L’astronomie est une passion qui nécessite un matériel spécifique pour observer les merveilles du ciel nocturne. Il existe plusieurs types de matériels, chacun avec ses propres usages, avantages et inconvénients. Voici un tour d’horizon des principaux équipements utilisés en astronomie.
Les instruments
Les Jumelles
Comme leur nom l’indique, les jumelles sont constituées de deux lunettes côte à côte. Elles sont souvent le premier instrument des astronomes amateurs, car elles sont d’un coût abordable et existent en de nombreuses tailles et grossissement. Elles sont parfaites pour l’observation de la Lune, des amas stellaires, des comètes et des constellations.
Elles cumulent de nombreux avantages :
- Observation binoculaire (avec les deux yeux)
- Image redressée (dans le même sens que ce que l’on observe à l’oeil nu)
- Facilité de visée
- Grand champ de vision
Les principales caractéristiques sont :
- L’ouverture : correspond au diamètre des lentilles. Plus l’ouverture est grande (ie plus le diamètre des lentilles est important), plus les images observées seront lumineuses. Pour l’astronomie, il faut privilégier une ouverture de plus de 40 mm. Attention au poids qui augmente avec l’ouverture. Plus les jumelles sont lourdes, plus elles devront être utilisées avec un trépied pour assurer la stabilité de l’image observée.
- Le grossissement : Il est inutile de chercher un grossissement très important car plus le grossissement est important et plus la portion de ciel vue dans les jumelles sera petit.
- La pupille : elle correspond au diamètre du faisceau lumineux en sortie des jumelles. Il peut être calculé en divisant l’ouverture par le grossissement. Par exemple, des jumelles ayant une ouverture de 50 et un grossissement de 7 aura une pupille de 7,14. L’astronomie se pratiquant la nuit, la pupille de l’oeil est dilatée au maximum et fait 8 mm pour un enfant, 6 à 7 mm pour un jeune adulte et 5 mm pour une personne de plus de 50 ans. Un bon compromis est donc de privilégier les jumelles ayant une pupille entre 5 et 7 mm de diamètre.
- Le relief d’oeil : il correspond à la distance où vous devez placer votre oeil par rapport à l’oculaire. Plus il est faible et plus vous devrez coller votre oeil aux jumelles pour observer. Un relief d’oeil inférieur à 10 mm devient vite inconfortable. Les personnes qui portent des lunettes et qui veulent les conserver devront choisir un relief d’oeil plus important (entre 15 et 20 mm).
Sur toutes les jumelles se trouve une inscription avec 2 nombres. Le premier chiffre indique le grossissement et le second indique l’ouverture. Par exemple, des jumelles 7×50 grossissent 7 fois et ont une ouverture de 50 mm.
La lunette astronomique
La lunette astronomique est un instrument basé sur des réfracteurs, c’est à dire basé sur des lentilles qui réfractent la lumière et la concentrent sur un point focal qui sera ensuite agrandi par un oculaire. On peut facilement les repérer par leur forme étroite et allongée.
Les principaux avantages sont leur simplicité d’utilisation et leur stabilité optique : ils n’ont pas besoin d’être réglés car leur lentille est fixe. L’image est claire et nette et offre de bons contrastes, ce qui les rend idéaux pour l’observation des planètes et de la lune.
Les principaux inconvénients sont liés à la lentille :
- Son coût de fabrication augmente exponentiellement avec sa taille, du fait de la difficulté de fabriquer de grosses lentilles de bonne qualité.
- Son poids qui augmente avec sa taille. Une grosse lentille, pesant lourd, demande un tube plus rigide, ce qui augmente d’autant plus le poids total de l’instrument.
- L’abération chromatique qui est lié à l’angle de diffraction différent en fonction de la longueur d’onde de la lumière. Il peut être en partie corrigé :
- Lentilles achromatiques : une seconde lentille permet de corriger une grosse partie de l’abérration chromatique. C’est le plus courant et le moins cher.
- Lentilles apochromatiques : trois lentilles (ou plus) permettent de corriger pratiquement toutes les aberrations chromatiques. Elles sont plus lourdes et plus chères que les lentilles achromatiques mais offrent une image de plus haute qualité.
Le télescope
Le télescope est un instrument basé sur des réflecteurs, c’est à dire basé sur des miroirs : un ou plusieurs miroirs concentrent la lumière sur un point focal qui sera ensuite agrandi par un oculaire.
Les miroirs sont faciles et peu chers à construire. Ils sont aussi beaucoup moins lourds que les lentilles de même diamètre. On peut facilement les différencier des lunettes astronomiques par leur diamètre plus important. Ce diamètre permet de collecter une plus grosse quantité de lumière, ce qui les rend idéaux pour l’observation des objets peu lumineux du ciel profond telles que les nébuleuses et les galaxies.
Les miroirs ne sont pas sujets aux aberrations chromatiques. En revanche, il est nécessaire de régulièrement aligner les miroirs afin d’obtenir une image nette. Cet alignement s’appelle la collimation.
Le télescope catadioptrique
Le télescope catadioptrique combine des réflecteurs (miroirs) avec une lentille. Il offre donc un excellent compromis qui cumule les avantages des réflecteurs et des réfracteurs, tout en minimisant leurs inconvénients. Plus compacts que les réflecteurs, ils offrent une excellente correction des aberrations optiques, mais étant fermés, ils prennent plus de temps pour s’ajuster à la température extérieure. Très polyvalents, ils sont souvent utilisés en astrophotographie.
Il en existe plusieurs modèles dont les principaux sont :
- Télescope Schmidt-Cassegrain : il possède une lentille de Schmidt à l’avant, un miroir primaire concave sphérique et un miroir secondaire convexe qui renvoie la lumière à travers un trou central dans le miroir primaire.
- Télescope de Matsutov-Cassegrain : utilise une lentille épaisse de Matsutov à l’avant, un miroir primaire concave sphérique et un miroir secondaire intégré à la lame de Matsutov. Il ne nécessite généralement pas de collimation.
- Télescope Schmidt-Newton : utilise une lentille de Schmidt à l’avant, un miroir primaire concave parabolique et un miroir secondaire plan, dans une configuration newtonnienne (observation par le côté de l’instrument)
Le rapport F/D
Les instruments sont caractérisés par :
- leur longueur focale (f) qui correspond à la distance entre l’entrée de l’instrument et le foyer (point focal où les rayons lumineux convergent). Elle influe sur le champ de vision, c’est à dire sur la portion de ciel visible à travers l’instrument :
- plus la longueur focale est courte, et plus le champ de vision est large ce qui permet d’observer des régions étendues du ciel telles que les nébuleuses ou les galaxies.
- à l’inverse, plus la longueur focale est longue, et plus le champ de vision est étroit ce qui permet d’observer des objets détaillés tels que les planètes ou des portions de Lune.
- leur diamètre (d). Il influe sur la quantité de lumière reçue et donc transmise à l’oeil ou à la caméra :
- plus le diamètre est important, plus la lumière reçue est importante et donc plus l’instrument sera capable de voir des objets sombres
- il permet aussi de définir son pouvoir séparateur, c’est à dire sa capacité à distinguer deux objets rapprochés comme étant distincts.
Le rapport f/d (longueur focale divisée par le diamètre) permet de déterminer ce à quoi l’instrument est adapté :
- > 10, l’instrument est adapté à l’observation des planètes, aux amas globulaires et aux nébuleuses planétaires.
- < 5, l’instrument est adapté à l’observation du ciel profond à grand champ
- entre les deux, l’instument est plutôt généraliste
Les oculaires
Les oculaires sont indispensables pour agrandir l’image formée au foyer de l’instrument. Intégrés aux jumelles, ils sont interchangeables sur les lunettes astronomiques et les télescopes. Pour simplifier, il s’agit d’une loupe permettant de fournir une image à l’infini, c’est à dire une image nette sans accommodation de l’oeil.
Ils sont caractérisés par :
- leur longueur focale (en milimètres) : plus elle est faible et plus le grossissement sera important : un oculaire de 6mm grossit 2 fois plus qu’un oculaire de 12mm et 4 fois plus qu’un oculaire de 24 mm.
- leur champ de vision. En général, il est de 50° sur les oculaires de faible et moyen grossissement et se réduit sur les forts grossissements. Des modèles plus perfectionnés (et donc plus chers) permettent d’obtenir un champ plus large (env 82 °).
Calcul du grossissement total
Le grossissement total d’un instrument avec un oculaire peut être facilement calculé en divisant la longueur focale de l’instrument par la longueur focale de l’oculaire.
A titre d’exemple, un instrument ayant une longueur focale de 2350 mm avec un oculaire de 12 mm grossira 196 fois (2350/12).