etruscastro
28-04-2013, 08:06
I COLORI: SE CI SIETE FATEVI VEDERE
Dopo aver parlato della magnitudine integrata e della luminosità superficiale (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?2598-C-%E8-Magnitudine-e-Magnitudine!) degli oggetti astronomici osservabili nei nostri strumenti amatoriali, possiamo alzare un pochino l’asticella della difficoltà per tutti quegli astrofili che dedicano le loro serate all’ osservazione visuale di oggetti del profondo cielo (DSO). L’aver capito in base a delle semplici tabelle quali siano gli oggetti alla portata del nostro strumento e dei nostri cieli ci pone di fronte ad una domanda che prima o poi assillerà l’osservatore:
si possono percepire tonalità di colore negli oggetti osservati?
Se sì, quali sono e perché?
È possibile osservare dettagli debolissimi in strutture galattiche debolissime?
Se sì, come?
Il discorso non è semplice, e bisogna progredire per gradi, iniziamo con il parlare dello strumento più importante….. il nostro occhio!
L’occhio sarà l’obiettivo che regolerà ogni valore che andremo ad analizzare, come ne abbiamo già parlato qua (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?1122-La-Visione-Distolta&p=14164#post14164 la visione distolta) seppur in maniera molto superficiale, sarà bene ripassare velocemente il funzionamento e come esso cambia al variare della luminanza:
I coni: Essi sono di tre tipi, ognuno dei quali sensibile ad una diversa lunghezza d’onda (Rosso, Verde e Blu), il cervello ha il compito di ricevere ed elaborale l’informazione e formare così l’immagine finale a colori.
Essi non hanno una sensibilità elevata, e sono delegati alla visione diurna detta fotopica, tralasciando calcoli particolari possiamo considerare che i Coni posso arrivare alla percezione di luminanza entro una Magnitudine per arcosecondo^2 di +11.2
I bastoncelli: I bastoncelli sono concentrati nella parte periferica della retina, sono ben 10000 volte più
sensibili e consentono la visione a livelli bassissimi di illuminazione, detta, quindi, scotopica.
Diversamente dai coni, essi possono rilevare solo variazioni di luminosità e non di colore, fornendo quindi una visione totalmente monocromatica. Questi possono arrivare ad una magnitudine per arcosecondo^2 di + 16.5/17.
Mentre nella visione fotopica (con i coni) si percepiscono la varianza dei colori, con il calare della luminanza (visione mesopica ) la visione cromatica sarà via via sempre più ristretta perdendo le sfumature più evidenti fino a rendere il rosso di un colore opaco e di difficile risoluzione, soltanto il verde ed il blu (che hanno lunghezze di sensibilità maggiore per i nostri occhi) saranno percepiti arrivando così alla visione scotopica (con i bastoncelli).
Capito quale funzionamento si cela nei nostri occhi, possiamo parlare cosa accade nelle osservazioni dei DSO.
La cosa principale e da ricordare è che la Luminosità Superficiale non varia con il diametro del nostro telescopio, anche se potrà essere contro-intuitivo soprattutto tra gli astrofili osservatori , le cose sono davvero così.
Ciò che cambia nei diametri superiori è il CONTRASTO DI SOGLIA, che varia diminuendo con l’aumentare del diametro, aumentando il diametro si percepiranno maggiori dettagli che, apparentemente, il cervello elaborerà come un guadagno luminoso, il problema è che il diametro non potrà mai essere infinito e soprattutto il risultato finale è strettamente legato alla Pupilla di Uscita (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?801-Pupilla-di-Uscita&p=9596#post9596) (P.U.) che con la sua semplice funzione ci dice che: PU = D/I.
Vien da se, sapendo che in un individuo adulto la P.U. raramente arriva a 7mm, anche l’ingrandimento è fortemente condizionato da essa.
Tutti i valori della P.U. superiori a 7mm (o alla vostra massima pupilla di uscita [calcolatela qua (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?1725-Misurate-la-Vostra-Pupilla&p=22336#post22336 Misurate la Vostra Pupilla) ]) porterà ad una perdita drastica del fascio di luce che giungerà al nostro personale obiettivo (l’occhio) perdendo anche il relativo CONTRASTO DI SOGLIA.
Ciò che è stato appena detto, anche se potrà sembrare banale, ci porta a non sottovalutare l’importantissimo fattore dell’ingrandimento ottimale, esso si calcola semplicemente dalla seguente formula I = D/PU
Possiamo riassumere dicendo che per ottenere la massima luminosità superficiale telescopica e di conseguenza avere la massima probabilità di poter osservare tenui sfumature di colore, occorre lavorare ad ingrandimenti prossimi a quello ottimale, ingrandimenti superiori renderanno più scura l’immagine e ostacoleranno la possibile percezione del colore, quindi, da come abbiamo già visto, sapendo che la magnitudine limite per poter osservare tenui sfumature di colore con i bastoncelli del nostro occhio è + 16.5/17, osservando all’ingrandimento ottimale abbiamo la massima possibilità della percezione cromatica!
Ovviamente, ci sono altri parametri da considerare oltre alla Luminosità Superficiale e sono la forma geometrica dell’oggetto e la sua composizione (la nebulosa Helix (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Elica) ad esempio sarà più ostica da osservare della snowball (http://it.wikipedia.org/wiki/NGC_7662)), il seeing, le condizioni ottiche dello strumento e, marginalmente anche il diametro del telescopio con il relativo contrasto di soglia!
Ma in pratica, quali saranno gli oggetti dotati di una L.S. adatta per poter osservare dettagli cromatici?
Vediamo quali sono le più semplici nel nostro emisfero:
sicuramente la già citata NGC 7662 e l’altrettanto famosa NGC 6543 occhio di gatto (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Occhio_di_Gatto), ma anche la NGC 2392 la Eskimo (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Eschimese), la NGC 6826 (http://en.wikipedia.org/wiki/NGC_6826) tra le planetarie e M42 (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_di_Orione) (la parte centrale del “trapezio”), M8 (http://en.wikipedia.org/wiki/Lagoon_Nebula) la nebulosa Laguna, M17 (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Omega) nebulosa Omega.
ma come si mostreranno i colori ai nostri occhi?
È bene dire, come già detto per la visione mesopica e scotopica, i colori si percepiranno sempre come non ben definiti, soprattutto saranno visibili sfumature di azzurro e di verde (infatti alcuni astrofili come il sottoscritto scrivono nei loro report di percepire il “cuore” della M42 con una tonalità di verde) ma quasi mai rosso dato che i nostri “famosi” bastoncelli hanno una sensibilità quasi nulla nella sua frequenza, quindi MAI si osserveranno nei nostri telescopi immagini come nelle foto astronomiche, al limite, con strumenti dal diametro >40cm e sotto cieli cristallini i più dotati potranno percepire lievissime tonalità di rosa.
Possiamo dire di aver risposto positivamente alla prima domanda che siamo posti inizialmente?
Potremo dire di si, in realtà, oltre ai calcoli sulla L.S. e sulla capacità che la nostra pupilla ha di dilatarsi, c’è un’ultima grande barriera che è il nostro cervello.
Il nostro cervello è molto fallace nell’elaborare dati (in questo caso ottici) e sul risultato che esso ci darà, soprattutto sarà “ingannato” da 2 tipologie di illusione,
l’illusione mnemonica causata da immagini già viste (magari in passato, basta pensare alle numerosissime immagini Hubbleiane che circolano in rete)
e l’illusione osservativa causata cioè da chiaro/scuri e dalla bassa luminanza che alterano (o che possono alterare) in parte la visione d’insieme.
Del resto, però, ognuno ha la sua vista, chi più accentuata e predisposta all’osservazione di dettagli, ed altri che o per cause della vista imperfetta o per fretta o più semplicemente per imperizia osservativa possono portare ad evidenti differenze di osservazione anche sullo stesso strumento, sugli stessi oggetti e, guarda caso, nella stessa serata, e questo ci porta a rispondere alla seconda domanda:
Dopo aver parlato della magnitudine integrata e della luminosità superficiale (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?2598-C-%E8-Magnitudine-e-Magnitudine!) degli oggetti astronomici osservabili nei nostri strumenti amatoriali, possiamo alzare un pochino l’asticella della difficoltà per tutti quegli astrofili che dedicano le loro serate all’ osservazione visuale di oggetti del profondo cielo (DSO). L’aver capito in base a delle semplici tabelle quali siano gli oggetti alla portata del nostro strumento e dei nostri cieli ci pone di fronte ad una domanda che prima o poi assillerà l’osservatore:
si possono percepire tonalità di colore negli oggetti osservati?
Se sì, quali sono e perché?
È possibile osservare dettagli debolissimi in strutture galattiche debolissime?
Se sì, come?
Il discorso non è semplice, e bisogna progredire per gradi, iniziamo con il parlare dello strumento più importante….. il nostro occhio!
L’occhio sarà l’obiettivo che regolerà ogni valore che andremo ad analizzare, come ne abbiamo già parlato qua (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?1122-La-Visione-Distolta&p=14164#post14164 la visione distolta) seppur in maniera molto superficiale, sarà bene ripassare velocemente il funzionamento e come esso cambia al variare della luminanza:
I coni: Essi sono di tre tipi, ognuno dei quali sensibile ad una diversa lunghezza d’onda (Rosso, Verde e Blu), il cervello ha il compito di ricevere ed elaborale l’informazione e formare così l’immagine finale a colori.
Essi non hanno una sensibilità elevata, e sono delegati alla visione diurna detta fotopica, tralasciando calcoli particolari possiamo considerare che i Coni posso arrivare alla percezione di luminanza entro una Magnitudine per arcosecondo^2 di +11.2
I bastoncelli: I bastoncelli sono concentrati nella parte periferica della retina, sono ben 10000 volte più
sensibili e consentono la visione a livelli bassissimi di illuminazione, detta, quindi, scotopica.
Diversamente dai coni, essi possono rilevare solo variazioni di luminosità e non di colore, fornendo quindi una visione totalmente monocromatica. Questi possono arrivare ad una magnitudine per arcosecondo^2 di + 16.5/17.
Mentre nella visione fotopica (con i coni) si percepiscono la varianza dei colori, con il calare della luminanza (visione mesopica ) la visione cromatica sarà via via sempre più ristretta perdendo le sfumature più evidenti fino a rendere il rosso di un colore opaco e di difficile risoluzione, soltanto il verde ed il blu (che hanno lunghezze di sensibilità maggiore per i nostri occhi) saranno percepiti arrivando così alla visione scotopica (con i bastoncelli).
Capito quale funzionamento si cela nei nostri occhi, possiamo parlare cosa accade nelle osservazioni dei DSO.
La cosa principale e da ricordare è che la Luminosità Superficiale non varia con il diametro del nostro telescopio, anche se potrà essere contro-intuitivo soprattutto tra gli astrofili osservatori , le cose sono davvero così.
Ciò che cambia nei diametri superiori è il CONTRASTO DI SOGLIA, che varia diminuendo con l’aumentare del diametro, aumentando il diametro si percepiranno maggiori dettagli che, apparentemente, il cervello elaborerà come un guadagno luminoso, il problema è che il diametro non potrà mai essere infinito e soprattutto il risultato finale è strettamente legato alla Pupilla di Uscita (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?801-Pupilla-di-Uscita&p=9596#post9596) (P.U.) che con la sua semplice funzione ci dice che: PU = D/I.
Vien da se, sapendo che in un individuo adulto la P.U. raramente arriva a 7mm, anche l’ingrandimento è fortemente condizionato da essa.
Tutti i valori della P.U. superiori a 7mm (o alla vostra massima pupilla di uscita [calcolatela qua (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?1725-Misurate-la-Vostra-Pupilla&p=22336#post22336 Misurate la Vostra Pupilla) ]) porterà ad una perdita drastica del fascio di luce che giungerà al nostro personale obiettivo (l’occhio) perdendo anche il relativo CONTRASTO DI SOGLIA.
Ciò che è stato appena detto, anche se potrà sembrare banale, ci porta a non sottovalutare l’importantissimo fattore dell’ingrandimento ottimale, esso si calcola semplicemente dalla seguente formula I = D/PU
Possiamo riassumere dicendo che per ottenere la massima luminosità superficiale telescopica e di conseguenza avere la massima probabilità di poter osservare tenui sfumature di colore, occorre lavorare ad ingrandimenti prossimi a quello ottimale, ingrandimenti superiori renderanno più scura l’immagine e ostacoleranno la possibile percezione del colore, quindi, da come abbiamo già visto, sapendo che la magnitudine limite per poter osservare tenui sfumature di colore con i bastoncelli del nostro occhio è + 16.5/17, osservando all’ingrandimento ottimale abbiamo la massima possibilità della percezione cromatica!
Ovviamente, ci sono altri parametri da considerare oltre alla Luminosità Superficiale e sono la forma geometrica dell’oggetto e la sua composizione (la nebulosa Helix (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Elica) ad esempio sarà più ostica da osservare della snowball (http://it.wikipedia.org/wiki/NGC_7662)), il seeing, le condizioni ottiche dello strumento e, marginalmente anche il diametro del telescopio con il relativo contrasto di soglia!
Ma in pratica, quali saranno gli oggetti dotati di una L.S. adatta per poter osservare dettagli cromatici?
Vediamo quali sono le più semplici nel nostro emisfero:
sicuramente la già citata NGC 7662 e l’altrettanto famosa NGC 6543 occhio di gatto (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Occhio_di_Gatto), ma anche la NGC 2392 la Eskimo (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Eschimese), la NGC 6826 (http://en.wikipedia.org/wiki/NGC_6826) tra le planetarie e M42 (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_di_Orione) (la parte centrale del “trapezio”), M8 (http://en.wikipedia.org/wiki/Lagoon_Nebula) la nebulosa Laguna, M17 (http://it.wikipedia.org/wiki/Nebulosa_Omega) nebulosa Omega.
ma come si mostreranno i colori ai nostri occhi?
È bene dire, come già detto per la visione mesopica e scotopica, i colori si percepiranno sempre come non ben definiti, soprattutto saranno visibili sfumature di azzurro e di verde (infatti alcuni astrofili come il sottoscritto scrivono nei loro report di percepire il “cuore” della M42 con una tonalità di verde) ma quasi mai rosso dato che i nostri “famosi” bastoncelli hanno una sensibilità quasi nulla nella sua frequenza, quindi MAI si osserveranno nei nostri telescopi immagini come nelle foto astronomiche, al limite, con strumenti dal diametro >40cm e sotto cieli cristallini i più dotati potranno percepire lievissime tonalità di rosa.
Possiamo dire di aver risposto positivamente alla prima domanda che siamo posti inizialmente?
Potremo dire di si, in realtà, oltre ai calcoli sulla L.S. e sulla capacità che la nostra pupilla ha di dilatarsi, c’è un’ultima grande barriera che è il nostro cervello.
Il nostro cervello è molto fallace nell’elaborare dati (in questo caso ottici) e sul risultato che esso ci darà, soprattutto sarà “ingannato” da 2 tipologie di illusione,
l’illusione mnemonica causata da immagini già viste (magari in passato, basta pensare alle numerosissime immagini Hubbleiane che circolano in rete)
e l’illusione osservativa causata cioè da chiaro/scuri e dalla bassa luminanza che alterano (o che possono alterare) in parte la visione d’insieme.
Del resto, però, ognuno ha la sua vista, chi più accentuata e predisposta all’osservazione di dettagli, ed altri che o per cause della vista imperfetta o per fretta o più semplicemente per imperizia osservativa possono portare ad evidenti differenze di osservazione anche sullo stesso strumento, sugli stessi oggetti e, guarda caso, nella stessa serata, e questo ci porta a rispondere alla seconda domanda: