sábado, 14 de marzo de 2015

Métodos de observación del Sol: Prisma de Herschel

Viendo que se acerca el eclipse parcial de sol (20 de Marzo), visible desde toda la Península Ibérica, no viene mal recordar alguno de los métodos seguros que existen para observar nuestro astro rey, el Sol.
Hoy en concreto nos centraremos en el prisma de Herschel, debido a su exótico funcionamiento, la calidad óptica que ofrece y su no demasiado extendido uso.





¿Qué es y cómo funciona?
En primer lugar, y como su propio nombre indica, el principal elemento de este dispositivo es un prisma en forma de cuña, y es en él en el que ocurre toda la "magia".

El funcionamiento de este instrumento es, cuanto menos, ingenioso, y se apoya en dos de los fenómenos básicos de la óptica geométrica: la refracción y la reflexión.



Imagen 1
Cómo vemos en la Imagen 1, cuando los rayos provenientes del telescopio inciden en el prisma, aproximadamente el 95% de la luz penetra en él, un 5% lo absorbe el propio cristal y el 90% restante se desvía por refracción, lo atraviesa y nosotros lo aprovecharemos más adelante. El interior de estas caras tiene un recubrimiento antireflectante para evitar que rayos de luz salgan de nuevo y generen imágenes parásitas.

El otro 5% de la luz se refleja como en un espejo diagonal sobre la primera y es el que llegará a nuestro ojo. Esta cantidad de luz sigue siendo muy grande y capaz de quemarnos la retina.
Para evitar que esto ocurra, entre el ocular y el prisma se sitúa un filtro de densidad neutra 3.0.

En la Imagen 2 tenemos el recorrido completo de la luz dentro de nuestro prisma.
La luz entra por el telescopio (izquierda), llega al prisma (1) parte de la luz se refracta y otra parte se refleja llegando hasta el filtro DN (2). Tras atravesarlo llega a unos filtro polarizadores o "solar continium" (4) que reducen la intensidad de la luz que nos llega. Por último, la luz atraviesa el ocular (3) y llega a nuestro ojo.














¿En qué telescopios puedo usarlo?
Todos los telescopios no son aptos para usar este prisma. De hecho solo es aplicable a los refractores, no siendo aconsejable usarlo con diámetros mayores de 150mm.
El motivo de estas restricciones es por el sistema óptico usado por los telescopios que no son refratores, como los reflectores y catadriópticos. Estos dos últimos, a lo largo del camino óptico, focalizan parcialmente la luz en distintos elementos, como pueden ser los espejos secundarios.

Como cuando usamos el prisma de Herschel no hacemos uso de un filtro en la parte frontal del telescopio, toda la luz proveniente del sol entra en el telescopio y si se realiza foco en algún elemento, puede llegar a quemarlo y estropearlo.
En cambio, los reflectores al hacer uso solamente de lentes, el camino por el que va la luz está completamente libre hasta llegar al prisma.

Prisma de Herschel en refractor Wiliam Optics


Comparación con lámina de "Baader"
A continuación vamos a hacer una comparación de luz que deja pasar el prisma de Herschel en comparación con la tan usada lámina de Baader.

La lámina de Baader se sitúa en la apertura del telescopio (parte frontal) y no hacen falta más filtros para observar con seguridad.
Del 100% de luz que llega, la lámina solo deja pasar 0.001% (tiene un factor de densidad DN=5.0 es decir, atenúa 100.000 veces la luz incidente)
Así que podemos considerar que este es el umbral de seguridad a la hora de observar el sol.

Por su parte, el prisma de Herschel, refleja el 5% de la luz incidente. Puede parecer poco, pero si lo comparamos con nuestro umbral, es 5000 veces más intenso (nos dejaría ciegos).
Este es el motivo por el que entre el ocular y el prisma colocamos un filtro de densidad DN=3.0, que atenúa 1000 veces la luz que atraviesa, por lo que ya solo tenemos un 0.005% de la luz que entró por el telescopio.

Estos niveles ya se pueden considerar más o menos seguros, pero de todas formas podemos añadirle un último filtro para quitarle algo más de luz y a la vez aumentar el contraste de la imagen.
El último filtro que colocaremos será un "solar continium", con una transmitancia del 92% en los 540nm (longitud de onda de color verde), con lo que nos quedaríamos en un 0.0046% de luz inicial y restringiéndola al color verde.

Habiendo hecho todo esto podremos disfrutar de la observación solar sin miedo a que nuestra retina quede chamuscada.


Peculiaridades del prisma de Herschel
Cuando queremos apuntar al sol mediante este prisma, nos va a facilitar mucho la tarea una pequeña pantalla en la parte posterior del mismo.
En esta pantalla se muestra el disco solar (sin detalles) debido a la luz que se refractó y que la hicimos legar a él.

El rasgo mas característico de este instrumento, es la verdosa imagen que da del sol. Esto se debe a la necesidad de colocar el "solar continum" a diferencia de otros métodos de observación en los que no es requerido.

Sol visto a través de un prisma de Herschel



Por último, recordar que nunca se debe de observar el sol sin instrumentos hechos para ese fin. Esto es debido a que a pesar de que atenúan la luz, no filtran toda la radiación ultravioleta, y como nuestro ojo está recibiendo menos luz, la pupila se dilata más y permite el paso a esa radiación UV que es la que dañará irreversiblemente nuestra retina sin que nos demos cuenta.

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