Les matériels d`astronomie - Cap Astro

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Les matériels d’astronomie
1. L’œil
Depuis toujours, notre œil est un « instrument astronomique » performant. En effet, à l’œil nu, nous
pouvons voir près de 6000 étoiles jusqu’à magnitude 6,5, voire 7 dans des endroits bien sombre (en altitude,
sur des îles comme aux Canaries ou à Hawaï).
Les observateurs de la préhistoire ainsi que les astronomes de l’antiquité ne possédaient pas d’instrument
d’observation, seulement de rudimentaires instruments de mesure, et cela ne les a pas empêché de faire
des découvertes importantes comme par exemple d’établir un calendrier, calculer le cycle des éclipses,
repérer les planètes, calculer le diamètre de la Terre, de la Lune et la distance qui les sépare.
Le principe de fonctionnement de l'œil est très simple : une lentille convergente, le cristallin, crée une image
sur la rétine qui la converti en impulsions électriques que le nerf optique achemine au cerveau. La
focalisation des rayons sur la rétine est assurée par la variation de la courbure du cristallin.
Pour percevoir nettement le point lumineux, les rayons lumineux doivent se projetter en un point précis sur
la rétine par le phénomène de réfraction.
La distance focale est la distance entre le centre de la lentille (centre de la cornée dans ce cas) et le foyer
(point sur la rétine), c'est-à-dire l'endroit où convergent les rayons lumineux

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2. Les caractéristiques importantes des instruments d’astronomie
LE DIAMÈTRE
Il correspond à la dimension de l’objectif ou du miroir primaire. C’est lui qui conditionne la quantité de
lumière qui va rentrer dans l’instrument et par conséquent dans notre œil, ou dans le capteur
photographique.
LA DISTANCE FOCALE
Il s’agit de la distance qui sépare le centre de la lentille ou de la surface du miroir et du point appelé foyer
image. Celui-ci étant le point de convergence des rayons lumineux.
Elle entre pour partie dans la puissance de grossissement de l’instrument. Plus la distance focale est grande,
plus le grossissement est grand.
LE RAPPORT F/D
C’est le rapport de deux grandeurs : la focale (F) et le diamètre de l’instrument (D). Ce rapport nous indique
la luminosité de l’instrument, sa capacité à voir les faibles luminosités.
De manière générale, un rapport F/D faible indique un instrument adapté à l’observation du ciel profond, car
très lumineux ; à contrario, un rapport F/D important est plutôt préconisé pour l’observation planétaire.
Rapport F/D
Destiné à
< 6
Ciel profond
6 < < 10
Ciel profond et planétaire
> 10
Planétaire
LE POUVOIR SEPARATEUR
C’est l’aptitude à discerner de fins détails sur une surface (pour la Lune par exemple) ou à dissocier deux
étoiles très proches l’une de l’autre. Il s’exprime en seconde d’arc (on écrit ‘’).
Cette notion est à mettre en relation avec la turbulence atmosphérique. Pour comprendre ce qu'est la
turbulence atmosphérique, il suffit de se remémorer la vision d'une route l'été : le sol constituant cette
route libère une grande quantité de chaleur et vient "troubler" l'atmosphère, ce qui empêche de bien
distinguer les détails d'une voiture arrivant en face par exemple.
C'est cela la turbulence. Les couches d'air soumises à de fortes chaleurs bougent énormément et se
comportent alors comme des lentilles qui viennent déformées l'incidence des rayons lumineux. En
astronomie, la turbulence joue un rôle non négligeable dans la perturbation des images.
Un ciel exempt de turbulences, par grand froid par exemple, ou lorsque la chaleur résiduelle contenue dans
le sol s'est échappée, donnera des images bien plus nettes.
LE GROSSISSEMENT
Il se détermine par le rapport des distances focales de l’objectif (ou de l’instrument) et de l’oculaire. Il varie
selon l’oculaire choisi. En théorie, rien n'empêche d'obtenir de très forts grossissements, surtout si
l'instrument possède une grande longueur focale sauf que l’on est très souvent limités par les effets de la
turbulence (expliqué plus haut).
En conclusion, mieux vaut une petite image nette qu’une grosse image floue.

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3. Les jumelles
Les jumelles sont un instrument d’astronomie, tout comme les lunettes et les télescopes, pour arpenter le
ciel et découvrir de vastes champs d’étoiles et de gaz. Leur encombrement réduit, ainsi que leur luminosité
importante alliée à la vision binoculaire, les rendent très confortables à utiliser.
Il existe deux systèmes de montage de prismes. Les différences entre les deux systèmes sont les suivantes :
 L'emplacement des prismes dans les cages à prismes et par conséquent par la forme de la paire de
jumelle.
 Le dispositif de mise au point est différent :
o Sur les modèles à prismes de Porro, celui-ci est externe et la mise au point se fait par le
déplacement des oculaires dans l'axe optique ;
o Sur les jumelles à prismes en toit, ce dispositif est différent par le fait que les oculaires ne
se déplacent pas. Il s'agit d'un déplacement d'un groupe de lentilles situées à l'intérieur du
corps de la jumelle.
LES JUMELLES A PRISMES DE PORRO
Elles sont constituées d’un système fiable et simple à monter, inventé par l’italien Ignazio Porro au 19ème
siècle : deux jeux de prismes se font face, qui permettent d’augmenter la longueur focale sans modifier
l’aspect des jumelles.
LES JUMELLES A PRISMES EN TOIT
Ce système permet la transmission de la lumière de manière quasi-linéaire. Le volume de l’instrument est
plus réduit et en fait un instrument plus maniable. L’avantage d’être compact permet d’avoir une meilleure
transmission lumineuse et linéaire.

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CARACTERISTIQUES OPTIQUES
Le grossissement :
Il correspond au rapport entre la taille d'un objet observé à l'œil nu et celle d'un objet observé avec des
jumelles. C'est le premier chiffre des dénominations 4x21, 8x25, 8x50, 10x30… qui caractérise le degré de
rapprochement apparent du sujet d'observation. Par exemple, un objet observé avec des jumelles à
grossissement 10x semblera 10 fois plus grand qu'à l'œil nu.
Exemple de grossissement
Le diamètre de l’objectif :
Le 2ème chiffre des dénominations 8x25, 8x42, 12X50, 16x50… caractérise le diamètre de l'objectif exprimé
en millimètres. Plus l'objectif est grand, plus il y a de lumière recueillie, plus l'image est lumineuse.
Le champ de vision :
Les fabricants expriment souvent le champ des jumelles en un nombre de mètres à 1000 mètres. Par
exemple, un champ de 123 m à 1000 m. On l'exprime aussi en degrés (angle de visée), ainsi le champ de 123
m correspond à un champ visuel de 7 degrés. Le rapport entre mètres à 1000 mètres et degrés est constant :
1° = 17,4 m.
 Champ visuel réel
Il s'agit du champ angulaire observé et calculé à partir du centre des objectifs des jumelles, il est
donné par le constructeur en degrés (par exemple 3,5°). Plus le grossissement est faible, plus le
champ visuel réel est large, et inversement, un grossissement plus fort donne un champ visuel plus
étroit. Par conséquent, les champs visuels réels de jumelles à grossissement différent ne sont pas
comparables.

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 Champ visuel apparent
Le champ visuel apparent s'obtient en multipliant le champ visuel réel par le grossissement. Par exemple,
si des jumelles à grossissement 16x ont un champ visuel réel de 3,5°, leur champ visuel apparent est de
56°. Cette valeur correspond au champ visuel effectivement observable dans les jumelles.
Le diamètre de la pupille de sortie :
Aussi appelé cercle oculaire, c’est le point lumineux rond que l’on observe lorsque l’on tient les jumelles à
bout de bras et qui représente le diamètre en millimètres de l’image de l’objectif donnée par l’oculaire.
Il est défini par le rapport : "diamètre des objectifs divisé par le grossissement".
L'idéal est que ce diamètre soit égal à celui de la pupille de
l'œil. Par exemple sur une jumelle 7x50, le diamètre de la
pupille de sortie sera de : 50÷7 = 7,1 mm.
La pupille de l'œil humain s'ouvrant
de 2 à 3 mm maximum en plein
jour, les pupilles de sortie des
jumelles devraient mesurer 3 mm
environ pour une utilisation dans
les mêmes conditions.
Ø de la pupille de sortie : 2,9 mm
Ø de la pupille de l'oeil : 2 à 3 mm
De nuit, les pupilles se dilatent afin de permettre de mieux voir. Il faut cependant un bon quart d'heure
pour que les yeux soient dilatés au maximum. Cette dilatation des pupilles devient de plus en plus
difficile avec l'âge, la pupille étant moins souple.
Après 15 minutes dans l'obscurité :
Âge
Ø de la pupille
> 30 ans
6 à 7 mm
30 à 50 ans
5 à 6 mm
< 50 ans
4 à 5 mm
La nuit par contre, nos pupilles se
dilatent jusqu'à 7 mm dans
l'obscurité, une pupille de sortie
d'environ 3 mm ne transmettra pas
suffisamment de lumière, ce qui
rendra l'image sombre.
Ø de la pupille de sortie : 2,9 mm
Ø de la pupille de l'œil : 7 mm