28 - La Sintesi Finale

Siamo giunti al post che chiude il breve blog sull'elioscopio, ripercorriamo quindi con una sintesi ciò che abbiamo imparato su questo strumento astronomico, così da poter rinfrescare alcuni concetti e dare un quadro generale degli argomenti che sono trattati.

L'elioscopio è un dispositivo ottico che si adatta davanti all'oculare di un cannocchiale per osservare direttamente l'immagine del Sole (post_1). La sua origine va però rintracciata in un cannocchiale usato per proiettare su di un foglio di carta (post_2) ciò che si sarebbe visto dall'oculare, così da poter ricalcare a mano alcuni fenomeni come le macchie solari.

Questo tipo di cannocchiale è composto da diversi componenti e più lenti (post_3), prende anche il nome di "cannocchiale di Galileo", poiché fu proprio lo scienziato pisano a perfezionare primi modelli di strumenti ottici con potere d'ingrandimento, inventati dagli olandesi (post_9) (i cannocchiali) e riuscire nel 1610 ad osservare per la prima volta le macchie solari (post_4.1).

Il cannocchiale di Galileo, elioscopio seicentesco, non possiede un grande potere d'ingrandimento (post_5), così che negli anni, grazie al progresso tecnologico, si sono iniziati a produrre elioscopi come accessori esterni per i cannocchiali/telescopi, come quelli a tre prismi marchiati Clavé.

L'elioscopio è stato uno strumento rivoluzionario nel campo dell'astronomia poiché ha iniziato a dare una spiegazione scientifica di che cosa fosse il Sole, superando le rappresentazioni mitologiche (post_7). Si iniziò a parlare di Sole, fenomeni ad esso annessi e strumenti in libri e pubblicazioni (post_10), iniziarono a comparire rappresentazioni sui francobolli (post_18), nel mondo del cinema (post_12) per arrivare fino ai fumetti (post_21) e alle pubblicità (post_13). Anche il mondo dell'arte si è interessato al cannocchiale, oggi lo strumento è talmente radicato nella società da diventare simbolo del raggiungimento di obiettivi (post_6).

Da sempre per la produzione di elioscopi ci si è affidati al vetro (post_8) sfruttando le sue proprietà di solido amorfo (post_26), passando dai triplo prisma firmati Clavé (post_16) ai filtri solari prodotti da Baarder (post_11). 

Nel mondo degli accessori ottici per telescopi (post_14), i filtri solari (evoluzione tecnologica dell'elioscopio) devono rispettare specifiche norme per la tutela degli utenti (post_23). Trasmettendo circa 1/100.000 della luce assorbita (post_15), richiedono comunque una particolare attenzione durante l'utilizzo (post_22), poiché una piccola distrazione può causare gravi danni irreversibili alla vista.

Numerosi sono i brevetti di elioscopi e filtri solari (post_17), come d'altronde lo sono i marchi che li producono (post_20).
L'elioscopio, il cannocchiale e i filtri solari hanno lasciato un segno nella storia in periodi differenti (post_24) portando ad una rivoluzione in campo astronomico, un mondo in continua evoluzione, ricco di concetti (post_27) e termini ad esso legati (post_19).

 

Strumenti scientifici incontrano la letteratura: La bussola d'oro

 

Philip Pullman, nel primo romanzo della trilogia Queste oscure materie, porta nel mondo del fantasy letterario uno strumento scientifico simile alla bussola: l'aletiometro, detto anche bussola d'oro. L'origine del suo nome deriva dalla parola greca Alétheia, possiamo quindi capire che l'oggetto in questione e realizzato in oro e possiede la funzione di portare l'utente alla conoscenza della verità. In tutto il mondo ne esistono solo 6 esemplari e la protagonista, Lyra, ne possiede uno poiché gli è stato regalato dal Maestro del Jordan College prima della sua partenza da Oxford. Indicando con degli aghi tre dei tanti simboli presenti sul quadrante, è possibile formulare delle domande allo strumento e, attraverso un quarto ago, ricevere le risposte desiderate. L'oggetto accompagnerà Lyra in un lungo viaggio verso l'Artico, il cui scopo è trovare alcuni bambini misteriosamente scomparsi. La protagonista riuscirà nella sua missione, portando in salvo i giovani scomparsi e scoprendo che erano stati rapiti al fine di effettuare terrificanti esperimenti su di loro. Il suo lungo viaggio e la buona riuscita del salvataggio dei bambini di Bolvangar sono stati possibili grazie ad altri personaggi che Lyra incontra lungo il suo percorso, ma soprattutto grazie alla funzione magica dell'aletiometro.
 

27 - La Mappa Concettuale

L'elioscopio, strumento dell'astronomia legato allo studio del Sole, basa il suo funzionamento su di un prisma che ha la funzione di attenuare la luce emessa dalla stella stessa. Grazie ad una trasmissione luminosa pari a 1/100.000 della luce, questo strumento permette quindi l'osservazione e lo studio delle macchie solari.

26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Il materiale che gioca un ruolo cruciale nella qualità di un elioscopio o filtro solare è sicuramente il vetro scelto. I vetri derivano dalla solidificazione di materiali che hanno velocita di cristallizzazione molto lenta: in questo modo non si formano strutture cristalline e si ottiene quindi un solido amorfo composto da atomi legati tra di loro tramite legami covalenti.

Generalmente per la realizzazione di vetri viene usato l'ossido di silicio (SiO2), al quale possono essere aggiunti additivi quali:

• Fondenti: consentono la fusione del vetro a temperature realizzabili nei forni industriali, abbassando il punto di fusione da 1700 C° a 1550 C° (Na2CO3; K2CO3);
• Stabilizzanti: rendono il vetro inalterabile e resistente agli agenti  atmosferici e chimici (CaCO3; MgCa(CO3)2);
• Affinanti: facilitano l'affinaggio del vetro, aiutando la massa di vetro fuso non omogenea e carica di bolle gassose prodotte dalla fusione, a trasformarsi in un fluido chiaro, trasparente e omogeneo (Na2SO4).

Struttura atomo di vetro da silice SiO4

 

25 - Cose Personali

Ed ora un post che si distacca dallo strumento protagonista di questo blog, l'elioscopio, ma che vuole analizzare la conoscenza all'interno della mia esperienza personale

MEMENTO

Oggetto memoria del mio passato, le bacchette della batteria rappresentano lo strumento che mi ha portato alla conoscenza della musica. Ho così potuto imparare le regole che ne dettano l'armonia, il ritmo ed il silenzio, il significato dei simboli che rendono possibile la trascrizione su carta dei suoni.

UTENSILE

Strumento del mio fare quotidiano, il calibro mi accompagna nella mia attività progettuale. Il percorso di studi che sto intraprendendo, design del prodotto industriale, ha influenzato la presenza di questo oggetto nel mio presente. 
 

FETICCIO

Oggetto del mio vissuto che porta in se una funzione magica di progetto del futuro, la chiave di un vecchio baule rappresenta la mia riuscita nella vita: 
il poter aver un giorno un proprio tetto sotto il quale poter vivere, una macchina per potersi spostare o più semplicemente raggiungere la felicità.

24 - Le Parole nella Storia

 TELESCOPE, SUNSPOT and SOLAR FILTER

grafici da Ngram Viewer

La parola "telescope" (cannocchiale) fa la sua comparsa già nel 1500: corrisponde alla comparsa nel mercato di primi oggetti, di manifattura ottica olandese, col potere di mostrare da vicino oggetti che nella realtà sono distanti.

Il primo importante picco si ha agli inizi del 1600 a causa dell'invenzione del telescopio galileiano (noto come elioscopio) e la conseguente osservazione delle macchie solari, infatti negli stessi anni troviamo un picco anche per la parola "sunspot".

Negli anni 20 del 1700 "telescope" inizia una crescita (sono anni in cui la tecnologia inizia a fare importanti progressi) che raggiunge il picco massimo (assoluto e relativo) negli anni 50 del 1800 per poi iniziare una lunga decrescita.

La parola "sunspot" segue un andamento diverso, poiché inizia un'importante crescita solo verso gli anni 60 del 1800 per raggiungere il suo massimo (assoluto e relativo) negli anni 60 del 1900, corrispondente ad un picco di "telescope": sono gli anni della conquista dello spazio e l'allunaggio.

"solar filter" (filtro solare) fa comparsa solo nel 1900, infatti in questo secolo l'innovazione tecnologica fa si che lo stesso filtro solare diventi il sostituto del tradizionale elioscopio.

La ricerca non ha portato a risultati per quanto riguarda la parola "elioscope" (elioscopio).

 

23 - La Normativa

I filtri per l'osservazione diretta del Sole, indipendentemente dal fatto che essi possano essere elioscopi o filtri solari, devono rispettare severe norme al fine di tutelare la salute (nello specifico la vista) di chi utilizza tali strumenti. 

Nello specifico si parla di:

normativa ISO 12312-2:2015 applicata a tutti i prodotti afocali destinati all'osservazione diretta del Sole.
I dispositivi così certificati possono essere riconosciuti perché devono recare su di essi il codice della norma, correlato di logo ISO.

Occhiali per l'osservazione delle eclissi di Sole,
correlato di certificazione 

22 - Un manuale d'uso

 L'uso del filtro solare prevede:

1. Assicurarsi che il telescopio non sia già puntato in direzione del Sole
2. Smontaggio del cercatore del telescopio, a meno che si si abbia a disposizione un filtro solare anche per questo elemento (questo passaggio è importante, poiché anche il cercatore puntato in direzione del Sole può portare a danni alla vista)
3. Posizionamento del filtro solare davanti all'obiettivo del telescopio, al fine di poter osservare tramite l'oculare in tutta sicurezza
4. Posizionamento del telescopio in direzione del Sole 
5. Finita l'osservazione del Sole, riposizionare il telescopio in una posizione di sicurezza (non in direzione della stella stessa)
6. Rimozione del filtro solare dall'obiettivo (ed eventualmente anche dal puntatore)

Di seguito un breve video che può aiutare a capire meglio come utilizzare i filtri solari
in tutta sicurezza

21 - Nei Fumetti

Su Topolino n.2824 e n.2825 compare la storia "Galileo e l'albero della Scienza", nella quale lo scienziato pisano viene interpretato da Archimede Pitagorico. Il racconto ripercorre parte delle tappe più significative della vita di Galileo: dalla sua formazione alle sue più grandi scoperte.

Nella copertina possiamo vedere rappresentato Archimede pitagorico con lo sguardo rivolto verso il cielo, intento ad usare proprio il cannocchiale di Galileo, riprodotto fedelmente nel fumetto.
 

In questa scena è rappresentato Archimede Pitagorico nel momento di una delle sue scoperte, in particolare con il cannocchiale galileiano rivolto verso il cielo, pronto a rappresentare ciò che vede: non è noto se si tratti delle macchie solari (poco probabile data l'ambientazione notturna) o di osservazioni inerenti alla teoria eliocentrica copernicana 

20 - Il Marchio

Thousand Oaks Optical Solarlite Solar Filter 5" Mak 127

Il marchio "Thousand Oaks Optical" riporta nel logo in maniera stilizzata i raggi prodotti dal Sole, proprio perché il top di gamma nella loro produzione è rappresentato dai filtri solari.

 

19 - Elioscopio: l'abbecedario

1. Astronomia: scienza di cui fa parte l'evaporimetro
   
   
2. Baarder: tra le maggiori ditte produttrici di elioscopi 
   
   
3. Cannocchiale: primo strumento usato per l'osservazione delle macchie solari
   
   
4. Divergente: tipo di lente usata da Galileo in funzione di oculare per l'osservazione del Sole
   
   
5. Elio: primo elemento della parola "elioscopio", significa sole
   
   
6. Foglio di carta: supporto su cui venivano proiettate le macchie solari per rappresentarle
   
   
7. Galileo Galilei: l'inventore dell'elioscopio 
   
   
8. Herschel: gruppo ottico più usato per la realizzazione di elioscopi 
   
   
9. Ingrandimento: processo che aumenta le dimensioni di un oggetto a livello ottico, fondamentale per l'osservazione delle macchie solari
   
   
10. Lunghezza focale: l'ingrandimento di un sistema ottico è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell'obiettivo e quella dell'oculare
    
    
11. Macchie solari: ciò che è possibile vedere osservando il sole con un elioscopio
    
    
12. Nubi: ciò che Galileo teorizzò di osservare durante lo studio delle macchie solari
    
    
13. Oculare: lente o gruppo ottico che serve da interfaccia tra l'occhio dell'osservatore e la strumentazione ottica da utilizzare, compreso l'elioscopio
    
    
14. Prisma: usato a gruppi di 3 o 5 elementi per la realizzazione di alcuni modelli nel passato
    
    
15. Quanto d'azione: costante fisica per descrivere la ripartizione delle vibrazioni provocate dal calore di un corpo, Sole compreso
    
    
16. Radiazione solare: è l'energia radiante emessa dal Sole nello spazio interplanetario 
    
    
17. Sole: soggetto dell'osservazione elioscopica
    
    
18. Temperatura: la cui differenza sulla superficie solare identifica le macchie solari come regioni scure
    
    
19. Universo: il complesso che racchiude tutto lo spazio e ciò che contiene, tra cui il Sole 
    
    
20. Vetro: principale materiale usato per la produzione di lenti elioscopiche
    
    
21. Zacharis Janssen: olandese, tra i diversi padri del cannocchiale

18 - I Francobolli

Astronomical Phenomena - Hong Kong, Cina - 2015
Set di 6 francobolli rappresentanti 6 fenomeni astronomici:

• $ 1.70 - Solar Eclipse
  
• $ 2.20 - Meteor Shower
• $ 2.90 - Comet
• $ 3.10 - Saturn Ring Tilt variations 
• $ 3.70 - Sunspot
• $ 5.00 - Moon-Planet Conjunction 

Ritratto di Galileo Galilei e telescopio
- Italia - 2 maggio 1983

400 L. - francobollo rappresentante Galilei ed il suo telescopio, 28a edizione.

Disegnatore: E. Donnini
Tiratura: 5.000.000

450° Anniversario della nascita di Galileo Galilei - Repubblica di San Marino
- 22 ottobre 2014

Francobollo, prodotto dall'Ufficio Filatelico Numismatico, onorario per le gesta ed anche la straordinaria abnegazione con cui si immolò artefice della ragione, spianando la strada alla scienza moderna.

Tiratura: 50.000

 

Collegandoci al post "7 - IL MITO:ELIO", risulta interessante menzionare il francobollo seguente

Helios and Earth orbiting the Sun
- Grenada (Caraibi) - 6 luglio 1973
Francobollo celebrativo del centesimo anniversario della "World Meteorological Organization"

Disegnatore: G. Vasarhelyi

17 - I Brevetti

1610; elioscopio - Galileo Galilei

Brevetto di strumento astronomico per l'osservazione delle macchie solari. 
Il funzionamento si basa sulla proiezione su di un foglio di carta dell'immagine solare, utilizzando un comune telescopio.

 

12 luglio 1975 (USA)
Multilayer solar filter reducing distorsive diffraction - Roger W Tuthill

Brevetto di un filtro per bloccare la radiazione solare dannosa per la visualizzazione diretta del Sole o per scopi fotografici.
Questo strumento impiega una pluralità di strati di pellicola di resina flessibile e trasparente.

28 agosto 1986 (USSR)
Spectrohelioscope scanning mechanism
- Игорь Федорович Никулин

Lo scopo di questo brevetto è migliorare la qualità dell'immagine del Sole. Questo meccanismo comprende due rotatori (1-2) con due prismi (3-4) fissati sui loro assi e montati davanti all'ingresso (5) e all'uscita (6) della fenditura spettrografica.
I prismi vengono ruotati in direzioni opposte, il che si traduce in una scansione dell'immagine osservata nell'oculare (10). La rotazione dei prismi in direzioni opposte migliora la qualità dell'immagine.

12 agosto 2009 (Cina)

Full solar disk sun imager adopting
two-channel atomic light filtering technology

Il brevetto adotta una tecnologia di filtraggio della luce atomica a due canali. Questo dispositivo migliora la stabilità e la precisione della misurazione del campo magnetico solare e fornisce un dispositivo di rilevamento migliore per l'osservazione del Sole, il monitoraggio e la previsione del tempo spaziale.

16 - Anatomie

 

Helioscopio Clavé (triplo-prisma)

1 - schema ottico tipo triplo prisma eretto

2 - scocca esterna 

3 - lente oscurata

4 - incastro oculare/prisma diagonale eretto

5 - oculare

15 - I Numeri

Come sappiamo l'elioscopio nasce per l'osservazione del Sole, la cui distanza
(unità astronomica) dalla Terra varia da un minimo di circa 147 milioni di chilometri (perielio)
ad un massimo di circa 152 milioni di chilometri (afelio).

Per quanto riguarda l'elioscopio, i modelli più noti (prodotti da Clavé) possono avere 3 oppure 5 prismi per sfruttare la rifrazione e diminuire l'intensità luminosa del Sole.

L'elioscopio è stato sorpassato e sostituito negli anni più recenti dai filtri solari, che in media trasmettono una frazione di circa 1/100.000 della luce totale.

Le macchie solari risultano visibili all'osservatore poiché prendono le sembianze di macchie scure, questa differenza di colore è data da una differenza di temperatura: le macchie solari hanno una temperatura di circa 4000 kelvin, mentre le regioni circostanti raggiungono all'incirca i 6000 kelvin.

14 - La Tassonomia

 

L'elioscopio fa parte degli "accessori ottici per telescopi", appartiene alla famiglia di "filtri" ed in particolare alla categoria dei "solari".

13 - La Pubblicità

Un'eventuale pubblicità per un elioscopio/filtro solare dovrebbe tenere conto di due aspetti fondamentali:

CARATTERISTICHE DELLO STRUMENTO
-indicare il diametro della lente del filtro solare; indicare il diametro dell'attacco dell'elioscopio al cannocchiale e la specifica degli oculari compatibili
-indicare la capacità di assorbimento luminoso dello strumento
-indicare il colore della lente e che effetto visivo produce in caso di un filtro solare

FUNZIONAMENTO E PECAUZIONI
-spiegare che l'elioscopio/filtro solare viene utilizzato per l'osservazione del Sole e non per altri astri
-specificare il potenziale danno alla vista che si può correre osservando il Sole senza filtri protettivi

12 - Nel Cinema: Le Voyage dans la Lune (1902) - Georges Méliès

 

Le Voyage dans la Lune

"Le Voyage dans la Lune" è un film muto del 1902 prodotto e diretto da Georges Méliès, rappresenta uno dei capolavori del cinema ai suoi esordi ed è considerato il primo film di fantascienza.

TRAMA: il congresso di astronomi decide di sparare una navicella sulla Luna, a forma di proiettile e con dentro gli astronomi stessi. La sonda arriva sulla Luna e si conficca nel suo occhio, provocandole una visibile irritazione. Una volta scesi i viaggiatori incontrano i "Seleniti", vengono catturati e presentati al loro sovrano. Riescono a scappare e a ripartire facendo cadere il proiettile verso la Terra, cadendo in mare e venendo poi riportati in porto.

IL CANNOCCHIALE: Importantissima in questo film è la presenza del cannocchiale. Al minuto 5 si possono vedere gli astronomi osservare la Luna prima del lancio proprio con il cannocchiale. In questo caso per una migliore osservazione dell'astro sarebbe necessario utilizzare un filtro lunare per diminuire il bagliore nel momento in cui si porta l'occhio all'oculare. Il filtro solare non risulterebbe adatto poiché la quantità di luce assorbita dallo stesso è talmente elevata che non porterebbe ad una visione chiara della Luna 

11 - I Costruttori

I costruttori di elioscopi, specialmente nel 1600 - 1700 - 1800, non sono noti, poiché si trattava di una produzione artigianale condotta in piccoli laboratori di ottici. 

Nel 1900 invece troviamo un'applicazione dell'industrializzazione alla produzione di componenti astronomici, tra cui gli elioscopi. Emerge tra i tanti il nome di una ditta francese, la Clavé (Paris), il cui elioscopio Herschel oggi sul mercato risulta costoso e introvabile.

Oggi i maggiori produttori di elioscopi Herschel sono le ditte Baarder e Intens.

Clavé Helioscope (triple-prism)

Per quanto riguarda invece i filtri solari oggi tra i migliori produttori troviamo di nuovo il brand Baader, azienda fondata nel 1966 a Monaco (Germania) da Claus Baader. Le origini del nome nel mondo dell'astronomia risalgono però al 1852, anno in cui Michael Baader aprì sempre a Monaco una compagnia che si occupava di manifattura ottica. Nel corso degli anni l'azienda vinse numerosi riconoscimenti per i telescopi da loro prodotti, in quanto eccellenti per ottiche e meccaniche. 

Baader solar filter 

10 - I Libri

Monografia: Galielo GALILEI, Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti, Roma: appresso Giacomo Mascari, 1613

Monografia: Bray R.J, Sunspots, London: Chapman and Hall, 1964

Articolo di periodico scientifico: Irastorza G, Towards a new generation axion helioscope, in "Journal of Cosmology and Astroparticle Physics", United States: IOP Publishing, giugno 2012

Articolo di periodico scientifico: Aparicio J. P, Sunspot Numbers and Areas from the Madrid Astronomical Observatory (1876-1986), in "Solar physics", Dordrecht: Springer Netherlands, novembre 2014

Articolo di periodico scientifico: Dafni T, An update on the Axion Helioscopes front: current activities at CAST and the IAXO project, in "Nuclear and particle physics proceedings", United States: Elsevier B. V., aprile 2016