Lunette ou télescope ?
Etude documentaire (Données encyclopédiques, copyright © 2001 Hachette Multimédia / Hachette Livre).
« Le premier des instruments d'astronomie fut l’œil…..
1.Les instruments astronomiques ne se sont réellement développés qu'à partir de la civilisation grecque. Avec
l'amélioration des instruments de mesure du temps, comme le cadran solaire, qui est un gnomon perfectionné, ou
la clepsydre (l'horloge à eau), apparaissent des instruments plus résolument tournés vers l'astronomie. À cette
époque, l'observation astronomique consistait uniquement à déterminer des directions; mis à part la Lune, où
des détails de surface sont perceptibles, et le Soleil – il semble que certains se soient brûlés les yeux en
observant ses taches.
2.L'instrument le plus simple, le quadrant, se compose d'une plaque de bois rectangulaire sur laquelle est tracé
un quart de cercle, gradué de 0° à 90°. Au centre du quart de cercle se trouve un téton perpendiculaire à la
plaque de bois. Lorsque le plan du quadrant est orienté dans la direction du Soleil, l'ombre du téton sur le quart
de cercle en indique la hauteur.
3.Un autre instrument, le triquetrum, se compose de trois règles mobiles qui peuvent constituer un triangle
rectangle isocèle. L'un des côtés de l'angle droit est vertical; le deuxième côté est articulé au sommet du premier
et est muni de pinnules (plaques avec encoches ou trous), qui servent à viser un astre quelconque. L'extrémité
libre de ce côté coulisse sur l'hypoténuse du triangle (également articulée autour du premier côté, mais à sa
base), qui est graduée, ce qui permet de lire la hauteur de l'astre choisi…..
Jusqu'au début du XVIIe siècle, les observations ont continué à se faire à l'œil nu. Et si les instruments utilisés se
sont diversifiés, il n'y a pas eu de changement fondamental; ils ont néanmoins bénéficié d'améliorations
techniques, dues à une meilleure connaissance du travail des métaux, ou théoriques, notamment une plus grande
précision de la lecture des angles, grâce au système de Nonius, puis aux transversales, enfin au vernier, que
nous utilisons encore de nos jours. Ainsi, les mesures de Tycho Brahe, le dernier et le plus grand des
observateurs à l'œil nu, dépassaient en précision la minute d'arc, ce qui permit à Kepler de montrer que l'orbite
de la planète Mars est une ellipse et non un cercle….
4.Apparue dans les années 1590, la lunette a d'abord présenté un intérêt dans le domaine militaire (elle
permettait de voir «de près» les forces ennemies), aussi les méthodes de fabrication et jusqu'au nom de son
inventeur furent tenus secrets. Néanmoins le secret semble avoir été mal gardé, et au début du XVIIe siècle, on
trouvait quelques fabricants de lunettes, comme les Hollandais Janssen et Lippershey. Galilée n'est donc pas
l'inventeur de la lunette, mais il en construisit une et la pointa vers le ciel étoilé et vers la Lune: ses observations
bouleversèrent totalement la connaissance et l'appréhension de l'Univers…
5.Les instruments réalisés ultérieurement et décrits par Kepler se composaient essentiellement d'un objectif
constitué par une lentille convergente, et d'un oculaire également convergent, qui donnent une image inversée,
mais aussi un plus grand champ de vision.
L'objectif peu épais, allant de quelques dizaines de centimètres à plusieurs mètres de distance focale f'1, donne
d'un objet à l'infini proche de son axe une image réelle petite et renversée en son foyer image. De manière
générale, l'objectif présente un double intérêt:
– il permet de condenser une quantité de lumière beaucoup plus importante que ne peut le faire la pupille
de notre œil (une simple lunette d'amateur de 60 mm de diamètre reçoit environ 100 fois plus de
lumière que notre pupille);
– il est capable de donner d'un objet très éloigné une image à distance finie; cette image est ensuite
grossie par l'oculaire, qui joue simplement un rôle de loupe…
Le grossissement est donné par le rapport: G = f '1 / f '2. Pour l'accroître, il y a donc intérêt à augmenter la
distance focale de l'objectif et à réduire celle de l'oculaire.
Le champ apparent sous lequel l'observateur voit l'objet est assez grand (environ 30°), mais le champ objet est
en fait très petit (environ 0,3° pour un grossissement de 100). Il est donc recommandé d'utiliser un «chercheur»,
petite lunette à grand champ utilisée pour viser la partie du ciel à observer…
En pointant la lunette vers une étoile, nous constatons la présence d'auréoles colorées autour de celle-ci; cela
tient au fait que l'objectif se comporte comme un ensemble de prismes: il décompose [1], et chaque longueur
d'onde converge en un foyer qui lui est propre. Cet inconvénient porte le nom d'aberration chromatique. Isaac
Newton devait en conclure qu'il fallait perfectionner ou abandonner les objectifs à lentille …
6.Le télescope, ou réflecteur, sert à l'examen des objets particulièrement éloignés. Il en existe diverses variantes,
mais l'objectif est toujours fait d'un vaste miroir concave (sphérique ou parabolique).
On doit à Isaac Newton d'avoir réalisé le premier télescope à réflexion, en 1672. Cet instrument était équipé
d'un miroir de 37 mm de diamètre, avait 16 cm de distance focale et grossissait 38 fois…. Le télescope eut un
grand succès jusqu'à l'invention de l'objectif achromatique par Dollond, qui permit au système réfracteur de