Initiation Astronomie

Les instruments

L’œil nu

L’œil nu

• Modèle optique– Focale : 24 mm– D ~ 5 à 7mm– Pouvoir de résolution : 0,5 à 1 minute d’arc

L’œil nu

• Avantages :– Champ de vision maximal permettant d’observer les

constellations dans leur ensemble. Certaines nébuleuses ou galaxies sont déjà perçues par une bonne soirée obscure et sans turbulences.

– disponible en permanence

• Inconvénients :– Magnitude visuelle limitée à 5 par le faible diamètre d’ouverture

de la pupille ( 5 à 7 mm à l'âge adulte) – pour l'œil en vision nocturne, le pouvoir de résolution maximum

est d'environ 0,5 minutes d'arc pour une pupille dilatée à 5 mm de diamètre, soit environ 100 km sur la surface de la lune vue de la Terre et est donc peu efficace sur les objets tels que les amas, planètes, etc...

Les Jumelles

Les Jumelles

Les Jumelles• Caractéristiques :

– Grossissement : c’est le rapprochement du sujet que procure les jumelles par rapport à une vision à l’oeil nu. Ainsi, avec une 7X50, vous verrez l’objet sept fois plus près de vous que si vous le regardiez à l’oeil nu

– L’objectif : C’est la lentille par laquelle la lumière entre dans l’appareil, le chiffre qui suit le X indique le diamètre de l’objectif exprimé en mm

– Diamètre de la pupille : Il représente la largeur en mm du faisceau lumineux capté par votre oeil à travers la jumelle. On le calcule en divisant le grossissement par le diamètre de l’objectif. Plus le diamètre de la pupille est important, plus l’image est claire en faible luminosité ambiante

– Champ de vision : C’est la partie du paysage vue à travers l’appareil optique à une distance de 1000 m. Plus le grossissement augmente, plus le champ de vision diminue.

– Prismes : Ils redressent l’image inversée fournie par les lentilles et permettent d’augmenter la puissance de la jumelle sans trop augmenter la longueur de la focale (distance entre les lentilles de l’oculaire et de l’objectif).

• Avantages :– Très lumineuses – Grand champ de vision pour des bonnes 7x50 – Utilisables pour les observations terrestre car elles possèdent un prisme redresseur – Possibilité d’observer des objets de 10 eme magnitude grâce au diamètre des objectifs de 50 mm

(L'observation des amas d'étoiles, de la Lune, de certaines nébuleuses et galaxies ainsi que les 4 satellites principaux de Jupiter est possible!)

• Inconvénients :– Ne grossit suffisamment pas pour observer des surfaces planétaires ou séparer des étoiles doubles – Les paires de jumelle astronomiques de type 11X80 sont lourdes et obligent à les fixer sur un trépied pour

éviter le bouger inévitable dû à la fatigue musculaire.

Lunettes et Téléscopes• Objectif : Il est constitué d’un système de lentilles pour les lunettes et de

miroirs pour les télescopes. Plus son diamètre est important, plus il capte de lumière

• Focale : Elle représente la distance entre l’objectif et le foyer • Rapport d’ouverture : Il se calcule en divisant la focale d’un instrument par

le diamètre de l’objectif. Plus il est petit, plus l’instrument est lumineux. • Grossissement maximum utile : Plus le grossissement d’un instrument est

fort et plus la luminosité se réduit ainsi que le nombre de détails. Le grossissement maximum utile est donc le meilleur rapport entre détail et grossissement. Il s’obtient en multipliant le diamètre de l’objectif par 2.

• Grossissement réel : Le grossissement réel dépend de l’oculaire utilisé. Plus il est fort, plus la luminosité se réduit. L’oculaire est donc choisi en fonction des conditions d’observations et des conditions atmosphériques. Le grossissement réel s’établit en divisant la focale de l’objectif par celle de l’oculaire.

• Pouvoir de résolution en radian

Pouvoir de résolutionpouvoir de résolution (ou résolution angulaire), c'est la taille angulaire du plus petit objet mesurable.

Par exemple, si deux points distants d'une seconde de degré sont les points les plus proches vus par la lunette ou le télescope comme deux points distincts dans le plan focal, alors le pouvoir de séparation de l'instrument est d'une seconde de degré. Qu'est-ce qui limite ce pouvoir ? Pour l'expliquer il faut faire appel au phénomène de diffraction : l'ouverture de l'instrument (taille de l'objectif ou du miroir) fait écran au faisceau infiniment large et fait office de pupille d'entrée. Elle va diffracter le faisceau et on va obtenir dans le plan focal une image différente de l'objet dont elle provient. Pour un objet ponctuel situé à l'infini et une pupille d'entrée circulaire, l'image aura la forme suivante :

On constate que pour augmenter le pouvoir de résolution d'un instrument il suffit d'augmenter son diamètre. Un instrument de 30cm d'ouverture a un pouvoir de résolution (grandeur e de la figure ci-dessus) de 0,46 seconde de degré, un instrument de 1 mètre : 0,14 seconde de degré et un instrument de 8 mètres : 0,017 seconde de degré, pour une longueur d'onde de 0,55 micromètre (visible). Cette résolution est cependant théorique car l'atmosphère la limite. Son agitation étale la tache d'Airy. On caractérise cette agitation par le "seeing" (turbulence) du ciel au moment de l'observation. Les meilleurs sites d'observation situés en haute montagne n'atteignent que 0,6 seconde de degré au mieux.

La Lunette

La Lunette

La Lunette• Avantages :

– Peu coûteuse en petit diamètre tel que 60 mm, c’est en général le premier instrument de l’astronome amateur débutant et que l’on garde tout une vie.

– Peu encombrante et facilement transportable elle vous suivra partout. – Facile d’utilisation – Peu sensible aux turbulences atmosphériques et à la pollution lumineuse grâce à son tube

fermé, il est ainsi possible d’observer les planètes en pleine ville! – Peut être transformée en longue-vue terrestre avec un redresseur d’images. – Avec elle il est déjà possible de distinguer des détails sur la Lune, les deux principales

bandes équatoriale à la surface de Jupiter, le ballet des satellites Galiléens, les anneaux de Saturne, les phases de Vénus et de séparer quelques étoiles doubles.

• Inconvénients :– Le prix et l’encombrement de ce type d’instrument devient rapidement élevé dés que l’on

dépasse un diamètre d’objectif de 100 mm – Les lunettes sont en général moins lumineuses du fait d’un plus mauvais rapport F/D (entre

11 et 13) que les télescopes à diamètre égal ce qui en limite l’usage pour l’observation des objets du ciel profond

• Les petits instruments d’initiation sont en général fournit avec une monture azimutale dont les inconvénients apparaissent vite dés que l'on veut grossir suffisamment pour distinguer le disque d'une planète par exemple !, en effet il faut manoeuvrer deux axes en même temps pour compenser le mouvement apparent du ciel.

Le Telescope Newton

Le Télescope Newton• Avantages :

– Plus gros diamètre de miroir à prix égal que la lunette d’où un meilleur pouvoir collecteur de lumière, ce type d’instrument est souvent prisé par l’amateur.

– Le principe des miroirs s’ils sont correctement alignés élimine toute aberration chromatique et permet donc d’offrir un meilleur rapport F/D (de 5 à 8), plus lumineux qui permet d’aller plus loin dans les observations du ciel profond.

– En général livrés avec une monture équatoriale, ce type de monture pour peu qu’elle soit correctement mis en station permet un meilleur suivi et ouvre la porte à des travaux tels que la photographie par exemple.

• Inconvénients :– Encombrants dans les grands diamètres – Assez facilement instable et offrant une prise au vent si la monture est

trop légère surtout en ce qui concerne les 115X900. – Sensible à la turbulence.

Le Télescope Cassegrain et dérivés

Le Télescope Cassegrain et dérivés

• Avantages :– Cumule les avantages d’une lunette et d’un télescope

grâce à son tube fermé – Instrument moderne – Peu encombrant et facilement transportable même

dans les grands diamètres. – Stable

• Inconvénients :– Coûteux – Moins lumineux qu’un Newton – Sensible à la rosée (pare buée obligatoire)

La monture azimutale

La Monture azimutale

• La monture azimutale: La monture azimutale équipe la plupart des instruments d'initiation (lunettes de 50 et 60 mm de diamètres, ou télescopes de 75 mm environ). Grâce à deux manettes, elle permet de faire pivoter l'instrument dans le plan horizontal, pour suivre le mouvement " en azimut" d'un astre, et dans le plan vertical pour suivre son mouvement "en hauteur". Ce type de monture s'avère néanmoins vite limité, car l'instrument n'effectue que des mouvements rectilignes, alors que les astres décrivent des arcs de cercle dans le ciel. Pour pouvoir les suivre, il faut exécuter des mouvements "en escalier", en tournant simultanément les deux manettes de la monture.

La Monture équatoriale

• La monture équatoriale: Plus massive et plus stable que la monture azimutale, la monture équatoriale n'a pas ce problème de suivi, car elle décrit elle aussi un arc de cercle, tout comme l'objet observé. Son principe est simple et consiste à "compenser" mécaniquement la rotation de la Terre: l'un des axes, celui de déclinaison, sert uniquement à pointer l'astre observé. Le second, celui de l'ascension droite, appelé "axe horaire", est incliné d'un angle égal à la latitude du lieu d'observation, et se retrouve ainsi parallèle à l'axe de rotation terrestre. Le suivi de l'astre se fait manuellement en faisant tourner l'axe horaire en sens inverse du sens de rotation de la Terre sur elle-même, et au même rythme.

La Monture équatoriale allemande

La Monture équatoriale à fourche

Les Oculaires

• Les oculaires agissent comme des loupes en agrandissant l'image formée au plan focal de l'instrument.

• Plus leur focale est petite, plus l'image est agrandie. Il est conseillé de commencer une observation avec l'oculaire de plus faible grossissement pour aller en progressant vers les plus forts grossissements.

• Leurs formules optiques, ainsi que leurs focales sont indiquées sur la partie supérieure de l'oculaire, la focale est exprimée en millimètres.

• Il existe plusieurs types d'oculaires comme les Kellner, Orthoscopic, Plössl, et Erfle, ou encore d'autres variantes plus spécifiques comme les Nagler et les Lanthanum

Les Oculaires

Vue en coupe de différents types d'oculaires. De gauche à droite, le Keller, le Plössl, et l'ultra grand champ.

Accessoires

• Le barlow: Les lentilles de Barlow constituent des accessoires précieux, qui permettent de disposer de deux grossissements pour un oculaire. Seuls les modèles achromatiques et apochromatiques assurent d'excellents résultats

• Renvoi coudé

Accessoires

• Les Filtres: Les filtres permettent d'accentuer les contrastes et de mettre en évidence des détails en atténuant ou renforçant certaines longueurs d'ondes. Ils se vissent sur la jupe des oculaires