Telescopio Solare (Pinhole)

[ryo]

Ciao a tutti,
sempre nell'attesa di un "vero" telescopio... ho costruito questo semplice surrogato per "l'osservazione solare".
E' ancora da verniciare e perfezionare, ma funziona discretamente.
E' dotato di foro centrale per essere collegato ad un cavalletto fotografico e di una serie di 5 fori stenopeici che mi consentono di proiettare l'immagine ad altrettante distanze (approssimativamente dai 4m ai 20m) per incrementare le dimensioni del disco solare fino a quasi 20cm di diametro.
A presto
Marcello

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[ryo]

La foto non rende, ma dal vivo si vede "bene" la macchia solare a forma di cuore di cui si è parlato in questi giorni.
La foto del sole appare storta (lo scotch azzurro dovrebbe essere verso l'alto) nell'anteprima, ma se aprite l'immagine e poi ci cliccate sopra con il tasto destro e fate "apri in una nuova finestra", la mette dritta.

[etruscastro]

geniale!

[ryo]

Grazie, ma l'idea non è mia, l'ho presa da questo link https://opticaleds.com/unusual-telescope-designs/solar-projector/
Io ho solo adattato il progetto alla mie esigenze, sostituendo la lente da 80 piedi con il/i pinhole.

[ryo]

Ciao a tutti!
Proprio adesso ho beccato un aereo "in transito" tra la mia postazione ed il sole...
L'ho visto come un puntino nero (una microscopica ombra) che per una frazione di secondo ha attraversato il disco solare da est a ovest a metà dell'emisfero meridionale. L'ho riconosciuto come un aereo solo perché sono subito uscito sul balcone e l'ho visto passare ad alta quota, altrimenti...
Comunque non credevo potesse funzionare così bene questo "telescopio solare"... sono sempre più soddisfatto!
Marcello

[ryo]

Ci ho pensato e ripensato... Non vorrei essere stato tratto in inganno dal passaggio dell'aereo verificatosi proprio in quel momento... ma le dimensioni del "puntino" ed il tempo che ha impiegato per "attraversare" il sole mi stanno portando pensare che potrei aver beccato il passaggio di un qualche satellite...
Possibile?
In teoria, per l'ingrandimento di osservazione raggiunto ed il contrasto dell'oggetto rispetto al sole, sembrerebbe possibile. Ma il pinhole può veramente avere questa capacità di risoluzione.
Indagherò.

[ryo]

Ok, ho fatto due calcoli scemi scemi e sì, sono sicuro: doveva essere un satellite!

[Gitt]

Scusa la mia ignoranza, ma non ho capito con quali componenti è costruito il tuo telescopio solare: con una lente? con uno specchio?
Potresti aggiungere qualche dettaglio, magari degli schemi, per farmi capire meglio?
Se la costruzione non richiede materiali costosi, un'attrezzatura complessa o una manualità da artista, mi piacerebbe replicare la tua realizzazione.

[ryo]

Ciao,
l'idea l'ho presa da quel link che ho messo sopra.
Io ho sostituito alla lente da 80 piedi che non avevo sotto mano (ahahahahah) una lastrina di acciaio (spatolina da pittura) forata (con più fori in relazione alle varie distanze a cui prevedevo di utilizzarla).
Il supporto dello specchietto serve solo per "puntare il sole", diciamo così, e indirizzarne il riflesso nel foro scelto (che seleziono allentando i dadi che tengono insieme i due pezzettini di legno verticali alla piastina di metallo ad L e facendo scorrere all'inteno - e tra i bulloni - la lastina-spatolina bucata fino a far comparire il foro selezionato nel grande buco che ho praticato nel legno e che si vede al centro del fascio di luce nella foto).
I fori li ho calcolati in relazione alle distanze basandomi sulla formula [(foro/0,03679)al quadrato] il tutto partendo dalle punte da trapano che ho deciso di utilizzare (2,5 - 3 - 3,5 - 4 - 5mm).
Con fori di queste dimensioni si ottengono focali che vanno dai 4,6m ai 18,5m circa per un diametro del disco solare che varia dai 4 ai 17cm. Il tutto ovviamente, per ottimizzare la resa, altrimenti mi sarei potuto anche accontentare di un solo foro (sempre ben rifinito e praticato su di un supporto bello sottile) intermedio e proiettare comunque il tutto a qualunque distanza. Il pinhole (foro stenopeico) e abbastanza tollerante, la cosa veramente più importante è praticarlo pulito (senza sfrangiature e ripiegamentie tipici di quando si buca) su di un supporto molto sottile (e farlo per queste focali non è difficile come farlo per una normale macchina fotografica 24x36).
Le cose a cui, poi, ho prestato attenzione, sono state:
1) lo scegliere una spatolina che scendesse bene nel sandwich di tavolette di legno verticali stando al centro dei fori della piastra ad L di sostegno così da farsi "guidare" anche dai bulloni utilizzati per sostegno;
2) fare in modo che il riflesso dello specchio scelto, una volta "centrato", non "uscisse" dai lati della tavoletta di legno verticale (regolandomi con le dimensioni dello specchio e con la distanza tra questo e il foro praticato nel sandwich di tavolette verticali e tra le quali passa la spatolina "regolabile" forata su misura.

Non penso che ci sia altro.
In ogni caso è più difficile a dirsi che a farsi.
Buon lavoro
Marcello

[ryo]

PS: mi sembra ovvio, ma è necessario proiettare l'immagine dall'esterno verso l'interno di una stanza. Se non c'è sufficiente differenza di illuminazione tra il disco del sole proiettato e l'illuminazione del luogo nel quale avviene la proiezione (ovviamente con questa inferiore alla prima), non si vedrà "l'effetto".
In teoria, se la differenza di illuminazione fosse veramente importante (ma non è facile da realizzare), si vedrebbe proiettato tutto ciò che riflette lo specchio (e non solo il sole) all'interno della stanza (che diventerebbe a tutti gli effetti una vera camera oscura).

[Gitt]

Grazie, ryo, ora che hai spiegato come funziona, mi sono reso conto che nella foto 3 si intravede la spatolina nero-brunita sporgere in alto sopra la tavoletta in legno!!!

Volevo farti ancora qualche domanda:
1) lo specchio che usi per deviare i raggi solari è piano? Immagino di si, ma giusto per essere chiari lo chiedo.

2) Mi è chiaro il rapporto tra diametro dello specchio e distanza a cui mettere il foro stenopeico. Mi chiedevo invece se le dimensioni dello specchio hanno qualche altra implicazione pratica.

3) qual'è il vantaggio di avere fori di diverso diametro?

Hai qualche suggerimento per praticare dei fori netti e non sfrangiati?

[ryo]

Per chiarezza rispondo con ordine...
1)Sì, un normalissimo specchietto!
2)In pratica nessuna, per fare un "telescopio solare".
3)A maggior distanza di proiezione equivale minor luce che arriva (ci sono relazioni che è un filo lungo spiegare), quindi un foro di maggior diametro aiuta. Principalmente l'ho fatto per questo, ma tieni presente che il concetto di foro stenopeico viaggia a braccetto con quello di profondità di campo, profondità di fuoco e circolo di confusione. Fermo restando che sono sempre concetti "astratti", pur se considerati oggettivi, un "aiutino" lo danno, quindi l'ottimizzazione che viene fuori dalla formula che ti ho passato è consigliabile.
Ciò non toglie che i "margini" siano mooolto grandi, tanto che la variazione di qualche metro (in quest'ambito) sia ottimamente contemplata.
4)Fare questi fori è poca cosa, se paragonati a quelli da 0,2 o 0,25mm che ho fatto su domopak per le mie macchine fotografiche. Crea un segno con un punteruolo o con un chiodo nella spatola per evitare di far scivolare la punta del trapano. Blocca la spatola con lo scotch su di una bacchetta di legno. Usa un trapano a colonna e una morsa per tenere fermo il tutto. Passa e ripassa il foro con la punta del trapano per accertarti che si a bello rotondo. Leviga le due superfici della spatolina con un dremel ed una punta abrasiva larga e piatta per eliminare le inevitabili pieghe. Alla prima ci si riesce; con quelli per le macchine fotografiche piccolo formato ci sono voluti tanti di quei tentativi che Edison si sarebbe arreso!!!
Marcello

[Gitt]

Ok, grazie, mi hai chiarito i principali dubbi.

Stasera tornando mi fermo dai cinesi a comprare uno specchietto e si parte con l'autocostruzione.
Le spatoline le ho già in casa dall'ultima imbiancatura;)
Tavolette di legno sparse qua e la nello sgabuzzino non mancano!

[ryo]

Buon lavoro!
Marcello

[ryo]

Giusto un ultimo consiglio...
Prima di costruire tutto il marchingegno, comincia a prenderci confidenza allenandoti con uno fatto "a mano" (tenendo in una mano lo specchio e nell'altra il pinhole - fatto, per l'occasione, anche solo con un foglio di cartoncino non trasparente ma sottile).
Io, così, (per la verità anche senza specchio e proiettandolo su di un muro in ombra all'esterno) ci ho osservato "al volo" l'eclissi solare del 20 marzo 2015.
Marcello

[Gitt]

Grazie Marcello, seguirò il tuo consiglio e inizierò a fare delle prove "a secco" con cartoni vari, nastro adesivo e cose simili.;)

[Andrea75]

... Oh, bene! Vedo di non essere il solo ad aver avuto questa idea. Se posso: http://www.binomania.it/phpBB3/viewtopic.php?f=145&t=1758 o meglio ancora http://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=15&t=43039.

Ho trovato molto utile allo scopo utilizzare il secondario "ex- Star Observer", tutto sommato di discreta qualità ottica e soprattutto alluminato anteriormente...

[Gitt]

Grazie, Andrea, anche se non ho un secondario economico a disposizione per esperimenti.
Al limite potrei sfruttare la diagonale del lidlscopio;)

[Galileo72]

Il 30 aprile uscita n. 6 di star observer in edicola c'è il secondario

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[ryo]

Waaa ottimo consiglio!!! Non avevo proprio idea di come poter migliorare la qualità dello specchietto: l'idea di usare quello di un secondario non mi era passata per la testa. Grazie, vedrò di procurarmelo!
Marcello

[Gitt]

Alllora, il 25 aprile, sfruttando la giornata di festa e l'assenza di nubi, ho fatto qualche prova con un accrocchio estemporaneo come solidità ma abbastanza curato nelle parti essenziali.

Ho realizzato il foro su un pezzetto lamierino di stagno sottile che uso per il modellismo: forato, lisciato, ripassato ben bene.
Specchietto casalingo sottratto a mia moglie;)

Primo problema: ho il balcone a sud, quindi nelle ore centrali del giorno il sole entra dalla finestre attraverso cui proietterei il riflesso solare, riducendo di molto il contrasto.
Devo quindi proiettare l'immagine a una distanza di almeno 8-10 metri, nella stanza attigua, con le tapparelle abbassate.

Secondo problema: probabilmente ho fatto un foro troppo piccolo, circa 2,5mm, quindi alla giusta distanza (4,6 metri) avevo troppa luce che entrava dalla finestra, mentre più lontano non andavo a fuoco.

Facendo queste prove mi sono reso conto di alcuni aspetti cui non avevo pensato:
1) quanto conta l'angolo di incidenza dei raggi solari sullo specchietto? Si vede sempre allo stesso modo, oppure più stretto l'angolo e migliore l'immagine?
2) qual'è la relazione tra distanza focale e ingrandimento del foro stenopeico?

Spero nel prossimo weekend di fare altre prove e migliorare il mio accrocchio:razz:

[Galileo72]

Foto foto foto. Sono curioso

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[Gitt]

Mi dispiace deluderti, nessuna foto: l'accrocchio è solo un modo per sperimentare quanto fatto da ryo e altri.
Diciamo uno studio di fattibilità per capire se sono in grado di fare una cosa decente;)
Quando avrò ottenuto un'immagine del Sole in cui riesco a distinguere qualcosa, proverò a fotografarla.
Per ora siamo ai primi tentativi:D

[ryo]

Ciao Gitt,
per il problema dell'esposizione della finestra e della relativa illuminazione della stanza, oltre a quello di utilizzare quella attigua a tapparelle serrate, non mi viene in mente altro.
In teoria potresti creati una sorta di "cono d'ombra", ma è più facile a dirsi che a farsi, vista la difficoltà di "puntare" la proiezione del sole.
La profondità di fuoco del pinhole dovrebbe concederti un minimo di elasticità, ma passare dai 4,6 metri (distanza dove il foro da 2,5 rende meglio) ai quasi 9, è un poco eccessivo.
L'incidenza conta, ma non in maniera eccessiva per quello che riguarda la resa (per questo uso specifico), data la minuscola porzione che il sole occupa nello specchio (mica stai proiettando tutto quello che lo specchio riflette, basta cercare di far stare il sole al centro dello specchio e lo specchio ben in asse con il foro). Molto importante, invece, è che il foro sia ben parallelo alla parete. E' ovvio che una minore inclinazione dello specchio faciliti il lavoro, specie quello di puntamento della proiezione, ma è un parametro difficilmente migliorabile, visto che dipende dalla posizione del sole rispetto alla tua ed a quella del muro della stanza su cui decidi di proiettare. Diciamo che, essendo un "telescopio" molto facilmente trasportabile, potresti sempre cambiare stanza.
La relazione tra il foro e la distanza l'ho scritta in un intervento precedente, comunque è questa:
[(foro/0,03679)al quadrato] se parti dal foro (dal diametro delle punte del trapano che hai disponibili);
o questa (girata):
[0,03679 x (radice quadrata della focale)] se parti dalla distanza.
Sono le migliori (più precise) che ci siano. Tieni presente che, basandosi su valori arbitrari (del circolo di confusione tanto per dirne uno) non sono "Il Verbo". Tutti i concetti di profondità di campo e di fuoco, per la verità, sono così.
Marcello

[Gitt]

Ciao Gitt,
per il problema dell'esposizione della finestra e della relativa illuminazione della stanza, oltre a quello di utilizzare quella attigua a tapparelle serrate, non mi viene in mente altro.

Mi rendo conto che la posizione migliore sarebbe trovarsi a proiettare in una stanza con una porta/finestra che si apre dal lato opposta da cui si trova il sole.



passare dai 4,6 metri (distanza dove il foro da 2,5 rende meglio) ai quasi 9, è un poco eccessivo.

Si, infatti, ma come detto ho fatto delle prove così alla veloce, sabato o domenica, meteo permettendo, riprovo in modo più scientifico;)



basta cercare di far stare il sole al centro dello specchio e lo specchio ben in asse con il foro.
Molto importante, invece, è che il foro sia ben parallelo alla parete.

Sarò idiota io, ma a questo non avevo proprio pensato!!!:oops:
Grazie per le due preziose precisazioni.



La relazione tra il foro e la distanza l'ho scritta in un intervento precedente, comunque è questa:

Si, quella formula mi è chiara: non ho invece capito come ricavi l'ingrandimento, cioè quando dici che a un foro di x mm corrisponde, alla distanza calcolata, un'immagine del sole di y cm.

[ryo]

Ciao, allora...
La considerazione a cui non avevi pensato l'avevo già scritta precedentemente quando facevo cenno alla differenza di illuminazione ed a come, se fosse stata tantissima (stanza totalmente oscurata e foro come unica fonte di luce), avresti visto proiettato all'interno tutto quanto riflesso dallo specchio (perché avresti una vera e propria camera oscura).
Il foro è semplicemente un obiettivo fotografico (privo di lente) con lunghezza focale pari alla distanza di proiezione in mm, ed apertura calcolabile dalla semplice divisione di quest'ultima per il diametro del foro stesso.
La dimensione del sole è, ovviamente, mooolto approssimativa (dato il movimento della terra in modo particolare), ma è di circa 0,9-1cm ogni 1000mm di focale, quindi....
per 4,6m sono 4cm circa e così via.
Marcello