancia focal del ocular generalmente está escrita en el costado o en el extremo del tubo del ocular, y la longitud focal del objetivo a menudo se incluye en la literatura sobre telescopios.
21Para calcular el aumento, lo único que hay que hacer es dividir. Cuando insertas un ocular específico en un telescopio y necesitas calcular su aumento, todo lo que haces es dividir la distancia focal de la lente del objetivo por la longitud focal del ocular. Por ejemplo, la distancia focal de la lente del objetivo del telescopio es de 2540 mm. Si inserta un ocular con una distancia focal de 25,4 mm, su aumento es de 100. Esto significa que cuando pases por este plano de visión, verás objetos que están 100 veces más cerca o 100 veces más grandes de lo que puedes ver a simple vista.
En teoría, cualquier telescopio puede alcanzar cualquier aumento. Para obtener más aumentos, todo lo que tiene que hacer es elegir un ocular con una distancia focal cada vez más corta. Por lo tanto, si un ocular con una distancia focal de 25,4 mm obtiene un aumento de 100x, entonces un ocular con la mitad de la distancia focal, 12,7 mm, obtiene un aumento de 200x en el mismo telescopio. Un ocular con una distancia focal de 6,35 mm puede alcanzar un aumento de 400x. En teoría, podrías seguir haciendo esto hasta ampliar un millón de veces o más. Pero hay un problema, y ese es...
El aumento útil de un telescopio. Hay que recordar que el ocular magnifica la imagen formada al enfocar la lente del objetivo. Todos los oculares necesitan usar esta imagen para ampliar, por lo que existe un límite en la cantidad de luz que puede funcionar de manera efectiva. En pocas palabras, cuanta más luz reciba el ocular, más podrá ampliar la imagen y seguir produciendo una imagen brillante y clara en la retina del ojo. En otras palabras, existe un límite práctico en cuanto a la nitidez y el brillo de una imagen que se puede ver con un telescopio determinado. Superar este límite puede provocar resultados no deseados. A medida que aumenta la ampliación, se obtienen imágenes cada vez más grandes, pero se vuelven más oscuras y borrosas. De hecho, apenas se pueden ver los detalles. Mucho más que "¿Cuál es el aumento de este telescopio?", la pregunta importante es "¿Cuál es el aumento máximo útil de este telescopio?"
El aumento efectivo de un telescopio en particular depende del tamaño del espejo primario. Aunque el aumento útil de un telescopio depende de muchos factores, incluida la calidad óptica del telescopio y la estabilidad de la atmósfera terrestre en una noche determinada. Para obtener el máximo aumento útil, debes buscar un telescopio, medir su diámetro y multiplicarlo por 40 en pulgadas. Por lo tanto, el aumento máximo que se puede lograr con un telescopio de 30 pies la mayoría de las noches es aproximadamente 3*40=120 (también escrito como 120X), y se puede ver la misma vista clara y brillante con un telescopio de 6 pulgadas la misma noche a una ampliación de 6*40=240 imagen. Por eso vale la pena comprar un telescopio con el objetivo más grande posible.
A veces es más prudente elegir un aumento menor que el aumento máximo. Un ocular de bajo aumento le dará una imagen más pequeña, pero la imagen será más clara y brillante. En la mayoría de los casos, esto será mejor para los ojos. Y para algunos cuerpos celestes más grandes, como cúmulos de estrellas, cometas, la luna, etc., los oculares con un gran campo de visión y bajo aumento pueden obtener mejores imágenes.
Para aquellos que simplemente disfrutan del cielo, los prismáticos pueden considerarse una herramienta muy satisfactoria. De acuerdo con el credo de "relación calidad-precio", los binoculares son nuestra opción asequible para observar el cielo a través de binoculares.
Si bien los binoculares no le brindarán los detalles de la luna y los planetas que un telescopio normal puede brindarle, puede simplemente recostarse y escanear las estrellas casualmente. Ya son increíbles. Además, equipado con binoculares, podrás disfrutar de muchos momentos maravillosos, como navegar por la Vía Láctea, buscar las nebulosas y cúmulos de estrellas que verás en este libro y observar estrellas dobles, eclipses solares y cometas inesperados.
Los números de los prismáticos te indican su tamaño y aumento. Los cilindros dobles a menudo se describen con dos números y una x, como 7×35 o 10×50. El primero de los dos números indica el aumento de los binoculares y el segundo número indica la apertura del espejo primario de los binoculares en milímetros. Dado que 25 mm equivale aproximadamente a una pulgada, la lente del objetivo de un binocular de 10x50 mide 50 mm o dos pulgadas, lo que da un aumento de 10x.
Utilizar unos prismáticos de 7×50 por la noche es una buena opción. Mucha gente cree que los binoculares de 7×50 brindan capacidades de captación de luz más fuertes que los binoculares de 7×35 (a menudo utilizados para ver eventos deportivos durante el día), pero no son más engorrosos ni problemáticos que los binoculares con mayor aumento. Los binoculares con mayor aumento y mayor apertura, que pueden proporcionarnos vistas espectaculares de la Vía Láctea, se apoyan mejor en un trípode para que queden estables.
Los refractores y binoculares de alta calidad utilizan lentes recubiertas. Estos recubrimientos químicos dan a la lente una apariencia azulada y reducen los reflejos internos, lo que permite que el instrumento produzca una calidad de imagen perfecta.
Los astrónomos aficionados normalmente pueden indicar el aumento del telescopio que están utilizando, pero los astrónomos profesionales no lo creen así. La ampliación es un tema de preocupación general para los astrónomos profesionales. Esto se debe a que los astrónomos profesionales a menudo quitan el ocular del telescopio y usan otras ópticas en el telescopio para enfocar la luz en el CCD, como si se usara como parte de una cámara, un fotómetro o un espectrómetro. En este caso, a los astrónomos profesionales les interesa el tamaño de la imagen, el nivel de detalle que pueden ver y la longitud de onda o el color de la luz que puede llegar al CCD.
31 Los astrónomos profesionales están más interesados en la resolución de un telescopio que en su aumento. La resolución se refiere a la cantidad de detalles que teóricamente un telescopio puede permitirle ver. Se puede decir que la finura de los detalles es que no importa cuán pequeño sea un objeto que puedas ver o cuán cerca estén dos objetos, aún puedes distinguirlos. La resolución de un telescopio se mide en segundos de arco.
La resolución teórica de un telescopio es fácil de calcular. La resolución teórica de un telescopio óptico, medida en segundos de arco, se puede calcular fácilmente dividiendo 13 por la apertura del espejo primario del telescopio, medida en centímetros. (2,54 centímetros equivalen a una pulgada) La resolución teórica de un telescopio de 100 pulgadas (254 centímetros) es de aproximadamente 0,05 segundos de arco. La resolución teórica de un telescopio de 200 pulgadas es de aproximadamente 0,025 segundos de arco (sólo 1/36.000 del diámetro de la luna llena). En otras palabras, el segundo telescopio sólo necesitó 0,025 segundos de arco para distinguir dos estrellas en el cielo. Un telescopio de 100 pulgadas sólo puede verlos como una estrella. Una imagen nítida es una imagen de alta calidad, por lo que los astrónomos quieren la mejor resolución posible. Esta es otra razón por la que los astrónomos codician la mayor apertura posible para los telescopios.
¿Hola, XXX? Por favor dame un mapa estelar. Así como existen mapas de Texas y Afganistán, también existen mapas del cielo. Antes se hacía a mano, pero ahora los astrónomos se basan principalmente en fotografías o imágenes de ordenador. Lo más extenso de este tipo de fotografías e imágenes consiste en observaciones del hemisferio sur realizadas por el Observatorio Palomar en California y el Observatorio Europeo Austral en Chile. Cientos de imágenes muestran estrellas en el cielo tan tenues como 20. Otro mapa estelar a gran escala es el catálogo de estrellas del Telescopio Espacial Hubble. Contiene más de 15 millones de estrellas tan débiles como 15 y sólo está disponible en discos ópticos de gran capacidad. Antes de observar, el astrónomo puede echar un vistazo a las estrellas más llamativas que rodean su objetivo deseado, que pueden servir como señales hacia su objetivo deseado.
Los astrónomos utilizan un método similar a la longitud y latitud geográficas para localizar objetos en el cielo. Así como los objetos en la Tierra pueden representarse por latitud y longitud, cualquier objeto en el cielo puede representarse mediante un sistema de coordenadas similar, donde la declinación reemplaza la latitud y la ascensión recta reemplaza la longitud.
La declinación de 35° se mide en grados. El gran círculo paralelo al ecuador de la Tierra en coordenadas celestes se llama ecuador celeste. Al igual que la latitud, se dice que un objeto tiene declinación positiva si está al norte del ecuador celeste.
Asimismo, los objetos que se encuentran en el cielo al sur del ecuador celeste también tienen declinaciones negativas. La distancia al norte o al sur se mide en grados, ángulos, minutos y segundos (como la latitud).
La ascensión recta se mide en unidades de tiempo. Las coordenadas de ascensión recta se miden hacia el este en el cielo. Al igual que la longitud, debería haber un punto cero. Así como la longitud de cero grados pasa por Greenwich, Inglaterra, la longitud de cero grados en el cielo es la longitud que pasa por el equinoccio de primavera, y la ascensión recta de un cuerpo celeste es el tiempo desde el sur de este cero. -grados de longitud hacia el sur del cuerpo celeste deseado. De esta forma, la ascensión recta de un cuerpo celeste se mide en horas, minutos y segundos en el tiempo.
Un mapa estelar suele incluir las coordenadas de los objetos cósmicos que contiene. Así como un mapa generalmente tiene la latitud y la longitud marcadas en el costado, un mapa estelar generalmente tiene la ascensión recta y la declinación marcadas en el área que representa. Los catálogos celestes y los catálogos de estrellas también generalmente enumeran las coordenadas de cada cuerpo celeste. La ascensión recta generalmente se abrevia como R.A. La declinación magnética generalmente se abrevia como Dec. Así, por ejemplo, Sirio, la estrella más brillante del cielo invernal, se puede encontrar en el cielo en R.A.6h14m, DIC.-16 35'. Vega, la estrella más brillante del cielo de verano, se encuentra en R.A.18h34m, dic+38 41'. Estas coordenadas facilitan la localización de las estrellas en el cielo, tal como establecer la longitud y la latitud en un barco en Los Ángeles o en el mar.
Las coordenadas de los cuerpos celestes y las esferas celestes relativas al movimiento de las estrellas cambian constantemente. Debido a que el Sol, la Luna y los planetas se mueven constantemente en relación con las estrellas, su ascensión recta y declinación también cambian constantemente. Por lo tanto, la tabla que enumera sus ubicaciones debe cambiarse todas las noches. A veces es necesario indicar las coordenadas horarias de cuerpos celestes que se mueven especialmente, como la Luna.
¿Por qué los astrónomos necesitan un sistema de coordenadas así? ¿No pueden simplemente apuntar el telescopio hacia donde quieren mirar, tal como lo haría usted con unos binoculares? Hay muchas razones por las que este sistema es necesario. En primer lugar, muchos telescopios profesionales pesan varias toneladas y son difíciles de girar. En segundo lugar, los telescopios suelen colocarse en observatorios que sólo pueden ver una parte del cielo, y los astrónomos normalmente no pueden ver todo el cielo. En tercer lugar, los astrónomos eligen estrellas objetivo que a menudo son demasiado débiles para ser vistas a simple vista. Cuarto, si un astrónomo alemán quiere decirle a su socio en Chile que apunte su telescopio a una sola estrella que le interese, no puede simplemente decir: apunte el telescopio allí. No tiene ningún sentido.
Muchos telescopios realizan un seguimiento asistido por ordenador, señalando la ascensión recta y la declinación correctas del objeto que el astrónomo quiere estudiar. Muchos telescopios profesionales e incluso algunos espejos de aficionados están controlados por computadora, se mueven automáticamente y apuntan a las coordenadas celestes correctas. En los últimos años, algunos entusiastas incluso han preinstalado software en sus computadoras que incluye coordenadas de planetas, estrellas brillantes y otros hermosos cúmulos de estrellas, nebulosas y galaxias. Simplemente ingrese el nombre del objeto que desea ver, presione un botón y el telescopio lo encontrará por usted.
A los astrónomos no les gustan las estrellas titilantes. Las estrellas titilantes en el cielo son una vista muy romántica. Pero, irónicamente, esto es lo que temen los astrónomos. Esto se debe a que cuando las estrellas titilan significa que la atmósfera terrestre está en malas condiciones. Sólo cuando la atmósfera terrestre esté limpia y estable los telescopios podrán tomar imágenes muy claras de los objetos celestes. Pero a veces la atmósfera de la Tierra es extremadamente inestable, lo que indica que hay innumerables turbulencias en la atmósfera. Observar objetos celestes a través de la atmósfera en este momento es como mirar las cosas que están debajo a través de una corriente limpia y rápida. Los objetos debajo del arroyo parecían ondularse constantemente, distorsionados por la turbulencia del agua. Asimismo, la turbulencia atmosférica distorsiona la luz que la atraviesa. A simple vista, estas atmósferas inestables parecen casi desprovistas de luz estelar. Los telescopios complican aún más el problema, porque en el proceso de ampliar la imagen de un objeto celeste, también amplifican las perturbaciones atmosféricas, dispersando la imagen de la estrella en puntos de tamaño y forma cambiantes. Los astrónomos se refieren a las noches en las que la atmósfera es inestable como mala visibilidad atmosférica. De este modo, la resolución del telescopio en una noche determinada depende de las condiciones atmosféricas en comparación con su propio tamaño.
Los astrónomos suelen intentar construir observatorios donde la visibilidad atmosférica es mayor. La consideración más importante al elegir un nuevo sitio para un observatorio es la estabilidad atmosférica o la persistencia de una buena visibilidad en un lugar. Estos lugares suelen elegirse en las cimas de las montañas más altas, donde los vientos predominantes provienen de un terreno relativamente plano o del océano. Este terreno plano crea un flujo de aire que permanece suavemente paralelo para que haya el menor movimiento vertical posible. Así, por ejemplo, el Observatorio Nacional Kitt Peak está situado en una montaña de varios kilómetros de altura en el relativamente llano desierto de Arizona. Algunos de los mejores observatorios del mundo están ubicados en una serie de picos montañosos, como el volcán extinto Mauna Kea en Hawaii y los Andes en Chile.
Todo esto se debe a que el lado de barlovento de estos lugares es el océano infinito. Sin embargo, a pesar de estar en ubicaciones tan ideales, la resolución de algunos telescopios grandes rara vez supera 1 segundo de arco.
Para encontrar el lugar donde construir el observatorio, los astrónomos también buscan el lugar más despejado. Es comprensible que los astrónomos quieran encontrar no sólo dónde la atmósfera es estable, sino también dónde es más clara. Por supuesto, esto significa tener tantos días soleados como sea posible cada año. Partes de Hawái están cubiertas de selva tropical, pero a más de 13.000 pies, el pico más alto de Mauna Kea es tan alto que está fuera de la "zona climática", excepto por fuertes nevadas ocasionales. Esos observatorios en Chile están en el desierto seco y es posible que no vean una gota de lluvia en un año.
Otro factor importante a la hora de elegir un sitio es la ausencia de contaminación. Esto puede parecer obvio, pero cuando se trata de contaminación, a los astrónomos ópticos no sólo les preocupa la falta de estos compuestos en el aire. Les preocupa otra forma de contaminación en la que otros no piensan: la contaminación lumínica. Las luces de la ciudad y de los automóviles estallan en el cielo, arrastrando la luz de la oscura Vía Láctea, haciendo que algunos estudios astronómicos sean casi imposibles excepto en los suburbios. El monte Wilson y la montaña Paloma alguna vez fueron el foco de la investigación astronómica del siglo XX, pero gradualmente se han vuelto inutilizables debido a la contaminación lumínica en las principales ciudades como Los Ángeles y San Diego. Incluso Kitt Peak está cada vez más amenazado por la creciente población de Tucson. Los astrónomos se han adentrado más en las montañas, como Hawai y Chile.
La ciudadanía puede ayudar a reducir la contaminación lumínica. No es necesario reducir la cantidad de iluminación de seguridad requerida en calles y carreteras durante la noche. Hay medidas sencillas que los gobiernos y el público pueden tomar para reducir significativamente la contaminación lumínica que producen sin aumentar la carga. Mientras agreguemos pantallas a las farolas e iluminemos la carretera con luces diferentes, podremos recuperar el hermoso cielo estrellado, que no sólo es importante para las observaciones astronómicas, sino también para los recursos naturales cada vez más escasos. Para saber qué debe hacer el público, comuníquese con:
Dr. David Crawford
Dark Sky Association
3545 Stewart Street
Tucson, AZ 857161
Cuando hablamos del estudio del universo, debemos prestar más atención a lo que nuestros ojos pueden notar. A veces el cielo parece despejado, pero no es aceptable para algunos estudios astronómicos. Esto es especialmente cierto en el caso de la óptica de observación, una rama de la astronomía que mide con precisión el brillo aparente de los objetos celestes. Por ejemplo, una nube muy delgada es realmente invisible a simple vista y puede causar grandes fluctuaciones en dichos instrumentos, lo que lleva a la eliminación de datos.
Existen límites técnicos al tamaño que se puede construir un telescopio. Cuanto más grande sea el espejo primario del telescopio, más brillante y clara será la imagen que crea. Entonces, ¿por qué no utilizar simplemente un espejo gigante? El problema es que los materiales con los que se fabrican estos espejos tienen un límite de tolerancia. Para que una lente telescópica o un espejo cóncavo enfoquen con precisión la luz en una imagen clara, la superficie del espejo de la lente o espejo cóncavo debe tener una forma de espejo que tenga una precisión de unas pocas millonésimas de pulgada y sea solo una fracción de la longitud de onda. de la luz. La tecnología moderna de pulido de espejos puede lograr tal precisión, pero cuando el espejo es lo suficientemente pesado, se deformará bajo su propia gravedad. La cantidad de deformación es invisible a simple vista, pero es suficiente para distorsionar la luz de modo que no se pueda visualizar con precisión.
El telescopio refractor más grande del mundo está en Wisconsin, y el telescopio reflector más grande está en Rusia. (A partir de 2006, el telescopio reflector más grande es el telescopio GTC del Observatorio Europeo del Norte, con una apertura de 11,5 m - Nota de la Red de Astronomía Espacial). El espejo principal del telescopio refractor más grande del mundo tiene un diámetro de 1 m. Está ubicado en el Observatorio Yerkes gestionado por la Universidad de Chicago en Wisconsin. En 1948 se completó el telescopio reflector de 5 metros de diámetro en la montaña Palomar en California, EE. UU. Ha sido el más grande del mundo durante décadas. Sólo en los años 70 se completó el telescopio reflector de 6 metros en las montañas del Cáucaso. Lamentablemente, su sistema óptico todavía no era muy bueno.
Los nuevos materiales y tecnologías han dado lugar a telescopios más grandes. Un avance interesante en la tecnología de diseño de telescopios en la década de 1980 fue que los astrónomos descartaron la idea de que los telescopios ópticos tuvieran un tamaño limitado. El concepto implica combinar varias lentes separadas en un telescopio y hacer que la luz que reciben produzcan individualmente una imagen combinada. Este método hace que el área total de las lentes individuales sea igual al área total de su combinación.
El telescopio Keck en Mauna Kea en Hawaii está ensamblado a partir de 36 lentes con un diámetro de 1,8 metros. La prueba se realizó por primera vez en 1990, y el telescopio Gemini (Keck 2) colocado a su lado comenzó a agregarse en 1996. Se está diseñando un telescopio multiespejo más grande.
Otros diseños de telescopios utilizan láseres y ordenadores para conquistar la naturaleza. En un campo de investigación llamado óptica adaptativa, los científicos están estudiando el uso de láseres para detectar continuamente la atmósfera sobre un telescopio y enviar señales a motores controlados por computadora que sostienen el espejo primario para cambiar con precisión su forma y contrarrestar la turbulencia en la atmósfera. Si tiene éxito, el telescopio podría alcanzar una claridad sin precedentes.