Cours 1ère étoile - Kaus

1ère étoile - programme
Au programme :
1.
2.
3.
4.
Notions d’astronomie.
d’astronomie
Notions de mécanique céleste
Les constellations principales selon la saison
Notion
d’optique
(grossissement,
focale,
types
d’instruments)
5. Lire des éphémérides
6. Préparer sa soirée, avec carte du ciel et atlas
7. Choisir son oculaire.
oculaire
8. S’initier à l’observation du ciel, à l’utilisation de sa lunette
ou son télescope.
9. Mettre en station son instrument,
10. S'initier aux montures à pointage automatique.
Légende des couleurs :
 Notions théoriques – en salle ou extérieur
 Notions pratiques – en extérieur
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30 impasse des hauts d’Évian
9 bat « le Genevois »
74500 PUBLIER
[email protected]
Site internet : http://www.kaus-australis.fr
Association loi 1901 reconnue d’intérêt général à caractère scientifique.
– Numéro d’enregistrement : W744002387
1 – Notions d’astronomie
astronomie
La base : y’a
a quoi dans le ciel ?





Les étoiles : Ce sont les objets les plus nombreux que l'on puisse voir à l'œil nu le soir
lorsque l'on regarde le ciel. Ce sont des astres actifs constitués principalement de gaz en
fusion qui brûlent à des températures très élevées. L'étoile que l'on connaît le mieux : c'est
notre Soleil. Nous voyons toutes les étoiles du ciel tourner pendant la nuit, ce n'est pas parce
qu'elles bougent, car les étoiles peuvent
peuvent être considérées comme immobiles à notre échelle,
mais c'est parce que la Terre tourne sur elle-même
elle même en 24H. On voit un ciel différent tout au
long de l'année à cause de la rotation de la Terre autour du soleil en un an.
Le soleil : C'est une étoile comme les autres. C'est lui qui éclaire la Terre et qui fait le jour et
la nuit. Ce n'est pas une étoile plus brillante que les autres, mais il est très proche de nous par
rapport aux autres, c'est pourquoi il éclaire nettement plus notre planète. Pendant le jour il est
tellement brillant qu'il nous empêche de voir les autres étoiles du ciel.
Les constellations : Les hommes ont regroupé les étoiles en constellations pour permettre
de se retrouver facilement dans le ciel. Cette séparation du
du ciel a été faite dans l'antiquité on y
retrouve des figures comme des dieux, des animaux... Mais on peut interpréter le ciel
différemment : Ainsi, par exemple, la Grande Ourse est souvent appelée aujourd'hui la
"grande casserole".
Les constellations du zodiaque : Les constellations du zodiaque sont des constellations
particulières : elles se situent dans une bande du ciel où passent le soleil, la lune et les
planètes du système solaire. Elles sont aussi connues grâce à l'astrologie et les fameux
signes du
u zodiaque : on considère que c'est l'époque d'une constellation (le lion, la vierge...)
lorsque le soleil se situe dans cette région du ciel. En astrologie ces constellations sont au
nombre de 12, mais en réalité il y en a 13 dans le ciel : ceci est une des
des preuves de l'absurdité
de l'astrologie.
Les planètes : Vu de la terre, ces objets paraissent à peu près comme les étoiles mais en
réalité ce sont des objets totalement différents. Ce sont des corps célestes (solides ou
gazeux) qui, exactement comme
comm e notre planète (la Terre), ne brillent pas. Mais on peut tout de
même voir des planètes dans notre jardin sans posséder de télescope : En effet elles
paraissent exactement comme les étoiles (un point jaune) car elles sont éclairés par le soleil :
comme la Terre elles ont des jours et des nuits. En réalité on peut voir une légère différence
entre l'observation d'une étoile et d'une planète : la première scintillera légèrement plus que la
seconde.
Mais les planètes que nous pouvons observer à l'œil nu ne sont
sont que des planètes du système
solaire, il existe aussi d'autres planètes dans l'univers qui tournent autour d'autres étoiles que
le soleil, et peut être y a t-il
t il d'autres êtres vivants sur des planètes ressemblant à notre Terre.
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
Les satellites : Par définition,
éfinition, on dit que A est satellite de B lorsque A tourne autour de B,
ainsi par exemple la Terre est un satellite du Soleil. Mais il existe aussi des satellites autour
des planètes. Par exemple, la Lune est un satellite de la Terre. Les satellites des p
planètes
sont des corps qui ne brillent pas, solide ou gazeux .

La Lune : C'est le satellite naturel de la Terre : c'est donc une grosse boule de roche qui
tourne autour de la Terre. On peut l'observer très facilement et très souvent : elle a un aspect
différent suivant le jour et l'heure à laquelle on l'observe.
l'observe. Elle fait le tour de la Terre en environ
29 jours et elle tourne aussi sur elle-même.
elle même. La gravité fait qu'elle tourne sur elle
elle-même à la
même vitesse qu'autour de la Terre, c'est pourquoi on observe de la Lune toujours la même
face.

Les satellites
s artificiels : Ce sont des satellites placés autour de la Terre par l'homme. Ils
sont très nombreux, mais très petits par rapport au satellite naturel de la Terre, la Lune. Ils
peuvent servir pour des communications téléphoniques, transmettre des chaînes de
télévision, pour la recherche en astronomie...

Le système solaire : Il est constitué du Soleil et de tout ce qui tourne autour du soleil : c'est à
dire principalement des 8 planètes du système solaire, dans l'ordre par rapport au Soleil :
Mercure, Vénus,
s, Terre, Mars, Jupiter (et ses fameux satellites), Saturne (et ses anneaux),
Uranus, Neptune.. Les planètes peuvent être regroupées en deux catégories : les planètes,
dites telluriques, sont celles qui sont les plus proches du soleil, il s'agit de
de Mercure, de Vénus,
de Mars et de la Terre, elles sont constitué de roches. Saturne, Jupiter, Uranus et Neptune
sont les planètes gazeuses.
gazeuses

Les astéroïdes : Ce sont aussi des éléments du système solaire mais ils sont nettement plus
petits et beaucoup plus nombreux que les planètes. On sait
sait à peu près où ils se trouvent dans
le système solaire, mais il est difficile de prédire exactement où ils se situent. Ils sont
essentiellement constitués de roche.

Les comètes : Elles font parties des éléments du système solaire : ce sont des morceaux de
"glace sale" de petite taille (de l'ordre du kilomètre). on appelle glace sale un mélange d'eau et
de poussières (morceaux de roche). Lorsqu'elles sont éloignées du soleil, les comètes sont
totalement invisibles car elles sont très petites, mais à son approche,
approche, elles vont se réchauffer
et la glace qui les compose va fondre, formant ainsi une grande quantité de liquide et de gaz
qui éparpilleront ses poussières. On peut, à ce moment là, voir très facilement la comète car
les deux éléments qui s'échappent (le gaz et la poussière) forment deux queues très visibles :
une queue ionisée constituée de gaz et une queue de poussières. Ces deux queues
apparaissent dans une direction opposée au soleil. Les comètes ont des mouvements
prévisibles dans le système solaire,
solaire, c'est pourquoi on peut souvent prévoir quand reviendra
une comète. Mais de nouvelles comètes sont régulièrement découvertes.
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
Les étoiles filantes : Une étoile filante n'a rien à voir avec une étoile, le nom est mal
choisi, c'est un événement nettement plus proche de nous : Il s'agit de l'arrivée dans
l'atmosphère terrestre d'un corps quelconque : Il peut s'agir d'un bout de caillou que
l'on n'avait jamais aperçu auparavant ou d'un reste de comète, ou encore d'un reste
d'un satellite artificiel (lors de la chute de Mir de magnifiques étoiles filantes ont pu
être observées). En arrivant dans l'atmosphère ce morceau de caillou va brûler en
raison de la vitesse très importante avec laquelle il arrive et c'est pourquoi on pourra
observer une traînée blanche. Le plus souvent, elles sont les restes des queues de
poussière d'une comète, c'est la raison pour laquelle on peut prévoir des moments
dans l'année où l'on verra un peu plus d'étoiles filantes (au mois d'août par exemple).

Les météorites : Les météorites sont les restes des étoiles filantes qui ne se sont
pas entièrement consummée, lors de leur pénétration dans l'atmosphère terrestre. En
général les morceaux sont très petits, on les appelle des micrométéorites il en arrive
une grande quantité sur la Terre mais elles sont très difficiles à récupérer car elles
sont mélangées aux poussières terrestres. Pour trouver des micrométéorites : les
scientifiques vont aux pôles car elles sont plus faciles à repérer sur la glace. Parfois il
nous arrive des morceaux beaucoup
beaucoup plus gros, mais c'est très rare... Au début de
l'existence de la terre certains bolides ont formé de gros cratères sur la surface
terrestre, ce serait l'une des explications de la disparition des dinosaures; une
météorite aurait percutée la terre créant
créant ainsi un gigantesque nuage de poussière qui
decima toute les populations terriennes.

Les galaxies : Les galaxies sont des éléments beaucoup plus grands que notre
système solaire : Il s'agit du regroupement d'un nombre très important d'étoiles. On
peut en voir dans notre ciel, mais il vaut mieux disposer de matériel astronomique
pour en apercevoir. Seule la galaxie d'Andromède peut être vue à l'œil nu dans un
lieu privé de toute pollution lumineuse. Les galaxies peuvent avoir différentes formes,
mais en général elles sont très peu épaisses avec une forme de spirale
spirale.
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2 - Notions de mécanique céleste
Les mouvements de la Terre : La Terre tourne autour du soleil en environ 365 jours
(C'est la définition que l'homme a donnée à une année). Comme nous pouvons le
voir sur le schéma ci-dessous
dessous : la Terre est légèrement inclinée par rapport à son
plan de rotation : ceci a une conséquence importante sur la Terre : Les saisons.
Lors du Solstice de décembre : l'hémisphère Nord est plus éloigné du soleil que
l'hémisphère Sud : C'est donc l'hiver au Nord et l'été a Sud : Les nuits au Nord sont
très longues alors qu'au contraire au Sud elles sont très courtes.
Lors du Solstice de juin, le phénomène est inverse : c'est l'hiver dans l'hémisphère
Sud et l'été dans l'hémisphère Nord.
Sur Terre, il y a des conséquences sur le climat mais il y a aussi des conséquences
visibles pour celui qui pratique l'astronomie : Nous avons vu que vu de la Terre les
planètes, la Lune et le Soleil se trouvent toujours dans une même bande du ciel où
se trouvent aussi les constellations du zodiaque. Pendant l'hiver : cette zone est très
basse dans le ciel (le soleil sera donc très loin du zénith), Pendant l'été cette zone
est très haute dans le ciel.
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Les mouvements de la lune : La lune tourne autour de la Terre en environ 29 jours.
Elle tourne aussi sur elle-même
même avec la même période de rotation. Ceci n'est pas un
hasard : c'est dû au fait que la lune possède un coté légèrement plus lourd que
l'autre car elle n'est pas parfaitement sphérique, le côté le plus lourd est donc
toujours plus attiré par la Terre. Ceci a pour conséquence que vu de la Terre, nous
voyons toujours la même face de la Terre.
Terre
Mais la Lune n'a pas toujours le même aspect car nous la voyons avec des formes
différentes suivant un cycle de 29 jours qui dépend de sa position par rapport à la
position
du
soleil,
comme
le
montre
le
schéma
ci
ci-dessous.
La lune évolue de la Nouvelle Lune (en bas) vers la Pleine Lune (en haut) en
passant par des phases de lune gibbeuse et la phase de premier quartier (à droite).
Puis elle passe de la Pleine Lune à la Nouvelle Lune en passant par des phases de
lune gibbeuse et la phase de Dernier Quartier (à gauche).
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L'éclipse de lune : Cet événement arrive lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont
alignées, comme on le voit sur le schéma suivant. Etant donné la configuration, nous
devrions voir la Pleine Lune, mais il y a passage dans l'ombre de la Terre.
Lorsque la Lune est entièrement dans la zone d'ombre, les terriens qui
regardent la Lune ne la voient pas alors qu'il devrait y avoir pleine Lune : il y a
éclipse
totale
de
Lune.
Lorsque la Lune est partiellement dans la zone d'ombre, sur Terre, on ne voit
qu'une partie de Lune, il y a éclipse partielle de Lune.
Lune
Au même moment,
t, certains terriens peuvent voir une éclipse totale pendant
que d'autres voient une éclipse partielle.
Lorsque la Lune est dans la zone de pénombre, les hommes sur la Terre ne
voient quasiment pas de différence dans l'aspect de la Lune. Mais si il y avait
des spectateurs sur la Lune, ceux-ci
ceux ci pourraient voir une éclipse partielle de
Terre. Dans la zone d'ombre, les luniens verraient une éclipse totale de Terre.
On pourrait croire en voyant le schéma, qu'il devrait y avoir une éclipse de
Lune à chaque Pleine Lune, en réalité ce n'est pas le cas, car bien que le
Soleil, la Terre et la Lune tournent quasiment dans le même plan, ils ne
tournent pas exactement dans le même plan. C'est pourquoi en général, la
Lune passe à côté du cône d'ombre de la Terre.
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L'éclipse
se de soleil : Il y a une éclipse de Soleil dans une configuration de
Nouvelle Lune, c'est à dire lorsque la Lune passe entre le Soleil et la Terre.
Les personnes situées sur Terre dans la zone d'ombre ne voient plus le soleil
en pleine journée, car la Lune
Lune l'éclipse complètement : Il y a éclipse totale de
Soleil.
Les personnes situées dans la zone de pénombre voient une éclipse partielle
de
Soleil.
On remarque qu'en raison des tailles respectives de la Lune et de la Terre,
lors d'une éclipse de Lune, beaucoup
beaucoup de terriens voit le spectacle, alors que
lors d'une éclipse de soleil seulement peu de privilégiés peuvent le voir. C'est
ce qui rend l'éclipse de soleil un événement si extraordinaire.
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3 - Les constellations principales selon la saison
Par une belle nuit à la campagne, il est surprenant de constater combien le ciel est
couvert d'étoiles : il y en a des milliers ! On peut cependant réussir à les identifier
grâce à l'apprentissage des constellations, ces lignes imaginaires qui dessinent des
figures géométriques dans le ciel. En ville, les choses sont plus
plus simples : la pollution
lumineuse des lampadaires et des enseignes commerciales efface les étoiles les
plus faibles et seules restent visibles à l'oeil nu les principales étoiles, celles qui
délimitent justement les constellations.
Les constellations ont des noms qui proviennent généralement de la mythologie
grecque. 88 constellations sont ainsi répertoriées entre l'hémisphère Nord et
l'hémisphère Sud de la Terre.
Mais toutes les constellations ne sont pas visibles au même moment dans le ciel
ciel,
selon la saison certaines seront plus visibles que d’autres.
d
La carte du ciel va pouvoir nous le démontrer et nous l’expliquer.
l
Exercice pratique : Déterminer en fonction d’un mois donné
donné, quelle est la
constellation la plus visible en milieu de nuit avec LA CARTE DU CIEL
CIEL.
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4 - Notion d’optique
d’instruments)
(focale,
grossissement
grossissement,
types
La focale : C’est la distance (en mm) dans un système optique, de la lentille (ou
miroir primaire) à l’endroit où le télescope est au point (point central). Plus longue
sera la longueur focale du télescope, généralement plus de puissance il aura, plus
l’image sera grande et plus petit sera le champ de vision. Par exemple, un télescope
avec
vec une longueur focale de 2000mm a deux fois la puissance et la moitié du champ
de vision d’un télescope de 1000mm. La plupart des fabricants spécifient la longueur
focale de leurs instruments divers; mais si elle est inconnue et si vous connaissez le
rapport
port focal, vous pouvez utiliser la formule suivante pour la calculer : la longueur
focale est l’ouverture (en mm) multipliée par le rapport focal. Par exemple, la
longueur focale d’un télescope de 8“ d’ouverture (203.2mm) avec un rapport focal
f10 sera 203.2
3.2 x 10 = 2032mm.
Exercice pratique : Les différents calculs sur les focales & FD
Le grossissement : Il correspond au rapport entre le diamètre apparent de l'image à
la sortie de l'oculaire et le diamètre apparent de l'objet réel. Il peut se calculer en
divisant la longueur focale du miroir primaire par celle de l'oculaire. Le grossiss
grossissement
ne révèle de détails supplémentaires que dans la mesure où il permet de surmonter
le faible pouvoir de résolution de l'œil. Au-delà
Au delà de la limite de résolution de
l'instrument, le grossissement ne révèle plus d'autres détails que les défauts de
l'image
e et induit une diminution de la clarté. A contrario,, un faible grossissement
permet d'observer un large champ du ciel, ce qui peut être mis à profit si l'instrument
a une clarté suffisante, ou pour l'observation de la Lune et du Soleil. Un faible
grossissement
ement nécessite un instrument de courte focale, préférable à l'utilisation
d'oculaires de longue focale qui peut entraîner une perte de clarté.
clarté
Le grossissement est le rapport entre la longueur focale du télescope et la longueur
focale de l’oculaire
oculaire utilisé. Ex : T=1800mm, O=10mm,
=10mm, G=1800/10=180x
Exercice pratique : Les différents calculs sur les grossissements.
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Les différents types d’instruments
instruments : Le type de télescope qui vous conviendra va
principalement dépendre de ce que vous souhaitez observer. Un grand nombre
d'astronomes amateurs possèdent plus d'un télescope, chacun étant spécialisé pour
tel ou tel type d'observation. Si vous êtes débutant,, vous aurez certainement
besoin
oin d'acquérir un télescope qui pourra vous servir à faire diverses
observations (Lune,, planètes, ciel profond...).
profond...)
Notez qu'il existe trois types de télescopes majeurs:



Les réfracteurs (Lunette astronomique = télescope à lentilles)
Les réflecteurs (Télescopes à miroirs)
Les catadioptriques (Télescopes à miroirs et lentilles)
La lunette astronomique ou réfracteur
Le composant
osant d'un instrument d'observation qui permet de récolter la lumière, que
l'on appelle un objectif, est l'élément qui détermine le type de télescope. Une lunette
astronomique utilise un système de lentilles comme objectif.
objectif. La lentille est
placée devant la lunette et la lumière subit une courbure (elle est réfractée)
lorsqu'elle traverse la lentille.
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Le télescope ou réflecteur
Le réflecteur est doté d'un miroir primaire permettant de recueillir et concentrer la
lumière. Tous les objets célestes, y compris ceux
ceux de notre système solaire, sont si
éloignés de nous que tous les rayons lumineux qu'ils produisent arrivent sur Terre
sous forme de rayons parallèles.
Comme ces rayons sont parallèles les uns par rapport aux autres, le miroir primaire
du télescope réflecteur
cteur a été conçu pour avoir une forme parabolique. Ce miroir en
forme de parabole concentre tous les rayons lumineux en un point central.
Il existe deux principaux types de télescopes réflecteurs:


Le télescope de Newton
Le télescope de Cassegrain
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Le télescope
lescope catadioptrique
Le télescope catadioptrique combine la construction du réflecteur
(construction avec miroirs) et la construction du réfracteur (construction avec
lentilles).. L'image produite par ce type de télescope est composée d'un mélange de
réfraction et de réflexion.
Les télescopes catadioptriques les plus courants sont les suivants:



Schmidt-Cassegrain
Maksutov-Cassegrain.
Cassegrain.
Ritchey-Chrétien.
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5 - Lire des éphémérides.
éphémérides
Différents logiciels nous permettent de générer nos propres éphémérides.
Celui utilisé pour la formation sera COELIX APEX.
Dans cette section nous allons apprendre à interpréter les éléments
ents principaux des
éphémérides (pour le jour de la formation)
1er exemple : éphémérides mensuels
01 10 2016
04 10 2016
09 10 2016
016
16 10 2016
01:12
12:02
05:33
05:23
NOUVELLE LUNE
Lune à l'apogée (distance géoc. = 406096 km)
PREMIER QUARTIER DE LA LUNE
PLEINE LUNE
2ème exemple : éphémérides journalières
22 10 2016 12:20 Passage du Soleil au méridien (centre du Soleil à 32,5° au-dessus
au dessus de l'horizon)
22 10 2016 13:34 Coucher de la Lune
22 10 2016 17:36 COUCHER DU SOLEIL
22 10 2016 17:46 Passage de Mars au méridien
22 10 2016 18:07 Fin du crépuscule civil
22 10 2016 18:42 Fin du crépuscule nautique
22 10 2016 19:03 Coucher de Vénus
22 10 2016 19:16 Fin du crépuscule astronomique
22 10 2016 19:47 Coucher de Saturne
22 10 2016 20:14 DERNIER QUARTIER DE LA LUNE
22 10 2016 21:57 Coucher de Mars
22 10 2016 23:29 Lever de la Lune
23 10 2016
16 00:20 Milieu de la nuit (centre du Soleil à 55,2° sous l'horizon)
23 10 2016 05:11 Lever de Jupiter
23 10 2016 05:24 Début de l'aurore astronomique
23 10 2016 05:58 Début de l'aurore nautique
23 10 2016 06:33 Début de l'aurore civile
23 10 2016 06:47 Lever de Mercure
23 10 2016 06:56 Passage de la Lune au méridien (centre de la Lune à 59,2° au
au-dessus de
l'horizon)
23 10 2016 07:04 LEVER DU SOLEIL
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3eme exemple : utiliser l’almanach
almanach graphique de l’année.
l
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6 - Préparer sa soirée, avec carte du ciel et atlas
Dans cette section nous allons apprendre à utiliser une CARTE DU CIEL PAPIER
(qui ne nécessite pas d’énergie,
énergie, pas de pile, qui ne tombe pas en panne lorsqu’on en
a besoin), à lire un ATLAS DU CIEL et associer les deux outils afin de préparer une
soirée d’observation
observation pour 3 objets.
objets
Exercices pratiques :




mise à l’heure
l
de sa carte du ciel
apprendre à lire sa carte du ciel
notion de zénith/méridien
estimer la direction d’un
d un objet même en journée
Utilisation de l’ATLAS
ATLAS DU CIEL (objets de Messier uniquement)



Se familiariser avec un
u atlas
Comprendre l’atlas
l
Trouver un objet avec la carte du ciel sur l’atlas
l
Exercices pratiques :



Préparer
réparer une soirée d’observation
observation (3 objets) pour une date
donnée
Utiliser les éphémérides pour générer une soirée d
d’observation
ère
Préparer la soirée d’observation
d
1 étoile (5 objets)
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LA SUITE DE LA FORMATION SE FAIT EN EXTERIEUR
7 – Mettre
ettre en station son instrument.
Apprentissage du repérage de l’étoile
l
polaire, détermination de l’heure
heure polaire, mise
à niveau de la monture, mise en station sur la polaire, équilibrage.
8 - Choisir son oculaire.
oculaire
Nous apprendrons dans cette section à adapter l’oculaire
l oculaire en fonction de ll’objet à
observer, avec des exemples d’observation
d
sur le terrestre en journée, les planètes
visibles, le stellaire et le ciel profond.
9 - S’initier à l’observation du ciel, à l’utilisation de sa lunette
ou son télescope.
Dans cette section nous allons vous apprendre à reconnaitre les constellations en
fonction de la période, utiliser sur le terrain votre carte du ciel pour repérer la position
des objets, utiliser l’atlas pour pointer et observer l’objet
l
sélectionné
sélectionné.
10 - S'initier aux montures à pointage automatique.
Présentation des montures
ontures automatiques EQ et ALT-AZ,, le GOTO, ll’alignement sur 3
étoiles, observations
ASSOCIATION KAUS-AUSTRALIS
30 impasse des hauts d’Évian
9 bat « le Genevois »
74500 PUBLIER
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Site internet : http://www.kaus-australis.fr
Association loi 1901 reconnue d’intérêt général à caractère scientifique.
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