El passat divendres 22 de setembre, els alumnes de 1r i de 2n de batxillerat de Ciències de la Terra i del medi ambient vàrem observar el Sol des de l’institut amb l’ajuda d’un telescopi.
El professor ens va explicar com funciona un telescopi i quins són els principals tipus, quines són les seves parts fonamentals, així com les mesures de seguretat que s’han de prendre per tal de no córrer riscos a l’hora d’observar el Sol. Per a realitzar aquesta activitat vàrem utilitzar un telescopi refractor amb muntura equatorial, dos oculars diferents i un filtre solar.
La muntura d’un telescopi és la part mecànica que uneix el tub òptic al trípode. És una peça molt important, ja que no només subjecta fermament el tub òptic, que pot tenir un pes important, sinó que també permet el seu desplaçament precís per tal d’apuntar l’astre que es vol observar i, alhora, reproduir el moviment que compensi la rotació de la Terra per tal de poder mantenir amb exactitud la posició d’observació.
Muntura altazimutal (Micosmos)
Hi ha essencialment dues configuracions diferents de muntura. La muntura altazimutal és la més simple i intuïtiva, ja que només realitza moviments verticals i horitzontals en relació al terra on ens trobem. El problema d’aquest tipus de muntura és que s’han de realitzar correccions constants en les dues direccions de moviment per a compensar el moviment de rotació de la Terra i fer el seguiment dels astres, i l’objecte observat experimenta una rotació aparent sobre sí mateix.
Muntura equatorial (Sedaliada)
La muntura equatorial és més complexa i més difícil d’utilitzar al principi, però resol satisfactòriament el problema de seguiment dels astres. En comptes de tenir un moviment vertical i un moviment horitzontal en relació al terra, els moviments es produeixen sobre dos eixos inclinats i perpendiculars entre sí. L’eix polar es troba inclinat en un angle igual al de la latitud des d’on observem, i ha d’apuntar al nord geogràfic. En aquestes condicions, l’eix polar esdevé paral·lel a l’eix de rotació de la Terra, de manera que només movent aquest eix, i sempre que la muntura s’hagi posicionat correctament, és possible compensar el moviment de rotació de la Terra sense que l’objecte observat pateixi una rotació aparent sobre sí mateix. L’eix de declinació, perpendicular a l’eix polar, permet observar astres que es troben a diferents latituds.
Les muntures poden ser manuals, disposar de motors en els dos eixos (o almenys en l’eix polar), o informatitzades. En les muntures manuals és necessari moure l’eix polar per mitjà d’un cargol i de manera constant perquè l’astre a observar es mantingui centrat en el camp visual. En les muntures amb motor, el motor de l’eix polar es mou a la mateixa velocitat de rotació de la Terra però en sentit contrari, de manera que compensa la rotació i manté l’astre, així, centrat al camp visual. Finalment, les muntures informatitzades permeten localitzar de manera automàtica l’astre que volem observar. Una vegada li hem donat l’ordre, els eixos giren autònomament fins a centrar al camp visual l’objecte desitjat.
La muntura, juntament amb el trípode, s’ha de posar en estació de manera precisa per tal que l’observació sigui satisfactòria. En primer lloc, és necessari anivellar el trípode i equilibrar el pes del tub òptic amb els contrapesos per tal d’evitar tensions en la maquinària. A més, cal ajustar l’angle de l’eix polar a la nostra latitud (41,8º N) i orientar l’eix cap al nord amb l’ajuda d’una brúixola (en un estacionament precís s’utilitza un visor per a localitzar l’estrella Polar).
La part fonamental del telescopi és el tub òptic, que ens permet concentrar la llum per tal d’observar objectes llunyans. Sovint es pensa que el tub òptic té la funció d’augmentar la imatge, com és el cas del microscopi o de la lupa, però no és així. Tot i que el tub òptic produeix un petit augment de la imatge, l’objectiu del tub és concentrar la llum per tal d’observar astres aparentment poc lluminosos. Això ens permet observar detalls que seriem incapaços de diferenciar a ull nu o també visualitzar objectes imperceptibles sense telescopi. L’instrument que permet augmentar la imatge és l’ocular, i és per això que es poden intercanviar diferents ocular per a observar amb diferents augments. Cal tenir en compte, però, que una imatge ampliada no implica veure l’objecte amb major nitidesa. Normalment és possible distingir detalls més subtils si no augmentem massa la imatge.
Es poden diferenciar principalment dos tipus de tubs òptics. El refractor és un tub amb dues o tres lents muntades en línia que concentren la llum que entra al telescopi fins al diàmetre de la pupil·la de l’ull (6-7 mm), de manera que un tub amb una obertura de 70 mm de diàmetre permetrà observar els astres 10 vegades més lluminosos que a ull nu. El refractor utilitzat a l’experiència té una obertura de 80 mm.
Tipus de tubs òptics (Astrosurf)
El reflector utilitza miralls còncaus en comptes de lents, i pot tenir dues configuracions diferents (Newton o catadriòptic); en tots dos casos el sistema és comparable. La llum entra al tub a través de l’obertura fins a l’extrem oposat, on es reflexa en el mirall principal. La llum reflexada es torna a reflexar en el mirall secundari, on és dirigida fins arribar a l’ull. La concavitat dels dos miralls permet que la llum es concentri al llarg del seu recorregut. L’avantatge d’un reflector respecte d’un refractor és la possibilitat de posseir grans obertures sense que el tub hagi de tenir grans longituds, reduint els inconvenients d’un tub massa voluminós i pesat.
Per a observar el Sol fan falta filtres especials que obstrueixin l’excés de llum i poder realitzar, així, les observacions amb seguretat. Si ja fa mal als ulls i és totalment desaconsellat mirar directament el Sol, ni que sigui uns instants, imagineu si concentrem 10 vegades la llum amb el telescopi. En qüestió de segons se’ns incendiarien els ulls, però perdríem la vista molt abans, pràcticament de manera immediata.
Hi ha diferents tipus de filtres solars en funció del que desitgem observar. Uns filtren determinades longituds d’ona amb l’objectiu d’observar parts concretes de l’estructura del Sol, com és el cas del filtre Hα, que permet l’observació de la cromosfera i de les protuberàncies solars. Altres filtren tota la llum, com és el cas del filtre que vàrem utilitzar a l’institut i que rep el nom de làmina de Baader. Es tracta d’una làmina plàstica molt fina sobre la que s’ha impregnat una sèrie d’elements metàl·lics que permeten filtrar el 99,9% de tota la radiació, no només de llum visible sinó també la llum ultraviolada i la llum infraroja. Aquest filtre ens permet observar la fotosfera i les taques solars.
En alguns comerços es venen telescopis de baixa qualitat que inclouen com a accessori un petit filtre solar que es disposa sobre l’ocular. Aquest filtre rep, per tant, tota la llum concentrada, i acaba trencant-se o fonent-se, posant en greu perill la salut de l’observador, moltes vegades un nen. És per això que cal llençar aquest filtre. Els filtres solars sempre s’han de colocar sobre l’obertura del telescopi i no sobre l’ocular. En cas de dubte, és aconsellable no observar el Sol amb el telescopi o observar-lo per projecció sobre una cartolina blanca (sense posar l’ull a l’ocular).
El sol és una estrella que es troba a uns 150 milions de quilòmetres de la Terra i, com totes les estrelles, emet llum i calor degut a reaccions nuclears de fusió. El Sol és una estrella de tipus G, és a dir, que es tracta d’una estrella de mida mitjana i de temperatura mitjana (emet llum groga). Com que té relativament poca massa, el Sol evolucionarà transformant-se en una gegant vermella quan hagi consumit tot l’hidrogen, engolint durant el seu creixement els planetes interiors (inclosa la Terra). Quan hagi consumit tot l’heli, en comptes d’explotar com ho faria una estrella altament massissa, produint una nova o una supernova, la matèria que forma el Sol es dissiparà a l’espai formant una nebulosa planetària.
Sobre la fotosfera del Sol es poden observar sovint unes taques o grups de taques que són l’expressió directa de l’activitat magnètica de l’estrella. Les taques solars són unes petites regions que apareixen més fosques per contrast amb la resta de la fotosfera. Mentre que la fotosfera es troba a uns 6000ºC, la temperatura de les taques és d’uns 4000ºC. Les taques solars es generen a causa de les alteracions en el camp magnètic del Sol que es produeixen en cicles d’uns 11 anys. El màxim d’activitat solar i, per tant, de presència de taques solars, es va produir durant els anys 2013 i 2014, de manera que ara anem cap a un període de poca activitat solar, i haurem d’esperar fins al 2025 per trobar un Sol novament molt actiu. Tot i així, divendres vàrem tenir sort i vàrem poder observar una taca solar de mida similar a la de la Terra (o del doble!). Amb l’ocular de grans augments vàrem poder diferenciar l’ombra, part central fosca de la taca, envoltada de la penombra, zona perimetral menys fosca.
Aquest article ha estat elaborat com a part de les activitats de CTMA 2 pel Guim A., el Quim B., l’Abel B., l’Helios C., la Maria F., la Laia F., l’Oriol G., l’Adrià L., la Loida M., la Lidia R. i la Laia S.
