La
lunette et ses défauts d'optiques
La
différence essentielle entre une lunette et un télescope tient à la
nature de la pièce optique qui collecte la lumière et la focalise
pour former une image : la lentille dans le cas de la lunette, un
miroir concave pour le télescope.
Dans
les lunettes les plus anciennes, l'objectif ne comportait qu'une seule
lentille. Mais une lentille simple convergeante fourni des images
affectées de déformations ou aberrations.
En particulier, l'image qu'elle donne d'une source lumineuse
ponctuelle,
telle qu'une étoile, n'est pas un point mais une petite tache irisée.
Ce phénomène, l'aberration chromatique, tient à ce que chaque
élément de la lentille se comporte comme un prisme, qui disperse les
couleurs : ainsi, les rayons verts convergent plus loin de la lentille
que les rayons bleus, et les rayons rouges encore plus loin.
A ce
défaut s'en ajoute un autre, l'aberration de sphéricité, qui
résulte de la courbure des faces de la lentille : les rayons lumineux
proches de l'axe optique sont focalisés plus loin que ceux qui
s'écartent davantage du centre. Cela provoque une déformation
géométrique de l'image, la coma : une étoile prend l'aspect, par
exemple, d'une hirondelle en vol.
Des
objectifs presque parfaits
Aujourd'hui,
pour corriger ces défauts, les lunettes astronomiques sont
couraemment équipées d'un objectif, dit achromatique, à deux
lentilles de forme et de compositions différentes : une lentille
biconvexe en crown (un verre riche en calcium (Ca), qui favorise la
dispersion de la lumière dans le vert) et une lentille plan-concave
en flint (verre très riche en plomb (Pb), qui favorise la dispersion
de la lumière dans le violet).
Il
existe aussi des lunettes dont l'objectif, dit apochromatique, est
d'une qualité supérieure à celle des objectifs achromatiques usuels,
grâce à la présence d'une troisième lentille en fluorite (cristal
de bifluorure de calcium). La correction de l'aberration chromatique
est excellente et les images obtenues sont d'une très grande finesse,
ce qui s'avère extrêmement précieux pour l'observation planétaire.
De plus, les objectifs apochromatiques ont une focale sensiblement
plus courte que les objectifs courants ; ils permettent donc de
réaliser des lunettes plus compactes et plus légères ; mais elles
coûtent aussi plus cher que les lunettes ordinaire de même diamètre.
Des
images sens dessus dessous
Quand
on regarde le ciel à la lunette, il faudra s'habituer au fait que les
instruments spécifiquement destinés à l'observation astronomique
donnent des images renversées. En effet, l'Univers n'a ni haut ni bas
et cela présente vraiment aucun inconvénient d'observer une
nébuleuse ou une galaxie dans un sens ou l'autre ... On peut faire
ainsi l'économie d'un dispositif redresseur d'image qui absorbe une
partie de la lumière.
Rien
n'interdit cependant d'utiliser une lunette astronomique ou un
télescope pour observer du terrestre, mais il faut alors mettre un
redresseur d'images ... Les lunettes terrestres (= longue vue)
commercialisées pour observer la nature sont munies d'un tel
dispositif, mais n'ont pas une qualité optique suffisante pour
permettre de bonnes observations astronomiques.
Le
télescope de Newton
Alors
que les lunettes astronomiques sont construites selon le même
principe, les télescopes peuvent faire appel à différentes
combinaisons d'optiques : les Newton et les Schmidt-Cassgrain.
Dans le
télescope de Newton (du nom du savant anglais Isaac Newton qui a
pensé à le fabriqer en 1671), la lumière est collectée par un
miroir parabolique ou sphérique, focalisée puis renvoyée
latéralement au foyer du miroir principal.
Avec un
miroir parabolique, la qualité des images se dégrade assez vites
quant on s'éloigne du centre du champ ; les étoiles notamment,
perdent leur aspect ponctuel et se transforment en petites panaches.
Avec un miroir sphérique, ce défaut est moins prononcé ; mais il en
apparaît un autre, l'aberration de sphéricité : cette dernière,
toutefois, ne devient sensible que pour un rapport d'ouverture F/D
inférieur ou égal à 6. Par ailleurs, il est beaucoup plus facile de
tailler un miroir sphérique qu'un miroir parabolique !
C'est
pourquoi on trouve dans le commerce, sous diverses marques, des
modèles de télescope de Newton d'entrée de gamme ayant un miroir
sphérique de 115mm de diamètre et 900mm de focale (rapport F/D
voisin de 8), d'une qualité satisfaisante et à un prix abordablr. En
revanche, les modèles ayant les focales les plus courtes et des
rapports F/D compris entre 3, 5 et 6 possèdent un miroir parabolique
et sont, de ce fait, beaucoup plus chers. Mais ils offrent l'avantage
de fournir des images plus lumineuses, que l'on peut donc
photographier avec des temps de pose plus brefs.
Le
télescope de Schmidt-Cassegrain
Le
télescope de Schmidt-Cassegrain dérive à la fois de celui
présenté en 1672 par le Français Laurent Cassegtain et de celui mis
au point en 1931 par l'Allemand Bernhard Schmidt. Il a été
inventé dans les années 1950 par un ingénieur et astronome amateur
américain, Thomas Johnson, fondateur de la firme Celestron (la
première à avoir commercialisé des télescope de ce type).
Comme
dans le télescope de Schmidt, le miroir principal est sphérique,
mais le tube de l'instrument est fermé par une lame de verre de forme
spéciale qui introduit une distorsion des rayons lumineux compensant
exactement l'aberration de sphéricité du miroir principal ; et,
comme dans le télescope de Cassegrain, un miroir secondaire convexe
renvoie l'image au travers d'un trou percé au centre du miroir
principal.
Cette
combinaison, dont le rapport F/D final est voisin de 10 ou 11, permet
de réduire sensiblement la longueur du tube. Elle fournit des
télescopes compacts, à la fois puissants et aisément transportables
(d'où leur succès en dépit de leur coût assez élevé).
Les
principales montures
Des
jumelles suffisent pour constater qu'il est pratiquement impossible
d'observer le ciel sans trembler avec un instrument dépourvu de
support. Sous de faibles grossissements, cela n'est pas gênant ; mais
plus le grossissement est important, plus les déplacements
intempestifs de l'image deviennent intolérables. Pour être
utilisables, une lunettes ou un télescope doivent reposer sur un pied
stable en étant solidaires d'une monture qui permet de les diriger
aisément vers n'importe quel point du ciel.
La
monture la plus simple, dite azimutale, rend l'instrument mobile
autour d'un axe vertical et d'un axe horizontal. Facile à réaliser
et ne nécessitant aucun réglage préalable à son utilisation,
elle est proposée, notamment, sur les lunettes de faibles
ouvertures (50 ou 60mm). Son inconvénient majeur est d'être mal
adaptée au suivit des astres : le maintien d'un champ d'observation
donné exige, en dehors des pôles et de l'équateur, compte tenu de
la rotation de la Terre, une combinaison permanente de deux
mouvements, l'un dans le plan horizontal (azimut) et l'autre en
vertical (hauteur).
Cette
opération est sources de vibrations incompatibles avec des
observations détaillées sous de forts grossissements ou avec de
l'astrophotographie à longue pose. On trouve à présent des
montures azimutales motorisées, pilotées par un micro-ordinateur,
mais cette technique n'est proposée que sur des modèles de
télescopes de très haut de gamme, mais cela est très cher pour un
amateur !!!
Sous
de forts grossissements ou pour réaliser des clichés célestes à
longue pose de bonne qualité, une monture plus complexe sera
indispensable : cette monture rend l'instrument mobile autour d'un
axe parallèle à celui des pôles (axe polaire, axe horaire ou axe
d'ascension droite) et d'un axe perpendiculaire (axe de déclinaison).
La
rotation autout de l'axe polaire permet de suivre l'astre que l'on a
pointé, malgré son déplacement dans le ciel sous l'effet de la
rotation terrestre. Celle autour de l'axe de déclinaison permet
d'orienter le tube de la lunette ou du télescope plus ou moins
haut.
Selon
les cas, la rotation de l'instrument autour de l'axe polaire
s'effectue grâce à une commande manuelle, située à l'une des
extrémités d'un flexible, ou bien à l'aide d'un petit moteur
électrique réglé de manière à faire pivoter l'instrument de
360° en 23h56min, soit près de 15° par heure, en sens contraire
de la rotation de la Terre.
Il
existe différentes montures équatoriales. Celles qui épuipent les
instruments du commerce sont, pour la plupart, soit des montures
allemandes, soit des montures à fourches.
Les
montures allemandes se reconnaissent à la présence d'une tige qui
supporte à l'une de ses extrémités un collier dans lequel se
trouve enserré le tube optique de l'instrument, et à l'autre un
contrepoids d'équilibrage. D'un emploi très général pour les
lunettes, elles équipent aussi certains télescopes. Elles ont
l'inconvénient de mal se prêter aux observations à proximité du
zéntih. Les modèles qui équipent les instruments de bas de gamme
sont, en général, MEDIOCRE !
Les
montures à fourches se caractérisent par une fourche montée sur
l'axe polaire et entre les branches de laquelle pivote le tube de
l'instrument. Elles sont particulièrement bien adaptées aux
télescopes transportables comme les Schmidt-Cassegrain, en raison
de leur structure compacte.
Les
cercles gradués
La
plupart des montures équatoriales sont munies de deux cercles
gradués qui permettent, après réglage, de viser dans le ciel un
astre grâce à ses coordonnées équatoriales, c'est-à-dire son
ascension et sa déclinaison. Vous trouverez ces coordonnées dans des
atlas célestes ou dans les éphémérides astronomiques annuelles.
L'un
des cercles gradués, mobiles, est situé sur l'axe horaire : c'est le
cercle horaire ; gradué en heures et en minutes, il permet d'afficher
les ascensions droites. L'autre, fixe, est sur l'axe de déclinaison :
c'est le cercle de déclinaison ; gradué en dégrés et en minutes
d'angle, il sert à afficher les déclinaisons. Souvent, sur les
petites montures, les cercles sont trop peu précis pour être
efficaces. Le remède consiste à les remplacer par d'autres,
confectionnées par l'utilisateur avec des rapporteurs circulaires.
Les
accessoires indispensables
Pour
tirer le meilleur parti de son instrument, tant pour l'observation des
astres proches (Lune, planètes, ...) que celle du ciel profond (nébuleuses,
galaxies, ...), il faut bien sûr différents accessoires. Il ne faut
acheter pour commencer que des accessoires indispensable :
