Techniques d’observation

Les instruments de l’astronomie et l’observation visuelle
La partie optique d’un instrument astronomique comprend essentiellement l’objectif (pièce optique qui regarde vers l’objet) et l’oculaire (train de lentilles placé devant l’oeil).

On appelle lunette astronomique un instrument dont l’objectif est une lentille. Dans sa forme traditionnelle, cet objectif achromatique est composé de deux verres, un crown et un flint, dont la combinaison permet d’obtenir des images pratiquement exemptes d’aberration chromatique (irisation bleue ou rouge sur le bord de l’image, flou). Une correction encore plus parfaite est obtenue avec les objectifs apochromatiques (à plusieurs lentilles, dont une peut être en fluorite).

Dans le télescope, l’objectif est un miroir concave, parabolique dans sa forme classique (télescopes de type Newton ou Cassegrain) et recouvert d’une fine couche d’argent ou d’aluminium déposée par évaporation sous vide.
Une combinaison plus compliquée (miroir sphérique – lentille corrective – miroir secondaire) permet d’obtenir un télescope catadioptrique du type Schmidt-Cassegrain de construction très ramassée (modèles Celestron ou Meade).

Le diamètre de l’objectif conditionne la puissance de l’instrument ; souvent encore, ce diamètre s’exprime en pouces (1 pouce, en anglais inch = 25,4 mm ; un télescope de 20 cm est un «8 pouces». Pour les instruments d’amateur, les diamètres courants vont de 80 à 300 mm.
Plus décisive que le seul diamètre est la qualité optique de l’objectif (verres optiques de première qualité, courbures bien calculées, exécution de haute précision) ; heureusement, des tests assez simples permettent à un amateur averti de s’en faire une bonne idée (prendre conseil auprès d’un spécialiste). La réunion de ces deux conditions, diamètre et qualité optique, explique le prix élevé d’un bon instrument astronomique.
Précisons que dans leur forme originale, le télescope et la lunette astronomique donnent des images renversées. Pour les retourner (observation terrestre), il faut ajouter un train de lentilles ou de prismes, comme dans les jumelles.

Paramètres utiles:

D = diamètre           f obj = distance focale de l’objectif (distance objectif – foyer)
Le rapport f obj / D ou f/D est appelé rapport d’ouverture (utile en photographie)
– plus le rapport d’ouverture est petit, plus l’instrument est lumineux
– en gros : si f/D est inférieur à 10 > observation du ciel profond
  si f/D est égal à 10 > instrument polyvalent
          si f/D est supérieur à 10 > observation planétaire.

L’oculaire joue dans l’instrument le rôle d’une loupe : il permet de grossir l’image donnée au foyer par l’objectif. En changeant d’oculaire, on peut faire varier les grossissements.
L’oculaire est également une pièce optique importante ; selon sa qualité, l’instrument peut livrer des images plus ou moins fines sur un champ plus ou moins étendu. Il y a avantage à acquérir une série de quelques très bons oculaires. Il en existe des milliers de toutes marques déclinant chacune des multitudes de modèles. Cet accessoire se fixe sur le porte oculaire.

On compte essentiellement trois diamètres différents d’oculaire (24,5 mm, 31,75 mm, 50,8 mm). La plupart des instruments de bonne qualité utilisent du 31,75 mm ou du 50,8 mm.

Plus son diamètre est important, plus les lentilles qui le composent sont grandes, plus cher et souvent de meilleure qualité est l’oculaire.

Les conseils du spécialiste permettent de faire des choix adaptés aux instruments et à leur utilisation. De bons conseils en Suisse Romande chez Astromanie.ch

La notion d’angle de champ de l’oculaire n’est utile qu’aux opticiens, pour comparer les différents types d’oculaire. En revanche, il est utile à l’astronome de connaître, en degrés, minutes et secondes d’arc, le champ réel de son instrument muni d’un oculaire donné.

On peut procéder ainsi :
Se souvenant que le diamètre de la Lune est d’environ ½ degré, compter le nombre de pleines Lunes qu’on pourrait aligner en travers du champ. Méthode plus précise : choisir une étoile située juste sur l’équateur céleste (cf carte ) et compter, au chronomètre, le nombre de secondes qu’elle met à défiler sur un diamètre du champ de l’oculaire. Répéter la mesure et prendre la moyenne des temps obtenus.
En multipliant par 15 les secondes de temps, on obtient l’angle du champ exprimé en secondes d’arc.
Opérer la conversion en minutes et degrés.

Il existe des oculaires à grand champ (60 degrés) dérivés de la formule de Erflé et même des ultra wide angle de 80 degrés. Les meilleurs sont remarquables, mais ces trains de six à huit lentilles sont généralement coûteux.

Paramètres utiles (mesures en mm) :

D = diamètre de l’objectif        f oc = distance focale de l’oculaire
f obj / f oc est le grossissement (focale objectif / focale oculaire)
D / grossissement est le diamètre de la pupille de sortie

Quant à la pupille de sortie, son diamètre est lié au grossissement de l’oculaire ; se souvenir que sa valeur ne doit pas dépasser 6 mm (diamètre maximum de la pupille de l’oeil chez un sujet d’âge moyen) ; il y a donc pour chaque instrument un grossissement minimum appelé grossissement équipupillaire.

Le grossissement équipupillaire correspond au grossissement le plus faible ; à utiliser toutes les fois qu’on désire avoir un champ aussi étendu que possible.

Le grossissement utile représente un compromis entre la qualité de l’optique, le calme de
l’atmosphère et un bon guidage de l’instrument. C’est le grossissement qui permet, sur les planètes et dans des conditions normales, d’exploiter au maximum le pouvoir séparateur de l’instrument. Sa valeur moyenne est égale au diamètre de l’objectif exprimé en mm (pour un télescope de 15 cm, grossissement utile = 150). Chez nous (ciels moyens …), cette valeur peut être un peu plus basse
(100 à 120 pour un télescope de 15 cm).

On ne recourt au grossissement maximum (D en mm x 2, exceptionnellement x 3) que dans de rares cas (étoiles doubles par ciel très calme, réglage de l’optique).

Quelques informations complémentaires :
Ne jamais acquérir un instrument optique dont le coulant de l’oculaire est d’un diamètre inférieur à la valeur standard de 1 ¼ pouce (31,75 mm) ; on se priverait alors de la possibilité d’utiliser tous les bons oculaires qu’on trouve maintenant sur le marché.
La lentille de Barlow est une lentille négative qui, placée en avant de l’oculaire, permet d’en doubler la puissance. Une Barlow de qualité, généralement peu coûteuse, ne détériore pas l’image.

L’équipement minimum en oculaires comprendra toujours un oculaire faible donnant une pupille de sortie de 5 à 6 mm et un oculaire plus fort correspondant au grossissement utile (pupille de sortie d’environ 1 mm). Ajouter une lentille de Barlow pour obtenir un grossissement moyen et le grossissement maximum.

Un mot sur les montures :
Une monture peut être azimutale (un axe vertical, un axe horizontal) ou équatoriale (l’axe principal est orienté sur le pôle) ; cette dernière formule permet d’entraîner l’instrument à l’aide d’un moteur et de faire, notamment, de la photo astronomique. Actuellement, les montures alt-azimutales avec système de pointage Go To, faciles à utiliser et financièrement accessibles, sont de plus en plus répandues.
Un bon instrument comprend toujours une monture très rigide et donc assez massive. Lorsqu’on achète un instrument, c’est une erreur de mettre le gros du prix sur l’optique et de se contenter d’une monture vacillante. Les « systèmes » bien étudiés (Celestron, Meade, etc) sont en général assez satisfaisants à ce point de vue.