Puterea de rezoluție

Ce înseamnă aceasta pentru observarea vizuală și cum determinați rezoluția unui telescop cu o formulă simplă?

Puterea de rezoluție a unui telescop este un parametru important. Aceasta crește pe măsură ce apertura obiectivului este mai mare. Dacă telescopul are o rezoluție mare, puteți recunoaște detalii fine în obiecte. Însă ce se mai ascunde în spatele acestui parametru?

Poate ați auzit odată la optician termenul visus (acuitatea vizuală). Opticianul este foarte fericit dacă aveți o acuitate vizuală optimă. În acest caz, visus este 1,0. Această valoare corespunde unei puteri de rezoluție de un minut de arc. Unii oameni nu ajung însă la o rezoluție atât de mare, în timp ce alții chiar o depășesc. Acest lucru este cât se poate de normal.

Puterea de rezoluție a ochiul este de circa un minut de arc în timpul zilei și circa 2 minute de arc noaptea. Cu ochiul liber puteți recunoaște chiar și câteva stele duble, cum ar fi „calul și călărețul” din Carul Mare. Mizar, steaua din mijlocul osiei, și Alcor, însoțitorul său mai mic, erau binecunoscute încă din Antichitate și erau folosite pentru testarea acuității vizuale.

Cu cât unghiul dintre două stele duble sau dintre detaliile de pe o planetă este mai strâns, cu atât este necesară o apertură mai mare, pentru a se obține o putere de rezoluție mai ridicată care să permită separarea obiectelor. Capacitatea de separare a două obiecte mai poartă denumirea și de „Minimum separabile”.

Datorită aperturilor mari ale telescoapelor, se pot atinge puteri mari de rezoluție. În timp ce un telescop de 50 mm are o capacitate de separare de circa 2,7 secunde de arc, un telescop de 200 mm ajunge deja la 0,7 secunde de arc. Cu această rezoluție, aceste telescoape pot separa foarte bine două stele aflate la distanțele respective. Un factor pentru puterea de rezoluție este și mărimea discului Airy, care apare în telescop. Cu cât rezoluția unui telescop este mai mare, cu atât discul Airy din telescop apare mai mic.

Puterea de rezoluție se poate calcula foarte simplu.

Puterea de rezoluție = 138 / apertura telescopului în mm

Acest calcul folosește formula lui Rayleigh și indică capacitatea de separare la care un sistem de două stele, de exemplu, poate fi separat încă fără echivoc în cele două stele individuale.

Conform formulei lui Rayleigh, pentru câteva aperturi de telescop populare rezultă următoarele puteri de rezoluție:

• 60 mm = 2,3"
• 80 mm = 1,7"
• 100 mm = 1,3"
• 120 mm = 1,15"
• 150 mm = 0,92"
• 200 mm = 0,69"
• 250 mm = 0,55"

Acestea sunt bineînțeles valori teoretice, care nu pot fi transferate în practică în proporție de 100 %. În mod normal, puterea de rezoluție a unui telescop este limitată la circa 1 secundă de arc din cauza turbulențelor din atmosfera terestră. Acest lucru înseamnă că telescoapele cu apertura mai mare de 120 mm nu mai aduc avantaje reale în această zonă.

Puterea de rezoluție, numită și putere de separare, indică distanța unghiulară minimă care poate exista între două obiecte pentru a putea fi încă recunoscute ca două obiecte distincte. Distanța unghiulară este exprimată în secunde de arc ("). Este valabilă relația: 1" = 1/3600°.

Stelele duble sunt cele mai bune obiecte de testare, mai ales acelea la care ambele componente au aproape aceeași luminozitate. Evaluarea puterii de rezoluție se realizează pe baza a două criterii.

• Criteriul Rayleigh provine din teoria difracției. Două obiecte pot fi observate separat, dacă maximul unuia dintre obiecte coincide cu primul minim de difracție al celui de-al doilea obiect. Pentru un sistem de două stele, aceasta corespunde aspectului unui 8. Din teoria difracției, pentru o lungime de undă de 550 nanometri (respectiv sensibilitatea maximă a ochiului uman), rezultă relația: putere de rezoluție în secunde de arc = 138 / apertură în mm. Prin urmare, un telescop cu apertura de 120 mm vede un sistem de două stele cu distanța de 1,15" între cele două componente ca pe un 8.
• Criteriul Dawes este o formulă empirică bazată pe observări. Astfel, o stea poate fi încă identificată drept stea dublă și atunci când aspectul acesteia este oval, având mai degrabă aspectul unui 0 decât al unui 8. Empiric, puterea de rezoluție rezultă din relația: putere de rezoluție în secunde de arc = 117 / apertură în mm. Prin urmare, telescopul de 120 milimetri ar reda o stea dublă cu 0,9" ca pe un obiect oval.

Din punct de vedere tehnic, puterea de rezoluție este deci prescrisă de apertura telescopului. Cu cât apertura este mai mare, cu atât stelele duble sau structurile de pe planete pot fi mai apropiate, ele continuând a fi recunoscute drept două obiecte distincte. În practică, mai ales turbulențele din atmosfera terestră (engl. seeing) sunt un factor important care limitează deseori puterea de rezoluție la o secundă de arc. La acestea se adaugă și comportamentul termic al telescopului. Pentru observarea astronomică, acesta ar trebui să fie aclimatizat la temperatura ambiantă.