Aberrazioni ottiche

Purtroppo nessun telescopio e nessuna ottica è esente da errori. Qui ti illustriamo quali sono le aberrazioni ottiche più importanti riscontrabili nei telescopi astronomici.

L’aberrazione sferica è un errore ottico che si può riscontrare sia con le lenti che con gli specchi. Nell’aberrazione sferica un raggio di luce prossimo all’asse viene rifratto, o riflesso, in modo diverso rispetto a un raggio lontano dall’asse. Quindi si hanno diversi piani focali per diversi raggi. Nel telescopio questa aberrazione si presenta come una sfocatura, più evidente nelle lunghezze focali corte rispetto a quelle più grandi. L’aberrazione sferica può essere evitata usando una lente asferica o uno specchio parabolico.

Un fatto interessante: quando il telescopio Hubble è stato lanciato nello spazio ci si è resi conto che presentava una aberrazione sferica, perché rimandava immagini sfocate. Si è dovuto quindi procurargli degli “occhiali” per correggere l’errore.

L'aberrazione cromatica è un errore d’immagine riscontrabile nei telescopi a lenti, quindi nei rifrattori. La luce raggiunge le lenti e viene rifratta, forse te lo ricordi dalle lezioni di fisica a scuola. Solo tramite questa rifrazione è possibile ottenere un’immagine. La luce blu viene rifratta maggiormente rispetto a quella rossa: significa che le diverse lunghezze d’onda raggiungono in modo diverso il piano focale.

Se lo si immagina in termini pratici, possiamo dire che la luce blu va a fuoco in un punto diverso rispetto a quella rossa: una differenza che crea sfocature nell’immagine. Ma non solo, perché si ha anche una differenza di ingrandimento del colore. In breve, questo significa che le immagini create in punti diversi hanno anche dimensioni diverse in base al colore. Il risultato sono le frange di colore.

L'aberrazione cromatica può essere corretta usando un’ottica acromatica, in cui dietro a una lente biconvessa positiva è inserita una lente negativa con una dispersione più forte (dispersione del colore). In questo modo l’aberrazione cromatica viene parzialmente eliminata. Rimangono tuttavia ancora degli errori minimi residui, denominati spettro secondario.

Anche lo spettro secondario può essere corretto usando una lente aggiuntiva (di solito una lente positiva). I telescopi riflettori non presentano aberrazioni cromatiche.

La coma è un altro tipo di aberrazione, che si verifica quando la luce entra obliqua rispetto all’asse ottico; è data spesso dalla sovrapposizione di aberrazione sferica e astigmatismo. Le immagini prodotte appaiono asimmetriche e, ai margini del campo visivo, le stelle presentano distorsioni simili alla coda di una cometa, con una sfocatura che non può essere eliminata.

La coma si nota in particolare nei telescopi con grandi rapporti di apertura, per esempio 1:4 o 1:5, quindi soprattutto con le ottiche fotografiche veloci. Con le grandi lunghezze focali e i conseguenti piccoli rapporti di apertura (per esempio 1:10) questa aberrazione è ridotta e diventa minima se l’obiettivo è diaframmato. Per ottenere immagini nitide con le ottiche veloci nonostante la coma, si può applicare un apposito correttore.

L'astigmatismo nel telescopio può essere causato da fasci di luce incidenti in modo obliquo (astigmatismo = luce obliqua). Può dipendere da distorsioni dello specchio, ma spesso è dovuto a due diverse curvature di specchi o lenti che hanno diverse lunghezze focali. Un raggio sarebbe quindi perpendicolare rispetto all’altro. Nel disco di diffrazione l'astigmatismo appare come una immagine allungata e distorta.

Curvatura di campo

La curvatura di campo è connessa all’astigmatismo.

L’immagine viene creata su una superficie curva, quindi non è mai possibile avere il centro e i margini a fuoco contemporaneamente.