Telescopio refractor

Telescopio de 102 cm de diámetro del Observatorio Yerkes fabricado por Alvan Clark & Sons en 1897, el mayor refractor del mundo todavía en servicio

Un telescopio refractor es un sistema óptico centrado, que capta imágenes de objetos lejanos utilizando un conjunto de lentes en las que la luz se refracta. La refracción de la luz en la lente del objetivo hace que los rayos paralelos, procedentes de un objeto muy alejado (en el infinito), converjan sobre un punto del plano focal. Esto permite mostrar los objetos lejanos mayores y más brillantes.

Este tipo de telescopios son muy comunes en la astronomía para aficionados y en algunos telescopios solares (para los que se usan filtros), y durante casi 300 años (entre 1600 y 1900 aproximadamente) se convirtieron en el principal tipo de instrumento de trabajo de los más destacados observatorios del mundo. Sin embargo, existen importantes dificultades técnicas que impiden realizar telescopios refractores de amplias dimensiones y de gran apertura, ya que resulta difícil elaborar lentes útiles de gran tamaño y suficientemente ligeras para ser utilizadas como objetivos. Por otro lado, existen problemas de calidad de la imagen debido a pequeñas burbujas de aire atrapadas en el cristal de la lente principal, y además, el material de la lente resulta opaco a determinadas longitudes de onda, por lo que se pierde sensibilidad en algunas partes del espectro lumínico. La mayoría de estos problemas se resuelven utilizando un telescopio reflector.

El problema de la aberraciones cromáticas se corrige parcialmente con lentes apocromáticas, aunque este tipo de telescopio tiene un elevado precio.

Reseña histórica

El telescopio refractor fue el primer tipo de telescopio óptico y su invención no puede ser atribuida con precisión. Algunos escritos sugieren que se había desarrollado un prototipo en la década de 1550, pero los primeros ejemplos descritos explícitamente vienen de Italia (1590) y del norte de Europa (Países Bajos, alrededor de 1608). Giambattista della Porta lo menciona en su libro La Magie naturelle (1589). Posteriormente, varias personas trataron de obtener una patente: Hans Lippershey, quien fue el primero en hacer una demostración concreta de uno con una magnificación de tres aumentos a finales de septiembre de 1608; Zacharias Janssen, que fabricó un instrumento que habría vendido en la feria de otoño en Frankfurt en septiembre de 1608; y Jacob Metius de Alkmaar. Este último es apoyado por Descartes, que habla en 1637 de esta invención en el comienzo de su Dioptrique:

Pero, para vergüenza de nuestras ciencias, esta invención, tan útil y admirable, no ha sido encontrada primeramente más que por experiencia y fortuna. Hace alrededor de treinta años, un hombre llamado Jacques Metius, de la ciudad de Alkmaar en Holanda, un hombre que nunca había estudiado, a pesar de que tenía un padre y un hermano que hicieron profesión de las matemáticas, pero que tenía un placer especial en hacer espejos y lentes brillantes, componiéndolas incluso en invierno con el hielo, así que la experiencia ha demostrado que se puede hacer, teniendo en esta ocasión varios vidrios de diferentes formas, pensó por gusto en mirar a través de dos, siendo uno un poco más grueso en el centro que en los extremos, y el otro al contrario mucho más grueso en los extremos que en el centro, y los aplicó tan felizmente en ambos extremos de una tubería, que la primera de las lentes de que hablamos, fue así compuesta.

Mais, à la honte de nos sciences, cette invention, si utile et si admirable, n'a premièrement été trouvée que par l'expérience et la fortune. Il y a environ trente ans, qu'un nommé Jacques Metius, de la ville d'Alkmaar en Hollande, homme qui n'avait jamais étudié, bien qu'il eût un père et un frère qui ont fait profession des mathématiques, mais qui prenait particulièrement plaisir à faire des miroirs et verres brûlants, en composant même l'hiver avec de la glace, ainsi que l'expérience a montré qu'on en peut faire, ayant à cette occasion plusieurs verres de diverses formes, s'avisa par bonheur de regarder au travers de deux, dont l'un était un peu plus épais au milieu qu'aux extrémités, et l'autre au contraire beaucoup plus épais aux extrémités qu'au milieu, et il les appliqua si heureusement aux deux bouts d'un tuyau, que la première des lunettes dont nous parlons, en fut composée.

Dioptrique (1637), René Descartes
La primera representación conocida de un telescopio apareció en esta obra de Jan Bruegel el Viejo, Paysage sur le château de Mariemont
Observatorio de Cincinnati, G. & S. Merz. (ilustración de la obra 'Smith Illustrated Astronomy', de 1848).
Antiguo refractor del Observatorio Astronómico de Quito

Una vez que el telescopio fue conocido y comenzó a extenderse, varias personas, entre ellas Thomas Harriot y Christoph Scheiner, lo volvieron hacia el cielo a principios de 1609 para observar objetos celestes. Pero fue Galileo Galilei quien, desde agosto de 1609,[1]​ estableció realmente el telescopio como instrumento de observación astronómica por el conjunto de sus descubrimientos celestes y, especialmente, por la mirada nueva que llevó al cielo y a los objetos que contemplaba, maravillándose de los fenómenos que veía y estudiaba. Galileo, estando en Venecia aproximadamente en el mes de mayo, se había enterado de la invención y había construido una versión propia. Comunicó entonces los detalles de su invención en público y presentó su propio instrumento al dogo Leonardo Donato en una sesión ante el consejo. Construyó sus propias lentes y en un principio les dio un aumento de seis en lugar de tres, para ir aumentando gradualmente a 20 y después a 30.

La primera representación conocida de un telescopio es una obra de Jan Bruegel el Viejo, Paysage sur le château de Mariemont, en la que el archiduque Alberto de Habsburgo tiene el instrumento.

Según algunos investigadores, quien supuestamente habría inventado el telescopio sería el catalán Juan Roget en 1590, cuyo invento habría sido copiado por Zacharias Janssen.[3]

Tras los diseños pioneros de Galileo, a medida que se construyeron telescopios cada vez más potentes, el problema de la aberración cromática supuso un grave factor limitante de su calidad de imagen. Para evitar este problema se desarrollaron los telescopios keplerianos diseñados con enormes distancias focales, factor que los hacía muy poco manejables. Estas limitaciones de los refractores llevaron al primer desarrollo de los telescopios de espejo, que a finales del siglo XVIII habían alcanzado un considerable avance de la mano de William Herschel.

Sin embargo, el progreso del diseño de lentes acromáticas de la mano de John Dollond durante el siglo XVIII, puso las bases de la época de los grandes refractores, que se inició en 1820 con el primer telescopio refractor acromático de 9 pulgadas construido por Joseph von Fraunhofer para el Observatorio de Dorpat, en Estonia. Los problemas de mantenimiento de los espejos metálicos de la época, hicieron que los instrumentos refractores pasaran a ser de nuevo los favoritos de los astrónomos.

A lo largo del siglo XIX se produjo la fundación de numerosos observatorios por todo el mundo (tanto estatales como privados), que competían por poseer el mejor telescopio, lo que se tradujo en una "carrera" por fabricar lentes de mayor diámetro cada vez. Así, en los 80 años transcurridos entre 1820 y 1900, se pasó de los 22,8 cm de diámetro del telescopio de Fraunhofer, a los 125 cm del Telescopio de la Gran Exposición Universal de París (1900), con el que se alcanzó el límite técnico de los refractores, condicionados por dificultades de fabricación y por el problema del flechado de las lentes.

Durante este período, un puñado de destacados constructores cimentaron su prestigio con ambiciosas realizaciones, como G. & S. Merz (empresa continuadora de la obra de Fraunhofer); John Brashear; Carl Zeiss; los hermanos Henry; o Alvan Clark & Sons (fabricante en 1897 de la mayor lente todavía en servicio, la del telescopio del Observatorio Yerkes, con 102 cm de diámetro).

A pesar del auge de los telescopios reflectores durante el siglo XX (gracias primero a la mejora de las técnicas del plateado de espejos a finales del siglo XIX, y posteriormente al desarrollo de las técnicas de espejos segmentados apoyadas en el avance de los ordenadores), realizaciones como el telescopio refractor de 98 cm de diámetro del Observatorio del Roque de los Muchachos inaugurado en el año 2002, confirman que este tipo de instrumentos siguen manteniendo su vigencia en determinadas tareas astronómicas, como la observación solar.

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