Les lunettes de Galilée

Les lunettes de Galilée

Florence au crépuscule. Document Citta.tuscania.net

Souvenirs de Florence

Jusqu'en avril 1609 la lunette de Galilée reçut un accueil très réservé de la part des intellectuels et des éminences de Venise. La plupart des observateurs jugeaient que si l'instrument était utile pour agrandir la vision des objets terrestres, les images qu'il donnait du ciel étaient "trompeuses [au point que] certaines étoiles fixes apparaissent doubles... et tous ont admis que l'instrument induit en erreur".

Afin que les intellectuels puissent juger son instrument, le 25 août 1609 Galilée fit don de sa première lunette astronomique au Sénat de Venise.

Quelques mois plus tard, Galilée découvrit les satellites de Jupiter, dont les conséquences philosophiques allaient bouleverser les conceptions aristotéliciennes de bon nombres d'érudits.

Trois mois auparavant, le 25 mai 1610 Galilée déclara avoir testé sa lunette "cent mille fois sur cent mille étoiles et autres objets" et finit par conclure, "je ne vois donc pas comment il pourrait venir à l'idée de quiconque que j'aie pu être ingénument abusé dans mes observations". Il faudra toutefois qu'il patiente quelques années pour que ses découvertes soient prises au sérieux.

Avec le recul le ressentiment des "hommes forts excellents et nobles docteurs" de Venise prête à sourire tout comme l'ingénu Galilée nous force à reconnaître l'homme de caractère confronté à la tyrannie du sens commun. Le poète anglais John Milton fut lui aussi perturbé et déconcerté par les propos de Galilée mais il comprit la portée de ces découvertes quand il porta l'oeil à l'oculaire de sa lunette.

Reconstruction de la lunette de Galilée qui fêta son 400e anniversaire en 2009. Document Jim Sugar.

Mais au fait à quoi ressemblaient exactement les lunettes construites par Galilée et les opticiens de son époque ? Nous avons heureusement conservé quelques exemplaires des tubes optiques et des lentilles utilisées par Galilée ou fabriquées par des opticiens italiens.

Les lunettes hollandaises (car fabriquées originellement par Hans Lippershey de Middelburg aux Pays-Bas) comme celles qu'utilisa puis perfectionna Galilée mesuraient entre 5 et plus de 26 palmes de longueur (entre 1.11 m et 5.78 m). Elles utilisaient des objectifs la plupart du temps constitués d'un doublet de lentilles plan-convexe et plan-concave. Il fallait associer les deux lentilles car la lentille convexe grossit l'image des objets mais donne une image floue tandis que la lentille concave diminue l'image des objets mais donne une image nette. Cet objectif mesurait de 22 à 70 mm, voire 180 mm de diamètre pour les plus grands. Ces lunettes utilisaient des oculaires biconcaves de 50 à 100 mm de focale.

Lunette de Galilée (20x) après restauration. On reconnaît la silhouette de la Torre del Gallo d'Arcetri à l'arrière-plan (vue depuis les jardins de Boboli). Document T.Lombry.

Les verre constituant les objectifs et les oculaires furent fabriqués par les verriers de Venise, les seuls capables à l'époque de fabriquer des verres plats pratiquement sans teinte. Galilée devait ensuite les polir lui-même pour leur donner la courbure adéquate.

C'est en autodidacte et par tâtonnements que Galilée parvint à fabriquer des lentilles de plus en plus grandes, présentant un rayon de courbure plus important et donc potentiellement plus puissantes.

Les objectifs fabriqués par Galilée présentaient une bonne transparence mais contenaient en général de nombreuses bulles d'air et d'inclusions. Pour avoir été forcés dans leur monture, les objectifs présentaient souvent de nombreux éclats sur le pourtour ainsi que des griffes et présentaient une légère coloration rouge ou verte. Les oculaires équipant les grandes lunettes étaient sertis dans des tubes en carton de 100 à 150 mm de longueur et s'inséraient dans des tubes portes-oculaires d'environ 50 à 60 mm de diamètre.

Souvent fabriquées à la main, ces lunettes étaient constituées de carton fort et parfois de bois garnis de papier florentin, de cuir, de soie ou de velours. Certaines lunettes étaient même dissimulées dans des cannes.

Si ces lunettes étaient capables de grossir entre 14 et plus de 50 fois, elles présentaient de fortes aberrations optiques et l'observateur devait souvent se contenter d'un champ assez sombre et réduit à quelque 15 minutes d'arc, soit le quart de la pleine Lune. Bien vite les opticiens équiperont les plus petites lunettes de tubes télescopiques en cuivre parfois garnis de cuir et les oculaires seront constitués jusqu'à 3 éléments de lentilles convergents. Equipées d'un véhicule redresseur, ces lunettes seront surtout utilisées comme longues-vues terrestres par l'armée de terre et la marine.

A partir de la seconde moitié du XVII^e siècle les membres de l'Académie de Cimento construisirent des lunettes plus importantes dites "arcicanna" qui empêchaient l'instrument de plier sous son propre poids. Les optiques reposaient aux extrémités d'un support en bois long de plusieurs dizaines de mètres. C'est ainsi que l'on vit sur les terrasses d'Huygens ou d'Hévelius des lunettes de 15 ou 18 m de longueur. Constituées d'un objectif de 70 à 180 mm de diamètre, elles grossissaient environ 100x. Malheureusement ces grandes lunettes n'ont pas été conservées.

La plus belle collection d'objets authentiques est exposée au Museo Galileo (ancien IMSS) dont voici un aperçu, le site florentin reprenant une description détaillée de chacun de ces objets et de biens d'autres. Bonne visite !

Les tubes optiques

L'une des premières lunettes fabriquée par Galilée en 1610. Le tube principal est constitué de deux tubes semi-circulaires maintenus ensemble par un anneau de cuivre et couvert de papier. L'objectif biconvexe mesure 51 mm pour une focale de 1330 mm et une épaisseur au centre de 2.5 mm. L'oculaire est constitué d'une lentille plan concave d'un diamètre de 26 mm et de -94 mm de focale. Cette lunette grossit 14x et présente un champ de 15'.	Une lunette fabriquée par Galilée entre 1609 et 1610. Le tube est constitué de rubans de bois joints ensemble et couvert de cuir rouge (devenu brun au fil du temps) décoré dans le style florentin. L'objectif est constitué d'une lentille plan convexe de 37 mm de diamètre diaphragmée à 15 mm et ayant 2 mm d'épaisseur en son centre. Sa focale est de 980 mm. L'oculaire divergent a été perdu. La lentille mesurait 22 mm de diamètre pour -47.5 mm de focale. Cette lunette grossit 21x et présente un champ de 15'.

Une lunette de Galilée constituée d'une lentille objectif biconvexe d'une focale de 920 mm et d'un oculaire biconcave de -44mm de focale et de 16 mm de diamètre grossissant 21x.	Une lunette de Galilée constituée d'une lentille objectif biconvexe d'une focale de 1330 mm et d'un oculaire plan convexe de 95 mm de focale et 26 mm de diamètre grossissant 15x.

Lunette terrestre télescopique constituée de 7 sections. Il s'agit d'une constuction anglaise de la fin du XVIIe.s. portant les armoiries de la famille de Medicis. Le tube mesure 1400 mm et est constitué de carton, cuir et parchemin. Cette longue-vue devait offrir un grossissement d'environ 15x.	Lunette terrestre télescopique constituée de 7 sections construite par Giovanni Battista Magnelli en 1695. Le tube est en carton fort et cuir et mesure 2290 mm de longueur. L'objectif est constitué d'une lentille plan convexe. L'oculaire mesure 38 mm et est constitué de 3 lentilles. Cette longue-vue grossit 25x.

Lunette terrestre télescopique constituée de 10 sections. Le tube optique mesure 2190 mm et grossit 54x. Construite entre 1690-1720 elle fut achetée par John Marshall.	Lunette terrestre télescopique constituée de 7 sections construite par Paolo Belletini-Bolognese en 1689. Le tube est en carton, cuir et papier fort et mesure 1730 mm de longueur. Cette longue-vue utilise un oculaire de 38 mm de focale constitué de 3 lentilles.
Les objectifs

Lentille biconvexe en verre de 70 mm de diamètre et 3600 mm de focale (f/51), épaisse de 4 mm. Fabriquée par Jacopo Mariani à Florence entre 1660 et 1670. Comme toutes les lentilles de l'époque celle-ci contient de nombreuses inclusions elliptiques et des bulles. Elle présente des éclats et des griffes ainsi qu'une légère teinte verdâtre.	Lentille biconvexe fabriquée à la fin du XVIIe.s. Elle n'est pas signée. Elle mesure 173 mm de diamètre pour une longeur focale supérieure à 50 m et une épaisseur centrale de 3 mm. Elle présente une légère teinte verte, des griffes, des inclusions elliptiques et des bulles d'air.

Lentille biconvexe fabriquée par Giuseppe Campani pour le Roi Fernand II de Medicis en 1665. Elle mesure 137 mm de diamètre diaphragmée à 111 mm pour 1116 mm de focale (f/10). Elle présente une teinte rouge et contient quelques griffes et des bulles mais elle conserve une bonne transparence.	Lentille biconvexe fabriquée à la fin du XVIIe.s. de 180 mm de diamètre diaphragmée à 168 mm par un anneau fait de bois et de carton. Elle contient des inclusions elliptiques ainsi que des bulles d'air et présente une teinte verte et quelques griffes.

Lentille biconvexe fabriquée en 1643 pour Evangelista Torricelli. Elle mesure 54 mm de diamètre diaphragmée à 40 mm pour 1480 mm de focale (f/37). Elle présente une teinte rouge et de nombreuses griffes, des inclusions elliptiques ainsi que des bulles d'air.	Lentille plan convexe fabriquée en 1646 pour la lunette de 5970 mm d'Evangelista Torricelli installée à Florence. Elle mesure 115 mm de diamètre diaphragmée à 84 mm pour 6050 mm de focale (f/72). Elle présente une teinte rouge et contient des inclusions elliptiques ainsi que des bulles d'air.
Les oculaires

Oculaire divergent fabriqué en 1665 pour la lunette de 2340 mm d'Eustachio Divini installée à Rome. Sa longueur focale est de -67 mm (négatif car il s'agit d'une lentille convave) pour 35 mm de diamètre. Il est monté dans un porte-oculaire de 46 mm de longueur et 55 mm de diamètre. Il est constitué de carton et de papier florentin.	Oculaire fabriqué en 1666 par Eustachio Divini pour une lunette de 26 palmes (5780 mm). Il est constitué d'ue lentille divergente biconcave de -94 mm de focale et de 35 mm de diamètre utile. Il est monté dans un tube en carton couvert de papier florentin rouge marbré de 107 mm de longueur et 63 mm de diamètre. Le verre présente une teinte légèrement jaune et contient quelques bulles et des inclusions.

Partie d'un oculaire composite de 70 mm de focale fabriqué en 1730. Le tube est en carton et papier florentin et mesure 140 mm de longueur. Il contient 2 lentilles biconvexes.	Oculaire de 53 mm de focale fabriqué entre la fin du XVIIe.s. et le début du XVIIIe.s. Il est constitué de bois, cuir et verre et présente une longueur de 95 mm. Il n'est pas signé.

Tube oculaire fabriqué entre la fin du XVIIe.s et la première moitié du XVIIIe.s. Il est constitué de carton, bois et papier florentin. Le tube mesure 40 mm de longueur pour 50 mm de diamètre. Il ne contient plus les lentilles et n'est pas signé.	Oculaire fabriqué pour une grande lunette entre la fin du XVIIe.s. et la première moitié du XVIIIe.s. Il est constitué de carton, bois, cuir et papier florentin. Le tube mesure 102 mm de longueur et ne contient plus les lentilles. Il n'est pas signé.