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Les télescopes

Un télescope est un instrument optique qui permet d'augmenter la taille apparente des objets observés et surtout leur luminosité.

Quelle est la différence entre un télescope et une lunette ?

Selon le type de la surface principale collectrice de lumière, on distingue deux sortes d'instruments :

  • La lunette astronomique, également appelée réfracteur, dans laquelle cette surface est composée d'une ou plusieurs lentilles.
  • Le télescope, parfois appelé réflecteur, dans lequel cette surface est un miroir.

En anglais, le mot telescope désigne les deux types d'instruments, alors qu'en France, un télescope désigne habituellement un réflecteur, quoique l'habitude de faire la distinction entre les deux instruments ait tendance à régresser.

Histoire des télescopes

Précurseur du télescope, la lunette astronomique a été conçue en Hollande vers 1608. On en attribue l'invention à l'opticien hollandais Hans Lippershey. Mais c'est en 1609 que l'astronome italien Galilée présenta la première lunette astronomique. Son confrère allemand Johannes Kepler en perfectionna le principe, en proposant une formule optique à deux lentilles convexes. Dans un télescope, un miroir concave est utilisé pour former l'image. En 1663, le mathématicien écossais James Gregory fut le premier à proposer la formule du télescope, le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton en construisit une première version en 1671. Dans ce type d'instrument, la lumière réfléchie par le miroir primaire concave doit être amenée à une position d'observation, en dessous ou sur le côté de l'instrument. Henry Draper, l'un des tout premiers astronomes américains à construire un télescope, utilisera deux siècles plus tard un prisme à réflexion totale au lieu du miroir plan du télescope de Newton. Le pionnier fut le télescope de 2,54 m de diamètre de l'Observatoire du mont Wilson, en Californie : demeuré célèbre pour avoir servi dans les années 1920 aux travaux de l'astronome américain Edwin Hubble, son utilisation cessa de 1985 à 1992 sous l'effet, de pressions financières. La conception du télescope de Keck marque une innovation importante : la surface réfléchissante de l'instrument est composée d'une mosaïque de trente-six miroirs hexagonaux, tous orientables individuellement grâce à trois vérins. Elle équivaut à un miroir primaire de 10 m de diamètre, sans en avoir le poids. Des techniques dites d'optique active permettent de jouer en temps réel sur les vérins pour optimiser le profil de la surface réfléchissante totale. Autre instrument remarquable, le Very Large Telescope (VLT), possède quatre miroirs de 8.20 m, est situé au Chili, au sommet du Cerro Paranal, à 2600 m d'altitude. Il a été équipé en 2002 du système Naos lui permetant d'être 2 fois plus précis que le télescope spatial Hubble.

Description d'un télescope

Les instruments d'observation astronomique sont généralement constitués de deux systèmes optiques complémentaires : l'objectif et l'oculaire.

L'objectif

Dans le cas d'un télescope, l'objectif est un miroir primaire. A la différence des glaces utilisées dans la vie courante, la face réfléchissante est située en avant, de sorte que la lumière ne traverse pas le verre qui sert uniquement de support à une pellicule d'aluminium de quelques micromètres. La lumière étant simplement réfléchie, contrairement à ce qui se passe dans une lunette astronomique, l'achromatisme des télescopes est total, il est possible de les utiliser en interférométrie.
La lumière est ensuite focalisée en un point appelé foyer-image. Le faisceau convergent peut être renvoyé vers un oculaire à l'aide d'un miroir secondaire. Ce petit miroir provoque inévitablement une obstruction, c'est-à-dire une perte de luminosité, mais elle est généralement faible.

L'oculaire

est la partie de l'instrument qui permet d'agrandir l'image produite par l'objectif au niveau du foyer-image ; un oculaire n'est rien d'autre qu'une loupe perfectionnée. La mise au point se fait en réglant la distance entre l'objectif et l'oculaire. Un télescope est théoriquement un instrument afocal, c'est-à-dire qu'il est possible de faire coïncider le foyer-image du miroir primaire avec le foyer-objet de l'oculaire.
Les oculaires sont interchangeables, ce qui permet de modifier les caractéristiques de l'instrument. Ils sont constitués de lentilles qui introduisent des aberrations optiques plus ou moins bien corrigées selon les modèles. Les plus courants sont l'oculaire de Hyugens et l'oculaire orthoscopique, ce dernier étant mieux corrigé. Le diamètre des oculaires est normalisé, il est donc possible de les utiliser indifféremment sur tout type d'instrument, y compris avec une lunette astronomique. Le standard américain de 1''1/4 (31.7 mm) est le plus courant.

La monture

La monture est la partie mobile, celle qui permet d'orienter l'instrument. Il existe trois types de monture :

  • La monture azimutale. C'est la monture basique, constituée d'un axe vertical et d'un axe horizontal. Elle est d'une prise en main facile mais n'est pas adaptée aux observations prolongées. Elle n'est généralement utilisée que sur les lunettes astronomiques de moins de 60 mm.
  • La monture équatoriale. L'usage de cette monture est rendue pratique en raison de la rotation de la sphère céleste. Elle permet de suivre le même astre en faisant pivoter l'instrument sur un seul axe. Pour cela, elle possède quatre axes dont deux permettent de régler, on dit mettre en station, la monture. Les deux autres servant à orienter l'instrument selon les coordonnées célestes données par la déclinaison et l'ascension droite. Cette monture requière de maîtriser les bases de l'astronomie mais elle offre finalement un meilleur confort d'utilisation (voir l'article détaillé monture équatoriale). C'est la monture généralement utilisée sur les télescopes.
  • La monture altazimutale. Comme la monture azimutale, elle est constituée d'un axe vertical et d'un axe horizontal. Mais, comme la monture équatoriale, elle permet le suivi d'un astre car elle est équipée d'un moteur sur chacun de ses axes. Elle est donc pilotée par un ordinateur intégré dans le télescope, ou extérieur, avec positionnement automatique sur un astre (Fonction dite "Go to") sans mise en station, mais après indication de la position de deux étoiles en début de séance d'observation. Cette monture est généralement utilisée sur les télescopes Schmidt-Cassegrain de 8 pouces (203 mm) ou plus.

Les accessoires

Outre les éléments déjà décris et évidemment indispensables à l'utilisation d'un télescope, divers accessoires permettent d'élargir le champ d'utilisation d'un instrument.

  • Chercheur : Ce viseur, une petite lunette généralement réticulée, doit être correctement réglé : il doit être parallèle au tube de l'instrument. Pour le vérifier, visez un objet terrestre le plus éloigné possible comme le toit d'une maison et regardez si le centre du réticulee correspond au centre du champ de vision du télescope. Son but est de faciliter le pointage vers une zone du ciel grâce à son champ de vision plus large, ce qui permet de se repérer plus facilement parmi les étoiles. Trépied astronomique Agrandir Trépied astronomique.
  • Trépied : élément dont la grande importance ne doit pas être négligée, il accueille la monture et supporte l'instrument. Pour cette raison, il doit être adapté pour supporter le poids de l'ensemble. Divers modèles sont disponibles, réalisés en aluminium ou acier, tous visant un même but : équilibrer et stabiliser l'ensemble pour éviter au maximum les risques de bascule de l'instrument (quelle que soit sa position) et absorber les vibrations.
  • Filtre solaire : En règle générale est également fourni un filtre solaire que l'on visse à l'oculaire. Ces filtres ne doivent pas être utilisés seuls car ils se situent prés du foyer et se retrouvent confrontés à une intense chaleur qui peut les faire éclater. Leur utilisation doit impérativement être associée à un hélioscope de Herschel qui disperse la chaleur, cet accessoire est en vente dans les boutiques spécialisées. Pour se spécialiser dans l'observation du Soleil, plutôt qu'un filtre d'oculaire, il est préférable d'utiliser des filtres en verre métalisé qui se placent à l'avant de l'objectif, ils sont plus onéreux mais plus sûrs. En outre ils offrent une image plus stable et permettent de faire de la photographie sans risque pour l'appareil. (voir Observation du Soleil) Renvoi coudé à 90° Agrandir Renvoi coudé à 90°.
  • Renvoi coudé : Il permet une observation plus confortable et évite d'avoir recours à des postures peu confortables durant l'observation, principalement vers le zénith. Son utilisation n'est pas nécessaire avec un télescope du type Newton du fait de sa construction. Les renvois coudés peuvent être constitués d'un miroir ou d'un prisme à réflexion totale.
  • Lentille de Barlow : La lentille de Barlow allonge la distance focale à laquelle se forme le foyer-image. Elle s'utilise avec l'oculaire et permet de multiplier son grossissement par 2 fois. Celles vendues avec les télescopes sont souvent de mauvaise qualité. La lentille de Barlow doit être constituée d'un doublet ou triplet achromatique pour ne pas altérer l'image et son utilisation doit être réservée à la Lune et aux planètes. Son intérêt est d'éviter d'utiliser les lentilles de très courtes focales qui sont coûteuses et fragiles (moins de 5 mm).
  • Réducteur de focale : Cet instrument a l'effet inverse de la lentille de Barlow, c'est-à-dire qu'il raccourci la distance focale du foyer-image, pour cela, il doit être placé entre l'objectif et le foyer. En diminuant le rapport f/D (voir plus loin), il augmente la luminosité sur tout le champ visuel. Son utilisation est réservée à la photographie au foyer (argentique ou numérique) et permet de diminuer les temps de pose ou d'augmenter les contrastes.
  • Filtre Lunaire : Ce filtre est utiliser lors de l'observation de la Lune. La Lune peut créer un éblouissent, tout comme le Soleil. On utilise donc ce filtre qui est constituer de deux filtres polarisés. En les pivotants on peut modifier l'intensité du filtre pour une meilleure observation.

Suite de l'article Suite de l'article consacré aux télescopes et lunettes astronomiques

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