Proyecto GALILEO

Apreciados amigos,

En esta oportunidad, quiero proponerles un interesante proyecto, para el cual necesitarán echar mano a todas sus buenas cualidades manuales e intelectuales, que tiene como propósito la fabricación de un rudimentario, pero funcional, telescopio. Es un proyecto ideal para compartir con los chiquillos y, por qué no, también con los amigos un poco más creciditos, ya que, en el fondo, la observación astronómica es una actividad que apasiona tanto a los niños como a los mayores. Recuerdo que, de los clásicos regalos navideños, el telescopio siempre se encontraba en el primer lugar de mi larga lista de juguetes deseados. Por desgracia, el precio de un buen instrumento de observación resulta aún elevado para la mayor parte de nosotros. Sin embargo, no por ello debemos privarnos del placer de la observación celeste. Lanzo, pues, un reto a todos aquellos que osan incursionar en el misterioso mundo del ‘hazlo tu mismo’: fabricar un telescopio rudimentario que les permitirá iniciarse en la observación astronómica. Le he llamado Proyecto Galileo, en memoria del físico Galileo Galilei quien, en 1609, tuvo la gran idea de fabricar y utilizar el recién descubierto telescopio, en aquel entonces, para escudriñar los cielos. De aceptar este desafío, tendrán que arremangarse, ensuciarse las manos y estar dispuestos a quemar una que otra neurona en el intento. De antemano les digo que no va a ser fácil, desde luego, pero les prometo que las expresiones de asombro en las caras de aquellos que miran por el telescopio, que Usted acaba de fabricar, le recompensará con creces. Los invito, entonces, a convertirse en el ‘Galileo’ del siglo XXI. Sin más preámbulos, ¡Manos a las obras!

¿QUIÉN ERA GALILEO?

Galileo Galilei (Pisa, 1564 – Florencia, 1642) es recordado como el padre del método experimental. Si algún físico o filósofo decía “mi teoría predice lo siguiente,” Galileo le contestaba, “muy bien, vamos a realizar un experimento para ver si lo que tu afirmas ocurre en la naturaleza, tal como predice tu teoría.” Hoy en día suena lógico, mas hace cuatro siglos las cosas no eran así de fácil. La filosofía y la religión se basaban en dogmas rígidos, aceptados por todos como verdades absolutas, las cuales, obviamente, no necesitaban de verificación alguna. De manera que muchos se molestaron al enterarse de que un tal Galileo quería ver si las ‘verdades’ eran verdad.

Entre tanto, en 1609 Galileo se entera de que un óptico holandés, Hans Lippershey, había tallado un par de lentes y las había combinado para fabricar un telescopio. En seguida Galileo talla sus propias lentes y arma también un telescopio rudimentario. El mérito de Galileo no es la reinvención del telescopio, sino el uso que le dio. Fue el primero que observó los fenómenos celestes a través de ese par de lentes. Ante sus ojos fueron apareciendo maravillas que ningún ser humano había visto anteriormente. Los cráteres de la Luna, los satélites del planeta Júpiter y las estrellas débiles que constituyen la Vía Láctea se veían con una claridad asombrosa.

Los telescopios empleados por Galileo eran muy simples. Sin embargo, el tallado de los vidrios para la fabricación de las dos lentes requería de grandes esfuerzos por parte del astrónomo. Lo normal, para aquel entonces, era fabricar más de una docena de lentes para luego quedarse con las que daban las imágenes más nítidas.

Galileo, luego de varios años de observación y estudio del cielo, apoyó el sistema copernicano, el cual afirmaba que el Sol ocupa el centro del Sistema Solar, cosa que le causó no pocos problemas con las autoridades en su época. Fue obligado a firmar una declaración en la cual aseguraba que la Tierra se encontraba fija en el espacio, siendo ésta el centro del universo. Cuenta la leyenda que luego de firmar, so pena de ser quemado en la hoguera por la inquisición, Galileo dijo “eppur si muove (y sin embargo se mueve)” aludiendo a nuestro planeta.

¿CÓMO FUNCIONA?

El telescopio de Galileo, y en general cualquier telescopio, funciona gracias a dos elementos ópticos combinados oportunamente: estos son el OBJETIVO y el OCULAR.

El primero es el más importante, pues recibe la luz y la enfoca, formando una imagen del objeto observado. El ocular se emplea para ver la imagen ampliada, de manera que los objetos se observan como si se encontraran más cercanos. De allí la palabra telescopio, que en sus raíces griegas quiere decir ´visión a distancia´.

Una lente positiva (ver más adelante) hace la función de OBJETIVO, mientras que en el telescopio de Galileo, o ‘galileano’, el OCULAR es una lente negativa. Para enfocar variamos la distancia entre estos elementos.

LOS MATERIALES NECESARIOS

Además de disponer de una buena tijera, no es mucho lo que se necesita para improvisar un telescopio rudimentario. A ver,

- un par de lentes,

- un pliego de cartulina negra, (negro mate es mejor)

- bandas elásticas (ligas),

- cinta adhesiva.

De todos éstos, las lentes representan ´el alma´ del telescopio y, por ende, merecen una explicación más detallada. Por cierto, la palabra lente procede -muy probablemente- de la similitud que ésta tiene con las lentejas.

Pero volvamos a lo nuestro. Se necesitan dos lentes: una lente POSITIVA, es decir que posee la capacidad de hacer convergir los rayos paralelos de luz, y una lente NEGATIVA, la cual, desde luego, hace exactamente lo opuesto. La fabricación de éstos elementos es muy tediosa y compleja, de manera que recurriremos a las lentes disponibles fácilmente en el comercio.

La fuente más segura son las tiendas de óptica oftálmica. Ahora bien. ¿Cómo especificamos las lentes que deseamos comprar? ¡Muy fácil! Debemos solicitarlas por sus DIOPTRÍAS. La dioptría es la capacidad de doblar los rayos de luz. A mayor dioptría corresponde un mayor efecto de desviación de los rayos de luz. Dicho de otra forma, la dioptría indica la Distancia Focal (DF) de la lente, es decir la distancia entre la lente misma y el punto donde los rayos de luz convergen y se enfocan. La DF se calcula dividiendo un metro por la dioptría. Por ejemplo, una lente con 2 dioptrías posee una DF de medio metro (1 metro / 2 = 0.5 metros). El mismo concepto es válido cuando el valor de la dioptría es negativo. A continuación les anexo una ilustración con lentes convergentes y divergentes, o lo que es lo mismo, POSITIVAS y NEGATIVAS.

En la práctica, las lentes oftálmicas se fabrican de vidrio o plástico de elevada calidad. Pueden ser transparentes, oscuras, con tintes o degradadas. Poseen un diámetro típico de unos 80 milímetros para que puedan ser cortadas y adaptadas a la enorme variedad de monturas disponibles en la actualidad.

Pero vamos ahora al grano. Necesitamos dos lentes oftálmicas de PLÁSTICO TRANSPARENTE (más económicas) originales, es decir sin cortar. La primera (el objetivo) debe tener +2 DIOPTRÍAS ESFÉRICAS y CERO DIOPTRÍAS CILÍNDRICAS. Esta es una lente para corregir la hipermetropía, un defecto ocular común en las personas que no pueden leer y enfocar de cerca. La segunda, (el ocular) es una lente de –10 DIOPTRÍAS ESFÉRICAS y CERO DIOPTRÍAS CILÍNDRICAS, es decir una lente para miopes, quienes, como todos bien saben, no podemos ver bien de lejos.

Si dividimos (ignorando los signos algebraicos) las dioptrías del ocular por las del objetivo obtenemos el AUMENTO de nuestro telescopio, en este caso 10/2 = 5. De manera que tendremos un telescopio de 5X, indicando que veremos los objetos como si estuviesen cinco veces más cerca. Una advertencia. A veces no es fácil encontrar lentes de –10 dioptrías, pues estos valores sólo se prescriben a las personas con una miopía muy elevada. Pregunte en varios establecimientos para averiguar su disponibilidad. Como plan B (¡Siempre es necesario tener un plan B!), solicite una lente de –7, seguramente más fácil de conseguir. Tendremos solamente 3.5 aumentos, pero, por lo menos, terminaremos nuestro instrumento con éxito.

MONTAJE

Utilizando un buen marcador, escriba en el borde de las lentes sus dioptrías, para luego no confundirse con cuál es la positiva y cuál la negativa. Para que el telescopio pueda funcionar es necesario que las dos lentes se encuentren separadas correctamente. El truco consiste en que los rayos paralelos que entran al objetivo deben salir también paralelos luego de pasar por el ocular. Para ello haga el siguiente experimento (la ayuda de un colaborador será bien recibida). Coloque la lente de –10 (el ocular) ante el ojo derecho, y muy cerca de este último, sosteniéndola con la mano derecha. Sostenga la lente de +2 (el objetivo) con la mano izquierda colocándola próxima al ocular. Ésta es la situación:

Ahora mire el paisaje. Sin mover el ocular, desplace el objetivo hacia el frente con su mano izquierda, separándolo del ocular y tratando de mantener alineadas las dos lentes, hasta enfocar una imagen nítida y clara. ¡Enhorabuena! ¡Usted acaba de hacer funcionar el bendito telescopio! Manteniendo las lentes a esa distancia, pídale a su colaborador que mida con una cinta métrica la distancia entre ellas –probablemente unos 30 o 40 centímetros- y anote el valor.

Ahora bien, ya que conocemos el valor adecuado de la separación de las lentes, procederemos a fabricar el tubo del telescopio. Para ello haremos uso del pliego de cartulina. El tubo tiene dos funciones principales: la primera es la de sostener las dos lentes alineadas y a la justa distancia entre sí; la segunda es la de permitir pequeñas alteraciones de esa distancia para lograr el ENFOQUE.

Utilizando la cartulina, recorte una cantidad suficiente como para enrollar un tubo unos 12 centímetros más corto que la distancia determinada en el experimento anterior. Es decir, si anotó un valor de 40 centímetros de separación entre las lentes, Usted deberá fabricar un tubo de 28 centímetros de largo. El diámetro del tubo se hará igual al diámetro de las lentes, unos 80 milímetros. Asimismo, fabricaremos el tubito porta-ocular con unos 10 centímetros de largo. El último componente por fabricar es un anillo de conexión entre el tubo y el porta-ocular, también con unos 10 centímetros de largo. Este anillo debe tener un diámetro ligeramente mayor que el tubo y el porta-ocular da manera que este último pueda deslizar en él y así permitir el enfoque. Para resumir, y reafirmando que una imagen vale más que mil palabras, he aquí un dibujo de lo que debería ser el producto final.

Algunos consejos: para reducir los molestos reflejos internos, enrolle los tubos y el anillo procurando que la parte negra de la cartulina quede hacia el interior. Antes de fijar todo con la cinta adhesiva, use las ligas para sujetar los tubos enrollados.

Por consideraciones ópticas, las superficies cóncavas de las lentes se orientan hacia la parte interna del tubo, sobre todo el objetivo, pero no dude en experimentar con ellas para ver cuál es la orientación que proporciona las mejores imágenes.

¡Finalmente, luego de fijar todo con la cinta adhesiva, inserte el porta-ocular en el anillo y listo! Bueno, casi... Aún nos falta un elemento, el cual será descrito a continuación.

¿ARANDELA... CUÁL ARANDELA?

Lamentablemente, no existe lente alguna que pueda proporcionar imágenes perfectas. Cada lente posee varios defectos intrínsecos, es decir, que no son causados por un proceso de fabricación deficiente. Aun las lentes de mayor precisión (y costo) no son perfectas. Estos defectos reciben el nombre de ABERRACIONES ÓPTICAS. El mismo Galileo se dio inmediatamente cuenta de que cuando se limitaba el paso de la luz solamente a una pequeña porción central del objetivo, las imágenes mejoraban considerablemente. De hecho, para que las imágenes de nuestro telescopio rudimentario puedan llamarse aceptables, es necesario fabricar una arandela, llamada en óptica un diafragma, que será colocada al frente del objetivo. A partir de la misma cartulina, recorte una arandela, perdón, quise decir un diafragma, con un diámetro externo igual al del objetivo (unos 80 milímetros) y una perforación central circular de un par de centímetros. Evidentemente, mientras más pequeña sea la perforación central más nítidas son las imágenes, hasta cierto punto desde luego, pero es menor la cantidad de luz que alcanza el ojo del observador, y por ende la imagen se torna más oscura. Aquí también hay espacio para la experimentación. Fabrique varios diafragmas con diferentes aperturas centrales, desde un centímetro hasta unos tres centímetros. Colóquelos, uno a la vez, al frente del objetivo y observe cuál de ellos da el mejor equilibrio entre luminosidad y nitidez. Una vez que Usted haya decidido cuál de ellos usar, fíjelo definitivamente al frente del objetivo con la cinta adhesiva. ¡FELICITACIONES, USTED ACABA DE TERMINAR EL TELESCOPIO!

PARA FINALIZAR...

Algunos consejos, o tips, finales con respecto a todo lo que aquí se ha dicho. Quizá, en primer lugar recomendaría que intenten comprar lentes oftálmicas baratas, pues no vale la pena invertir mucho dinero en ellas ya que la calidad de las imágenes depende muy poco de su valor. Haga una encuesta de mercado para saber dónde les ofrecen mejores precios. Como ya se ha dicho, las lentes plásticas transparentes sin ningún tipo de tratamiento son más económicas. El hecho que se quieren sin cortar elimina el gasto adicional que implica esta operación. ¡Segundo, estoy seguro, PERO ABSOLUTAMENTE SEGURO, que ya muchos de Ustedes están preguntándose cómo fabricar un telescopio de 2000 aumentos! Pues bien, bajen de esas nubes amigos. Si desean experimentar, les sugiero que consigan un objetivo de +1 dioptría y un ocular de –15 dioptrías, si lo encuentran, para alcanzar 15 aumentos con un tubo de casi un metro de largo. Inútil decir que deberán repetir el experimento descrito anteriormente para determinar cuál es la separación adecuada del nuevo par de lentes. Luego, está el aspecto estético del asunto. ¿Qué tal si pintamos el tubo del telescopio con algún color bonito? ¿Y si le colocamos por fuera un papel azul con estrellas doradas? ¡No existen límites a la hora de personalizar su telescopio, atrévase! Los niños, seguramente, tendrán mucho que decir a propósito de la decoración del instrumento. Finalmente... ¿Cuáles objetos observar? Les dije que nuestras intenciones eran las de introducirlos a la observación celeste, de manera que empiecen observando la Luna. El mejor momento para la observación lunar es en la fase de cuarto creciente o menguante. También es bonito echar un vistazo a algún cúmulo estelar, como las Pléyades por citar uno. La nebulosa de Orión es otro objeto interesante y suficientemente vistoso para nuestro telescopio. Desde luego, no desdeñen escudriñar el paisaje diurno, bien sea en la ciudad o en el campo. ¡En fin, ahí os dejo el tubo para que lo disfrutéis, como diría Galileo cuatro siglos atrás!

ADVERTENCIA: NUNCA OBSERVE EL SOL DIRECTAMENTE CON ESTE INSTRUMENTO NI CON NINGUN OTRO. LA OBSERVACIÓN SOLAR SIN LA PROTECCIÓN ADECUADA PUEDE CAUSAR CEGUERA TOTAL Y PERMANENTE.

A la derecha una réplica del telescopio de Galileo fabricada por el autor. Envíenme una nota a propósito de sus éxitos, o fracasos, en este proyecto y, de ser posible, alguna imagen de sus instrumentos terminados. Nos gustaría incluir en este espacio los más destacados y logrados, con el nombre de sus autores desde luego.

Pueden enviar sus comentarios o sugerencias a la siguiente dirección electrónica: dellap@cida.ve