Ignasi Juvells i Prades

Rosa Maria Moliné Sala

Juvells i Prades, Ignasi

Moliné Sala, Rosa Maria

Hemeroteca Cientifica Catalana

Els primers telescopis de Galileu. Consideracions sobreels seus or´ıgens i trets caracter´ısticsIgnasi Juvells Prades i Rosa Maria Moline´ Sala1 La invencio´ del telescopiCom sol passar amb la major part dels invents de l’antigui-tat, no se sap amb exactitud qui va inventar el telescopiperque` hi ha diferents personatges que, segons els seusescrits, podrien ser els primers a parlar-ne. El primer e´sl’italia` Giambattista Della Porta (1535-1615), que en elseu llibre Magia Naturalis, segurament el primer tractatsobre lents, escrit l’any 1589, fa una descripcio´ d’un apa-rell que podria ser un telescopi, tot i que e´s poc clara imolts autors no hi donen valor. El segon cas e´s semblant:l’holande`s Zacharias Jansen (c. 1580-1632), que cap al1590 va inventar el microscopi, sembla que tambe´ podiahaver estat l’inventor del telescopi, segons es despre`n delsseus escrits, pero` te´ poca credibilitat en la historiografia.El cas me´s reconegut e´s el de Hans Lippershey (1570-1619), tambe´ holande`s, fabricant i comerciant de lents,que l’any 1608 va construir o, almenys posse¨ıa, un teles-copi. Segons una imaginativa histo`ria, van ser els seus fillsels que, jugant amb les lents, van comprovar que ajuntant-ne una de convergent i una de divergent s’augmentava lamida dels objectes llunyans. En qualsevol cas, el que s´ıque e´s clar e´s que Lippershey va intentar patentar la ideadel telescopi (hi ha una peticio´ seva feta a l’Haia amb datadel 2 d’octubre de 1608) i que la patent li va ser rebutjadaadduint que ja n’hi havia d’altres funcionant. En realitat,pocs dies despre´s (el 14 i el 17 d’octubre) el mateix Jan-sen i un altre fabricant de lents holande`s, Jacob Metiusd’Alkmaar (1571-1628), tambe´ van intentar registrar lapatent (Van Helden, 1975). El telescopi que proposavaLippershey feia uns 50 cm de llarga`ria, tenia un dia`metrede 3 o 4 cm i era d’uns tres augments aproximadament.Sembla que telescopis amb aquestes caracter´ıstiques esvan fer relativament corrents a Holanda i a Franc¸a, i l’any1609 es podien comprar a les botigues de fabricants delents de Par´ıs. Fins i tot el govern holande`s en va regalarun parell al rei de Franc¸a.Darrerament s’ha difo´s una not´ıcia segons la qual l’in-ventor del telescopi podria ser catala`. La revista HistoryToday ha publicat un article, firmat per Nick Pelling, queatribueix l’invent al giron´ı Joan Roget (Pelling, 2008). Laidea es basa en una se`rie de fets: un fill de Zacharias Jan-sen diu que el seu pare va copiar el disseny d’un artefacteque havia comprat i que datava de l’any 1590. D’altrabanda, Jeroni Sirturo (deixeble de Galileu) afirma, en unllibre del 1618, que l’inventor va ser un o`ptic de Gironaque es deia Roget. L’article de Pelling, en realitat, esbasa en els estudis que va fer cap als anys cinquanta delsegle XX l’optometrista i historiador Josep Maria Simo´nde Guilleuma (1886-1965), que va recollir diferents dadessobre Joan Roget.Amb tot aixo` arribem a l’any 1609 i a Galileo Galilei(1564-1642). El famo´s f´ısic i astro`nom, professor de ma-tema`tiques a Pa`dua, es devia assabentar de l’existe`nciad’aquest invent quan estava a Vene`cia, i ra`pidament vatornar a Pa`dua i en va fabricar un d’uns tres augments,com aquells dels quals havia sentit a parlar, col·locant unalent convergent i una de divergent als extrems d’un tubde plom. En vista de l’e`xit, i segurament entenent el prin-cipi del funcionament del nou aparell, aviat en va fer unaltre d’uns vuit o deu augments. Aquest telescopi el vaensenyar el mes d’agost de 1609 al Senat venecia`, en unademostracio´ en que` es va poder observar des del campanilede la plac¸a de Sant Marc les illes de l’entorn i les naus quearribaven. Galileu va regalar l’instrument a les autoritatsjuntament amb un escrit en que` n’explicava el funciona-ment. A continuacio´, en va fabricar un altre d’uns vintaugments, amb el qual va fer una cosa nova: mirar capal cel, prendre notes del que hi veia i publicar-ho. Ambaquest telescopi va descobrir, des de Pa`dua, els cra`ters dela Lluna i quatre sate`l·lits de Ju´piter. Els resultats de lesseves observacions, acompanyades de dibuixos, els va pu-blicar a Vene`cia el marc¸ de 1610, en una obra anomenadaSidereus Nuncius. Me´s tard, va construir un telescopi detrenta augments, i despre´s encara en va construir d’altres,per be´ que no sempre tenia e`xit i la qualitat dels telescopisera molt variable (Scott, 1964). Ell mateix va recone`ixerque n’havia provat me´s de seixanta, i que nome´s algunsREVISTADEF´ISICA V4 N6 0942eren adients per a observacions astrono`miques. En con-cret, l’abril del mateix 1610, una demostracio´ a Bolonyava ser un fraca`s. En canvi, el marc¸ de 1611, va fer unademostracio´ a Roma en que` es van poder observar objec-tes a gran dista`ncia i els sate`l·lits de Ju´piter. Hi ha quidiu que va ser en aquesta ocasio´ que l’amfitrio´, el pr´ıncepFederico Cesi, va utilitzar per primera vegada el nom detelescopi per referir-se a l’instrument dissenyat per Gali-leu.2 Coneixement que tenia Galileu del funcio-nament del telescopiSidereus Nuncius e´s una obra curta (24 pa`gines), moltdirecta per a la seva e`poca, que inclou una se`rie de dibui-xos de Galileu que mostren les seves observacions amb eltelescopi: esquemes, imatges de la Lluna, d’algunes cons-tel·lacions i dels sate`l·lits de Ju´piter. L’any 1610 se’n vanimprimir 550 exemplars, dels quals actualment se’n con-serven una trentena. La figura 1 mostra la portada d’und’aquests llibres. Recentment, un antiquari de Nova York,Richard Lan, ha descobert un original del llibre de Galileuamb aquarel·les pintades de pro`pia ma`.Figura 1: Portada del Siderus NunciusLa figura 2 mostra una pa`gina del Sidereus Nunciusamb un dibuix que s’ha fet servir repetidament per jus-tificar que Galileu entenia el funcionament del telescopi.En realitat, nome´s ensenya una lent, l’objectiu, i el cam´ıdels raigs que ve´nen dels extrems d’un objecte (HI), esrefracten a les vores de la lent (C i D) i segueixen capal punt E en lloc d’anar cap a A i B. Aix´ı, els dos raigsentren a l’ull formant un angle com si vinguessin de F i G,en lloc del que formarien si vinguessin directament de H iI, e´s a dir, formen un angle me´s gran i, per tant, l’objectede mida HI es veu augmentat, es veu de mida FG. El textfa una explicacio´ me´s o menys en aquests termes.Figura 2: Sidereus Nuncius. a) Pa`gina del manuscrit deGalileu. b) Pa`gina d’una de les edicions. En les duesfigures es veu l’esquema del cam´ı dels raigs de llum atrave´s de l’objectiu del telescopi i es pot llegir part del’explicacio´ de Galileu3 Caracter´ıstiques dels telescopis de GalileuCom ja hem dit, en la bibliografia de l’e`poca (i en lesexplicacions de Galileu mateix) es fa refere`ncia al fet queGalileu va construir diferents telescopis d’entre tres i tren-ta augments.Al Museo di Storia della Scienza de Flore`ncia s’hi con-serven dos telescopis complets i una lent (objectiu) so-la, que s’atribueixen a Galileu i que han estat estudiatsamb detall per diferents autors (Ronchi, 1923; Baxandall,1924; Greco, 1993). Les caracter´ıstiques de les lents,segons aquests autors, so´n les de la taula 1, i les delstelescopis corresponents, les de la taula 2.Primer radi Segon radi I´ndex Gruix a l’eix o`ptic(mm) (mm) (mm)Objectiu I 950 -2700 1,580 2,5Ocular I pla 45,5 1,509 3,0Objectiu II 535 pla 1,550 2,0Ocular II -51,5 51,5 1,527 1,8Objectiu III 940 -12000 1,523 4,0Dia`metre Obertura Focal(mm) (mm) (mm)Objectiu I 51 26 1330Ocular I 26 11 -94Objectiu II 37 16 980Ocular II 22 16 -47,5Objectiu III 58 38 1710Taula 1: Especificacions o`ptiques de les ulleres de Galileu(segons la bibliografia)En realitat, l’u´nic element que se sap segur que e´s deGalileu e´s l’objectiu III, que e´s el que va fer servir per des-cobrir els sate`l·lits de Ju´piter. Aquesta lent, que Galileuhavia donat al gran duc de la Toscana, Ferdinando II deREVISTADEF´ISICA V4 N6 0943Augments Camp Resolucio´Telescopi I 14 15’ 20”Telescopi II 21 15’ 10”Taula 2: Caracter´ıstiques dels telescopis (segons la bibli-ografia)Me`dici (1610-1670), i que la conservava el seu germa`, elcardenal Leopoldo (1617-1675), es va trencar per acci-dent l’any 1667. Posteriorment, l’any 1677, el nou granduc de la Toscana, Cosimo III (1642-1723), va fer cons-truir a l’artista Vittorio Crosten (holande`s documentat aFlore`ncia entre el 1663 i el 1704) un receptacle de mar-fil per guardar-la, que e´s el que encara es conserva. Encanvi, l’ocular del telescopi II segur que no e´s l’original, jaque se sap que es va perdre i que va ser substitu¨ıt per unalent bico`ncava.Figura 3: Telescopis de Galileu conservats al Museo diStoria della Scienza de Flore`ncia4 Funcionament del telescopi de GalileuEl telescopi de Galileu consta d’un objectiu convergent(focal f ′obj positiva) i d’un ocular divergent (focal f′oc ne-gativa), col·locats de manera que el focus imatge de l’ob-jectiu coincideixi amb el focus objecte de l’ocular (figura4).Per a l’objectiu es verifica la relacio´ de formacio´ d’i-matge:−1−(f ′obj + f′oc)+1e=1f ′ocΦobj = Γ′Φ′objon e e´s la posicio´ de la imatge de l’objectiu respecte al’ocular, Φobj i Φ′obj so´n els dia`metres de l’objectiu i de laseva imatge, i Γ ′, l’augment del telescopi.Figura 4: Esquema d’un telescopi de Galileu on es mar-quen les focals de l’objectiu i de l’ocular i la separacio´entre ellsD’aquesta manera, l’augment visual, donat per l’ex-pressio´ Γ ′ = −f ′objf ′oc, e´s positiu, fet que expressa ma-tema`ticament que les imatges a trave´s del telescopi deGalileu no es veuen invertides (tal com passa en el teles-copi astrono`mic) sino´ dretes.Per al telescopi de Galileu la limitacio´ del camp no esta`ben definida. Com que la imatge de l’objectiu a trave´s del’ocular esta` situada dins del telescopi (entre l’objectiui l’ocular) no e´s possible situar la pupil·la de l’ull a sobred’ella, que e´s la manera de limitar el camp de forma n´ıtida(figura 5).Figura 5: Imatge de l’objectiu en un telescopi de GalileuD’aquesta manera, encara que es col·loqui l’ull al me´sa prop possible de l’ocular, hi ha un vinyetatge entre laimatge de l’objectiu (forat per on surt la llum del telesco-pi) i la pupil·la de l’ull (forat per on li entra la llum), quefa que la il·luminacio´ a la retina disminueixi cap a les voresde les imatges. Aix´ı, se sol parlar d’un camp d’il·luminacio´plena (ωP ), que determina la zona il·luminada uniforme-ment, pero` despre´s la llum va decreixent, passant per uncamp d’il·luminacio´ mitjana (ωM), fins a un camp l´ımit(ωL), a partir del qual no arriba llum a l’ull, ja que el feixque surt del telescopi no entra per la pupil·la. La figura6 mostra la manera de calcular els diferents camps (se-micamps) a l’espai imatge a partir de les posicions i elsdia`metres de la imatge de l’objectiu a trave´s de l’ocular iREVISTADEF´ISICA V4 N6 0944de la pupil·la de l’ull.Figura 6: Determinacio´ dels diferents camps de visio´ d’untelescopi de GalileuPer als telescopis de Galileu que es conserven aFlore`ncia els resultats so´n els de la taula 3.Camp d’il·luminacio´ Camp d’il·luminacio´ Campplena mitjana l´ımitTelescopi I 9’ 14’ 19’Telescopi II 15’ 18’ 21’Taula 3: Valors dels camps calculats a partir de les dadesde la taula 1Aquestes dades concorden de manera aproximada ambel que diu la bibliografia (vegeu taula 2), que assigna uncamp d’uns 15’ al dos instruments, sense diferenciar dequin camp es tracta.Cal tenir en compte que el dia`metre angular de la Llunae´s d’uns 31’ (exactament, 33’ 28.8” en el perigeu i 29’23.2” en l’apogeu). Aix´ı que, amb aquests instruments,Galileu nome´s podia veure aproximadament la meitat dela Lluna.5 Com eren els primers telescopis? Repre-sentacions en l’art del segle XVIIEls telescopis so´n objectes que s’han representat molt pocen l’art, sobretot durant els anys inicials, e´s a dir, al llargdel segle XVII. L’exemple t´ıpic, i pra`cticament u´nic, quese sol presentar e´s el dels retrats del mateix Galileu por-tant a la ma` un dels seus telescopis. En realitat, n’hi haun u´nic exemple, el retrat que el pintor holande`s JustusSustermans (Anvers, 1597 – Flore`ncia, 1681) va pintarl’any 1639. Aquest quadre, que es pot atribuir a Suster-mans mateix o al seu taller, es troba a la Galleria Palatinadel Palazzo Pitti, a Flore`ncia (figura 7).El fet significatiu e´s que a la part inferior esquerra delquadre sobresurt una punta d’un telescopi. Sembla que elquadre era me´s gran i el telescopi me´s complet, pero` enFigura 7: Retrat de Galileu. Galleria Palatina del PalazzoPitti de Flore`nciaalgun moment es va retallar. Aixo` ho corroboren algunesco`pies que se’n conserven d’e`poques posteriors, com arales de les figures 8 i 9.Figura 8: Retrat de Galileu. National Maritime Museumde LondresLa figura 8 correspon a una co`pia que hi ha al NationalMaritime Museum de Londres. En realitat, e´s una co`piad’una altra co`pia que es troba a la Bodleian Library d’Ox-ford. La co`pia d’Oxford la va encarregar Vincenzo Viviani(deixeble de Galileu) l’any 1641, segurament al mateixSustermans, per regalar-la a Oxford.La figura 9 e´s una co`pia del segle xviii que pertanyal British Optical Association Museum, tambe´ a Londres.Com es pot observar, ha estat modificada segons el gustde l’e`poca, i e´s me´s imaginativa i allunyada de l’original.Hi ha, pero`, unes altres pintures que poden ser moltme´s significatives per cone`ixer l’aspecte dels telescopis ala primeria del segle xvii. Es tracta de les pintures de lesfigures 10 i 11, que so´n al Museo del Prado. La primera e´sLa Vista, pintada l’any 1617 per Jan Bruegel de Velours(Brussel·les, 1568 – Anvers, 1625) i Peter Paulus Rubens(1577-1640). La segona e´s La vista i l’olfacte, pintadaREVISTADEF´ISICA V4 N6 0945Figura 9: Retrat de Galileu. British Optical AssociationMuseum de Londresl’any 1620 per Jan Bruegel de Velours.Figura 10: La vista. Jan Bruegel de Velours i Peter PaulusRubens (1617)Figura 11: La vista i l’olfacte. Jan Bruegel de Velours (c.1620)En els dos quadres, pintats als Pa¨ısos Baixos, hi harepresentats uns telescopis meta`l·lics molt ben dissenyatspel que fa a l’aspecte exterior, tal com es pot veure enl’ampliacio´ de la figura 12, que correspon al quadre del1617.Figura 12: Detall de la figura 10Creiem que els telescopis representats en aquestes pin-tures so´n del tipus de Galileu. Cal considerar que la ideadel telescopi astrono`mic, basat en la substitucio´ de l’o-cular negatiu per un de positiu, la va donar Kepler l’any1610, i no va ser duta a terme fins al 1617, per Chris-topher Scheiner, ja que tenia moltes aberracions a causade la poca qualitat de les lents del moment. Per tant,e´s dif´ıcil que el pintor estigue´s tant al dia de les novetatscient´ıfiques.Si comparem els telescopis d’aquestes pintures amb elsprimers que es conserven i que hem analitzat en els apar-tats anteriors, podem constatar que hi va haver una ra`pidaevolucio´, almenys en els adorns de l’aspecte exterior, pot-ser perque` s’utilitzaven com a objectes de decoracio´ o deregal entre determinats cercles socials.BibliografiaBAXANDALLI, D. “Replicas of two Galileo telescopes”.Transactions of the Optical Society. Vol. 25 (1924), p.141–144.GRECO, V.; MOLESINI, G.; QUERCIOLI, F. “Teles-copes of Galileo”. Appl. Opt.. Vol. 32 (1993), p.6219–6226.PELLING, N. “Who Invented the Telescope?”. HistoryToday. Vol. 58 (2008), p. 26-32.RONCHI, V. “Sopra i cannocchiali di Galileo”. L’Univer-so. Vol. 4 (1923), p. 791-804.SCOTT BARR, E. “Men and Milestones in Optics–III.Galileo Galilei”. Appl. Opt.. Vol. 3 (1964), p. 1321–1328.VAN HELDEN, A. “The Historical Problem of theInvention of the Telescope”. History of Science. Vol. 13(1975), p. 251–263.REVISTADEF´ISICA V4 N6 0946

Els Primers telescopis de Galileu : consideracions sobre els seus orígens i trets característics

http://revistes.iec.cat/index.php/RdF/article/download/4391/4390

Els Primers telescopis de Galileu : consideracions sobre els seus orígens i trets característics

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana