Comprender la función de la pupila es importante para el observador del cielo que desee saber qué binoculares u oculares de telescopio comprar. Es además la llave para comprender algunos aspectos de la observación visual, a menudo no bien conocidos.
Las pupilas vienen en dos tipos. La pupila de entrada, se refiere a la apertura a través de la cual la luz penetra en un instrumento óptico, como un telescopio. La pupila de salida es un pequeño círculo luminoso justo detrás del telescopio, a través del cual pasan todos los rayos de luz. Se la puede ver como un pequeño círculo de luz flotando en el aire detrás del ocular, cuando el instrumento es dirigido hacia una superficie brillante, como una pared o el cielo diurno. Este disco es una imagen de la apertura del telescopio. Su tamaño es igual a la apertura dividida por el poder de magnificación.
El tamaño de la pupila de salida es crucial porque debe coincidir con la pupila de su ojo. Este simple factor gobierna su elección de sistemas ópticos. En la práctica, sin embargo, el asunto no es tan simple como parece ser.
Por un lado, la pupila de su ojo se contrae con la luz, y se dilata en la oscuridad. Cuán grande puede ser bajo un cielo estrellado es motivo de confusión. El antiguo dogma en este tópico, escrito en incontables libros dice: “la pupila humana se dilata hasta un máximo de 7 milímetros”. Por lo tanto, 7 milímetros es considerado el máximo ideal para la pupila de salida de un binocular o un telescopio. Este es el razonamiento que hay detrás del popular “binocular para uso nocturno de 7 x 50”. Divida sus 50 milímetros de apertura por su magnificación de 7, y obtendrá una pupila de salida de 7.1 milímetros de diámetro, casi lo exacto.
Pero las cosas no son necesariamente así. Todo es diferente.
Algunos de nosotros tienemos pupilas “de lechuza” que pueden llegar a los 9 milímetros en la oscuridad, mientras otros no superan los 4 milímetros. Luego de la juventud, hay un deterioro progresivo con la edad de la capacidad de dilatarse de la pupila, lento al principio, y más rápido entre los 30 y 60 años, para enlentecerse luego nuevamente. Pero aún entre personas de la misma edad puede verse diferencias de hasta 3 milímetros, de modo que algunos “setentones” pueden manejarse como adolescentes.
El problema es que si la pupila de salida de un binocular o un telescopio es muy grande para caber en su ojo, perderá algo de la luz que entra al aparato. Por ejemplo, cuando un telescopio de 4 pulgadas (100 milímetros) de apertura es usado con una magnificación de x 10, su pupila de salida es de 10 milímetros. Si la pupila de su ojo tiene apenas las ¾ partes de este diámetro, usted estará mirando en los hechos a través de un telescopio de 3 pulgadas, y no a través de uno de cuatro. Claramente, x 10 es muy poco aumento para ser usado en un telescopio de 100 milímetros de apertura, si quiere aprovechar al máximo las posibilidades de captura de luz del instrumento.
Similarmente, si usted se halla en la mediana edad y su pupila alcanza un máximo de 5 milímetros, sus binoculares 7 x 50 están funcionando como si fuesen 7 x 35, y aquellos grandes 10 x 70 que pensaba comprar, actuarán como si fuesen 10 x 50.
Lo mismo ocurre con los oculares del telescopio. Si su pupila tiene 5 milímetros, y la apertura de su telescopio es de 200 milímetros (8 pulgadas), no debe usar magnificaciones menores de x 40.
En todos los casos, la menor magnificación que permite aprovechar por completo la apertura equivale a a/p donde a es la apertura y p el tamaño de su pupila.
O bien, yendo por otro camino, si tiene una pupila de 5 milímetros, no puede usar ningún ocular que tenga más de 20 mm de distancia focal en cualquier telescopio f/4, o cualquier ocular de más de 30 mm y un telescopio f/6, si quiere hacer uso completo de la apertura. La regla aquí es:
e= f x p, donde e es la longitud focal del ocular, p es el tamaño de la pupila, y f es la relación focal del telescopio.
Claramente, “conocer el tamaño de la pupila” es la expresión clave al comprar.
Bajas magnificaciones
Pero, ¿por qué desea usted usar su tamaño pupilar máximo al observar?
Haciendo eso, usted logra el menor poder posible de magnificación y el mayor campo visual posible con un ocular dado, lo que se conoce como “el campo más rico”. Esto significa que en el campo visual entrará la mayor cantidad posible de estrellas, y que logrará el máximo brillo de superficie (la densidad de luz por grado cuadrado de su campo visual) que su ojo pueda recibir de una imagen dada.
Esto no significa que las estrellas en sí mismas aparezcan más brillantes. La cantidad de luz que usted obtenga de una estrella depende de la apertura efectiva del instrumento, y no de su relación focal ni de su pupila de salida.
Menor magnificación meramente significa ubicar la misma luz en un área más pequeña. Para quien no esté convencido de esto, considere que se halla usando el máximo posible de diámetro pupilar, cuando observa a ojo desnudo. La visión a ojo desnudo es el mejor “campo visual rico” posible. Se ven las superficies más brillantes posibles en los objetos. Ningún telescopio, cualquiera sea su tamaño, poder, o diseño, puede superar al ojo en este asunto.
Si esto es todo lo que usted desea, ¿para qué entonces el telescopio? De hecho, hay buenas razones para no usar un telescopio si se va a aplicar la menor magnificación útil. Por un lado, si la pupila de salida del telescopio es del mismo tamaño que su pupila, tendrá que mantener fijo su ojo en el sitio exacto en que capture toda la luz. Eso en la práctica solo es posible si fija su cabeza en una la prensa de un banco de trabajo. Un margen de alrededor de un milímetro brinda la posibilidad de realizar movimientos que den confort a la observación.
Otra razón es que la calidad de sus ojos es menor en la periferia de la retina. Esta es la razón por la cual usted descubrirá que no existe ocular, por bueno que sea, que muestre estrellas totalmente puntuales a baja magnificación. Es también la razón por la cual, las estrellas brillantes, vistas a ojo desnudo, presentan pequeños puntos y resplandores. Quienquiera que haya inventado el diseño de la estrella de cinco puntas, simplemente inmortalizó las aberraciones particulares de sus ojos.
De hecho, la principal razón por la cual nuestras pupilas se contraen y se agrandan, no es tanto para regular la luz sino para reducir las aberraciones deteniendo la apertura cuando ha entrado suficiente luz para que se produzcan. Los ojos son imperfectos, por lo que la naturaleza ha recurrido a un truco usado por los fabricantes de malos telescopios: reducir la apertura para esconder las aberraciones.
No hay solución para este defecto visual natural. En cualquier caso, cuando use binoculares o un telescopio, una pupila de salida algo menor del máximo enviará igualmente algo de luz a la zona más periférica del ojo.
Este problema quizás ayude a explicar el llamado “efecto escotópico de Stiles y Crawford”, según el cual, la luz de objetos muy débiles que entra cercana al borde de la pupila no es percibida en el mismo monto que la que entra por el centro de ésta. He aquí otra razón para ser conservador en el uso de la menor magnificación, aún cuando la luz del objeto sea muy baja como para que muestre aberración.
Todo esto son malas noticias para el tradicional “binocular de uso nocturno de 7 x 50”. La tradición debiera ser reescrita a favor de los 8 x 50 o los 10 x 50, en especial para aquellos que ya no son tan jóvenes.
Con telescopios reflectores y Schmidt-Cassegrain, existe otra razón para no utilizar el menor aumento posible. Estos telescopios tienen una obstrucción central – el espejo secundario – que bloquea la pupila de entrada. Cuanto mayor es la pupila de salida, mayor es la mancha oscura en su centro, y más se oscurece la zona ópticamente mejor en el centro de su ojo.
Finalmente, está el asunto de la polución luminosa. Cuando se aumenta el brillo de superficie para tener un campo visual rico, se aumenta de igual modo la “riqueza” del brillo del cielo.
Algunas personas prefieren los campos visuales ricos pese a todo. Por mi parte, el aumento más bajo que uso en mi reflector de 12.5” es de x 60, lo que me da una pupila de salida de 5.3 milímetros. Igualmente las estrellas presentan puntos y destellos (sé que no se deben al ocular, porque se mueven al mover mi cabeza pero no al mover el ocular). Pero ¿qué es perfecto en la vida? En los hechos me encuentro a menudo a mí mismo usando x 75 (pupila de salida de 4.2 milímetros) como mi menor aumento básico.
Altas magnificaciones
En el otro extremo de la escala tenemos una pupila de salida muy pequeña.
El límite básico está impuesto por la difracción inherente a la apertura del telescopio. Si usa una magnificación superior a x 50 por pulgada de apertura, aún con un perfecto “seeing”, sólo estará magnificando la difracción. Esto significa que el mínimo tamaño de pupila útil para cualquier telescopio es de 0.5 milímetros. Pero aún con una pupila de 1 milímetro, usted notará otros efectos molestos. Puede que vea los vasos sanguíneos de su retina sobreimpuestos a la imagen de Júpiter, junto con partículas flotantes esféricas móviles, que corresponden a restos embrionarios que permanecen en el líquido del ojo. Otras finas irregularidades pueden también ser visibles.
Normalmente, el tejido nervioso de su retina realiza un destacable trabajo de procesamiento de todo aquello que está fuera de la vista. Sin embargo, encuentra dificultades cuando la imagen llega con un estrecho haz de luz a través de una pequeña pupila, incidiendo en conos centrales. Esto es lógico. El ojo nunca usa una pupila de 1 milímetro, por lo que nunca ha evolucionado para enfrentar los problemas que derivan de ello. Por lo tanto, si a altas magnificaciones ve las cosas citadas, solo ignórelas.
Un problema más importante a altas magnificaciones es el llamado “descanso del ojo” (“eye relief” en inglés). Se refiere a cuán lejos detrás del lente del ocular flota la pupila de salida. El monto depende mucho del diseño del ocular. Sin embargo, cuanto menor sea la pupila de salida, más cerca de la lente del ocular se hallará. En otras palabras, la visión será más incómoda, ya que al tener que ubicarla en su ojo, deberá acercarse más.
Si usa lentes por astigmatismo, no podrá acercarse lo suficiente para captar en su ojo todo el campo visual. Téngalo presente al comprar oculares.
En un telescopio, se puede obtener un adecuado “descanso del ojo” usando alta magnificación, empleando un ocular de longitud focal moderadamente larga y un Barlow. Estos elementos ópticos no degrada demasiado la imagen. Con mi telescopio de 12,5”, no puedo realmente apreciar la diferencia entre una magnificación de x 180 con un ocular de 10.5 mm, y la misma magnificación de x 180 obtenida con un ocular de 26 mm y un Barlow de x 2.5, excepto quizás que la última opción es más confortable.
Con todo lo dicho, probablemente usted se sienta más complacido usando pupilas de 2 a 5 milímetros de diámetro. No por casualidad estos son los diámetros promedio de trabajo de la pupila que la naturaleza le dio.
Midiendo sus pupilas
Es fácil encontrar el diámetro de su pupila y ver cómo cambia con la luz.
Mantenga un lápiz en posición vertical enfrente suyo, en contacto con su ceja y su mejilla. Cierre el otro ojo. Un lápiz estándar tiene en promedio unos 7 milímetros de diámetro. Contra una luz brillante, verá un margen difuso rodeando un centro oscuro. Bloquee la mayor parte de la luz con la mano, y mire el centro estrecho. Si se afina hasta desaparecer con luz tenue, de modo que puede ver una pequeña luz en el centro, su pupila se ha agrandado más allá de los 7 milímetros.
Un mejor método es usar un par de hendiduras practicadas en una hoja de papel opaco, con sus bordes internos separados entre sí por una distancia conocida. Mire a través de las hendiduras mientras sostiene el papel contra su mejilla y ceja. (Los agujeros deben estar a unos 14 milímetros delante de su ojo, pero esto no es crítico a menos que se halle mucho más cerca o mucho más lejos que eso, o esté usando lentes de contacto). Verá dos pequeños discos de luz. Si sus bordes apenas se tocan, el diámetro de su pupila es igual a la distancia entre las hendiduras.
La pupila realiza la mayor parte de la dilatación posible, en los primeros segundos luego de entrar en la oscuridad, pero le toma varios minutos alcanzar el máximo.
No debe además confundirse dilatación pupilar con adaptación verdadera a la oscuridad, proceso químico que se da más lentamente en la retina.
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