Logo após o seu lançamento em 1990, o telescópio espacial Hubble apresentou um defeito ótico na formação das imagens chamado de aberração esférica, que gerava imagens com pouca definição devido a uma pequena irregularidade na curvatura do espelho. Nesta aberração, todos os raios não enfocam o ponto correto, formando imagens borradas. No caso do Hubble, foi necessário muito trabalho da engenharia para corrigir esse defeito em uma missão em 1993. No caso dos telescópios refletores que estão na Terra e são de menor dimensão, pode-se corrigir esse problema mais facilmente quando se
Autiliza uma abertura numérica maior de um espelho esférico côncavo.
Btroca o espelho principal por uma lente esférica convergente.
Ctroca a curvatura da superfície espelhada de esférica para parabólica.
Daumenta o tubo do telescópio para diminuir as correntes de convecção dentro dele.
Etroca a posição da lente ocular para que a observação ocorra perpendicularmente aos raios.
Revelar gabarito e comentário▾
GabaritoC — troca a curvatura da superfície espelhada de esférica para parabólica.
Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.
Aberração esférica em espelhos: a correção pela superfície parabólica
Gabarito: letra C. A aberração esférica ocorre porque raios paralelos que incidem em diferentes regiões de um espelho esférico não convergem para um mesmo ponto focal, borrando a imagem. A correção clássica — e a que a questão cobra — é substituir a superfície esférica por uma superfície parabólica, que tem a propriedade geométrica de fazer todos os raios paralelos ao eixo convergirem exatamente para o foco, eliminando a aberração para raios paraxiais e mesmo para aberturas maiores.
A aberração esférica é um defeito óptico que afeta tanto espelhos quanto lentes, e sua origem está na geometria da superfície. Num espelho esférico, a lei da reflexão (ângulo de incidência igual ao ângulo de reflexão, ambos medidos em relação à normal no ponto de incidência) faz com que raios que incidem paralelos ao eixo principal, mas em alturas diferentes, sejam refletidos para pontos ligeiramente diferentes do eixo. Os raios que atingem a borda do espelho (raios marginais) convergem mais perto do espelho do que os raios que passam próximos ao vértice (raios paraxiais). O resultado é uma mancha luminosa difusa no plano da imagem, em vez de um ponto nítido — exatamente o que aconteceu com o espelho do Hubble, cuja curvatura foi polida com um erro de cerca de 2 micrômetros na borda, gerando imagens borradas.
A solução geométrica para esse problema é usar uma superfície parabólica. A parábola tem a propriedade matemática de que todos os raios paralelos ao seu eixo de simetria, ao serem refletidos, passam pelo foco — independentemente da altura em que incidem. Isso elimina a aberração esférica para raios paralelos ao eixo, que é o caso típico de um telescópio observando estrelas distantes (objetos no infinito). Por isso, telescópios refletores profissionais e amadores de qualidade usam espelhos parabólicos, e não esféricos. No caso do Hubble, a correção foi feita com um sistema de espelhos corretivos (COSTAR) que compensava o erro do espelho principal, mas em telescópios terrestres de menor porte, a solução mais simples é fabricar o espelho já com a curvatura parabólica correta.
A distinção que importa aqui é entre espelho esférico e espelho parabólico. O esférico é mais fácil de fabricar (por isso é usado em espelhos de aumento, retrovisores e telescópios de baixo custo), mas sofre de aberração esférica. O parabólico é mais difícil de polir, mas é livre dessa aberração para raios paralelos ao eixo. É exatamente essa fronteira que separa a alternativa correta das demais: a questão pergunta como corrigir o problema em telescópios terrestres de menor dimensão, e a resposta é trocar a curvatura de esférica para parabólica.
A pegadinha da banca está em oferecer alternativas que parecem plausíveis, mas que não atacam a causa do defeito. Aumentar a abertura numérica (A) pioraria a aberração, pois raios mais afastados do eixo sofrem mais desvio. Trocar o espelho por uma lente (B) introduziria outros problemas (cromatismo, por exemplo) e não é uma correção para um telescópio refletor. Aumentar o tubo (D) não tem relação com a curvatura do espelho. E trocar a posição da ocular (E) apenas ajusta o foco, não corrige a aberração intrínseca da superfície. A única alternativa que ataca diretamente a causa — a geometria da superfície refletora — é a letra C.
Aberração esférica: Causa (Espelho esférico, Raios marginais ≠ paraxiais, Convergem em pontos diferentes); Correção (Trocar para superfície parabólica, Todos os raios paralelos → foco único); O que NÃO corrige (Aumentar abertura (piora), Trocar por lente (cromatismo), Aumentar tubo (convecção), Mover ocular (só foco))
Alternativa A — ❌ Incorreta
Aumentar a abertura numérica de um espelho esférico côncavo agrava a aberração esférica, não a corrige. Quanto maior a abertura (ou seja, quanto maior o diâmetro efetivo do espelho em relação à distância focal), mais afastados do eixo estão os raios marginais, e maior é a diferença entre o ponto de convergência desses raios e o dos raios paraxiais. A mancha de desfoque cresce com a abertura. A abertura numérica é uma medida da capacidade de coleta de luz e de resolução, mas não tem relação com a correção da aberração esférica — pelo contrário, aumentá-la num espelho esférico só piora o defeito.
Alternativa B — ❌ Incorreta
Trocar o espelho principal por uma lente esférica convergente transformaria o telescópio refletor num telescópio refrator, mas não eliminaria a aberração esférica — lentes esféricas também sofrem desse defeito. Além disso, lentes introduzem a aberração cromática (dispersão da luz em cores), que espelhos não têm, e são inviáveis para grandes aberturas por causa do peso e da absorção de luz. A questão fala especificamente de telescópios refletores, e a correção do defeito do espelho não passa por substituí-lo por uma lente.
Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO
A superfície parabólica tem a propriedade de fazer todos os raios paralelos ao eixo convergirem para um único ponto focal, eliminando a aberração esférica para objetos no infinito — exatamente o caso de observação astronômica. É por isso que telescópios refletores de qualidade usam espelhos parabólicos. A alternativa espelha com precisão o conceito: a correção do defeito está na troca da curvatura da superfície espelhada de esférica para parabólica.
Alternativa D — ❌ Incorreta
Aumentar o tubo do telescópio para diminuir correntes de convecção é uma medida que pode melhorar a qualidade da imagem ao reduzir turbulência do ar interno (um problema de seeing), mas não tem absolutamente nada a ver com a aberração esférica, que é um defeito geométrico da superfície do espelho. A convecção causa cintilação e distorção das imagens, mas não é a causa do borramento descrito no enunciado.
Alternativa E — ❌ Incorreta
Trocar a posição da lente ocular para que a observação ocorra perpendicularmente aos raios não corrige a aberração esférica. A ocular apenas amplia a imagem formada pelo espelho principal; se essa imagem já está borrada pela aberração, a ocular não tem como corrigi-la. Além disso, a observação em telescópios refletores já é feita com a ocular posicionada de forma a receber os raios refletidos — a ideia de "perpendicularidade" não tem fundamento óptico para esse fim.
Gabarito: letra C — a correção da aberração esférica em telescópios refletores terrestres de menor porte se dá pela troca da curvatura do espelho de esférica para parabólica.