GUIDE D’ACHAT ASTRO

Qu’est ce qu’un instrument d’astronomie ?

Sa fonction première est de rapprocher des objets lointains ou découvrir des objets invisibles à l’œil nu. Pour cela, il faut capter leur lumière et, à l’aide de dispositifs optiques (miroirs, lentilles, …), en former une image agrandie.

Rappel sur la définition de la lumière

En simplifiant, au maximum, la lumière est un flux de billes (les photons) dont la trajectoire s’apparente à des vagues (les ondes). Ces vagues sont plus ou moins nombreuses (la fréquence) et plus ou moins rapprochées (la longueur d’onde), elles caractérisent les couleurs. La vitesse de déplacement des billes qu’elles que soient les « vagues » restent identiques : près de 300 000 km par secondes. Cette vision, simpliste selon les normes actuelles, ne permet pas d’expliquer correctement toutes les propriétés de la lumière.

En savoir plus : La lumière, comme tout phénomène de déplacement, peut se concevoir comme une onde ou comme un flux de particules (plus connus sous le terme photons). La lumière est à la fois particule (photons) et ondes. L’onde est un concept (pas concret). Elle se matérialise avec les rides concentriques qui se forment à la surface de l’eau lorsque on y jette un caillou. Les rides ou ondes se déplacent depuis l’endroit où elles se forment vers l’extérieur. Sous leurs effets, un bouchon de pêcheur se lève, mais ne change pas de position. En effet, il n’y a pas un déplacement de masses d’eau depuis l’entrée du cailloux, mais un mouvement vertical qui s’est ensuite transmis d’un élément de l’eau à un autre. Une perturbation qui se propage de molécule à molécule. Elle ne transporte pas de matière mais de l’énergie comme le choc d’une locomotive contre un train se propage de wagon en wagon. Revenons à nos rides sur l’eau. Depuis la chute du cailloux, il s’en produit plusieurs successivement. Deux montées successives par notre bouchon sont caractérisées par une durée : elle représente la fréquence de notre onde. Si nous avions deux bouchons en haut de deux crêtes successives au même moment, nous pourrions mesurer la distance entre les deux. Cela nous permettrait d’avoir la longueur d’onde. La première image que l’on a du photon est la « bille de lumière », la lumière serait composée de grains qui voyageraient à 299 792 458 m/s (Vitesse de la lumière). Dans ce modèle, un flux d’énergie lumineuse donné est décomposé en billes dont l’énergie dépend de la longueur d’onde. Ainsi, pour une lumière monochromatique (c’est-à-dire dont le spectre se résume à une seule longueur d’onde), le flux d’énergie est composé en beaucoup de « petites » billes si la longueur d’onde est grande (du côté du rouge), ou de peu de « grosses » billes si la longueur d’onde est petite (du côté du bleu) - les qualificatifs « petit » et « gros » ne sont pas relatifs à la taille des billes, mais à la quantité d’énergie qu’elles comportent. Si la lumière est composée de plusieurs longueurs d’onde, alors le flux d’énergie se compose de billes de « grosseurs » diverses. La lumière peut être modélisée par un champ électromagnétique, qui se propage dans une direction perpendiculaire à lui-même. Lorsque ce champ a une fréquence bien déterminée, l'onde associée peut être caractérisée par sa longueur d'onde (comme expliqué précédemment) qui dépend, d'ailleurs, du milieu où elle se propage. Dans ce cas et dans le visible, la couleur perçue par le cerveau, via l'œil, est la manifestation de la fréquence et non de la longueur d'onde : l'onde est qualifiée de monochromatique. Les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). Dans notre cas on parle de rayonnement.

Il y a trois types d’instruments pour capter la lumière :

1- avec un jeu de lentilles, on parle d’instruments réfracteurs

On a une lunette comme celle qu’a utilisé Galilée il y a exactement 400 ans. Au départ ses lunettes ont été créées pour une utilisation terrestre. Mais c’est bien Galilée qui eut l’idée de la pointer vers le ciel.

En savoir plus : La réfraction des ondes est un phénomène de déviation d'une onde lorsque sa vitesse change entre deux milieux. La réfraction survient généralement à l'interface entre deux milieux comme une lentille.

2- Avec des miroirs, on parle d’instruments réflecteurs :

On a le télescope : Isaac Newton le créa, soixante ans après Galilée, pour limiter un problème inhérent aux lunettes : une déformation de l’image.

En savoir plus : La réflexion est le brusque changement de direction d'une onde à l'interface de deux milieux.

3- Avec une combinaison des deux, on parle d’instruments catadioptriques.

Ainsi, au XXème siècle, pour améliorer encore les images des lunettes ou télescope de Newton, de nouveaux instruments seront proposés comme le Schmidt-Cassegrain afin de satisfaire le monde de l’observation, dans un but ultime « mieux voir les astres lointains ».

Schéma de principe d’un instrument d’optique

La lumière est collectée par un premier élément optique (un miroir ou une lentille) appelé Objectif. Ensuite, la lumière est traitée par d’autres éléments optiques pour converger vers un seul point appelé Foyer ou Point Focal. Contrairement à la croyance populaire, ils ne servent pas seulement à agrandir, mais surtout à concentrer la lumière pour former une toute petite image au foyer. La taille de cette image dépend de la focale. A l’arrière des instruments, c’est un groupe complémentaire de lentilles, une sorte de loupe appelée oculaire qui permet d’appliquer le grossissement et d’agrandir l’image obtenue.

Les trucs importants qu’il faut les savoir…

1 - Le diamètre de l’objectif

Il s’agit du diamètre de l’élément optique qui traite le premier les rayons lumineux. Cela peut être la première lentille d’une lunette au départ du tube ou le miroir d’un newton en fond de tube. Le diamètre caractérise la quantité de lumière captée par l’instrument. La quantité de lumière captée augmente avec le diamètre. Elle augmente même de manière proportionnelle : en doublant le diamètre, on capte 4 fois plus de lumière.

En savoir plus : Le diamètre de l’objectif n’a pas de lien direct avec le pouvoir grossissant de l’instrument. Par contre, il influe sur le pouvoir séparateur

2 - Le pouvoir séparateur

Il exprime la capacité de l’instrument à dissocier deux points rapprochés : des détails sur une planète ou séparer des étoiles doubles. Plus le diamètre de l’objectif est grand et plus le pouvoir séparateur est important. La relation se caractérise par la formule suivante : PS en seconde d’arc = 14/D (mm).

En savoir plus : La turbulence atmosphérique peut perturber le PS, en particulier dans le domaine de la photographie longue pose où il est rare de pouvoir résoudre mieux que deux secondes d’arc.

3 - La focale

La focale est la distance entre l’objectif de l’instrument et le point focal : c'est-à-dire la distance qui sépare l’entrée des rayons lumineux et leurs convergence vers un seul point. Elle s’exprime en mm et influe directement sur le pouvoir de grossissement.

En savoir plus : Plus la focale est grande et moins un instrument est lumineux (en particulier en photo). Les courtes focales permettent des temps de pose plus courts sur les objets du ciel profond.

4 - Le grossissement

Le grossissement fourni par un même oculaire varie en fonction de la focale de l’instrument. Si elle est longue – image du haut avec la planète saturne – l’image de l’objet céleste est grosse. Si elle est courte – image du bas – elle est plus petite. Le Grossissement Il dépend de deux variables exprimées en mm : la focale de l’instrument (F) et la focale de l’oculaire (f). Le grossissement (Gr) se calcule suivant la formule suivante : Gr = F/f. Ainsi pour une focale d’instrument de 900 mm sur lequel on place un oculaire de 6 mm, on aura un grossissement de 150 fois. Avec un oculaire de 20 mm, on aura un grossissement de 45 fois.

En savoir plus : Si le diamètre de l’objectif n’a pas d’influence directe sur le grossissement, il détermine par contre des valeurs limites d’observations. Le grossissement minimal : il s’agit du diamètre de l’objectif divisé par 6. En dessous, l’œil ne récolte pas totalement la lumière de l’instrument. Le grossissement maximal : on le calcule en multipliant le diamètre par 2,4. Au-delà, les images obtenues ne sont pas observables (peu lumineuses, déformées,..). Il est très rare que la turbulence permette d’observer avec un grossissement supérieur à 400 fois, quelque soit le diamètre du télescope ou sa qualité. Il existe une troisième valeur : le grossissement résolvant.

5 - Le champ d’observation

Le champ d’observation d’un instrument s’exprime en degrés (°), il caractérise la portion du ciel observable à travers un oculaire. Il est inversement proportionnel à son coefficient de grossissement.

En savoir plus : Le champ réel d’un oculaire désigne son champ d’observation. On le calcule en divisant le champ apparent (ou champ optique parfois indiqué sur l’oculaire) par le grossissement. Dans la pratique, pour un même grossissement, certains oculaires offrent plus de champ que d’autres.

6 - L’ouverture

L'ouverture c’est un rapport, celui entre la focale et le diamètre. L’ouverture donne une indication sur les types d’observations pour lesquels l’instrument est le mieux adapté. Pour des rapports autour de 15, c’est l’observation des objets ponctuels et lumineux (planètes, étoiles doubles) qui sera privilégiée. Pour des rapports autour de 5, on préfèrera observer des objets étendus et peu lumineux (ciel profond) avec de faibles grossissements pour des images lumineuses sur un champ large.

7 - La clarté

La clarté montre la différence de collecte de lumière entre un instrument et l’œil nu. Son calcul : diamètre de l’objectif multiplié par lui-même et le tout divisé par 36. Exemple : télescope de 150 mm (150*150)/36 = 625 Ce télescope capte 625 fois plus de lumière que l’œil nu.

Ok pour la lunette…oui mais laquelle???

Les réfracteurs ou lunettes (ou encore achromats)

Ils reposent sur un principe assez simple : une lentille convergente (objectif) placée à l’avant du tube et une deuxième (oculaire) à l’arrière. Les lunettes sont considérées comme les meilleurs instruments planétaires, lunaires ou solaires grâce à leur généreuse focale issue de leur rapport d’ouverture évoluant entre 12 et 20.

Mais la lunette a révélé rapidement des déformations de l’image. En effet, si l’on considère la lentille frontale, les bords peuvent être assimilés à de petits prismes qui décomposent la lumière des étoiles dans toutes les couleurs de l’arc en ciel. Les rayons bleus, jaunes ou rouges se réunissent en des points différents alors qu’en théorie tous les rayons lumineux devraient se réunir en un seul point : le foyer. Pour obtenir une image nette, l’oculaire doit être placé au foyer de l’objectif. Or, comment obtenir une image nette lorsque les foyers sont multiples ? On parle d’un défaut chromatique (1).

Pour y pallier, l’idée a été d’associer deux lentilles (2) aux propriétés différentes et donc de réunir deux couleurs en un seul point : on parle de lunettes achromatiques. Si la focale est longue, la qualité de ce « doublet » est satisfaisante. En cas de focale courte, la séparation du bleu reste problématique et des halos apparaissent autour des objets contrastés. L’idéal est de réunir les 3 couleurs en un seul point. Pour cela, il est nécessaire de mettre une troisième lentille : un « triplet ». On parle alors de lunettes apochromatiques. Si ces lunettes sont de grande qualité, leur prix reste prohibitif pour des diamètres de 60 à 150 mm.

Certaines lunettes avec deux lentilles sont qualifiées d’apochromatiques, car en disposant de verres spéciaux (verres ED type FPL-51, ou fluorite) dispersant peu la lumière, les résultats égalent les triplets voire les dépassent. Une superbe correction du chromatisme, un contraste et une luminosité à couper le souffle. De plus, elles sont plus faciles à collimater et sont conseillées pour l’observation de la lune, des planètes mais conviennent également à la photographie.

Avantages - Simplicité d'utilisation à toute épreuve, le débutant comme le passionné obtiennent très vite satisfaction avec une lunette de diamètre inférieur à 130mm qui ne subit que peu les mauvaises conditions atmosphériques. L'équilibrage thermique d'une lunette n'est pas aussi contraignant que le télescope puisque le faisceau lumineux ne passe qu'une fois dans le tube. D'autre part les objectifs des lunettes ne se dérèglent quasiment pas grâce au montage d'éléments optiques légers intégrés dans des barillets efficaces. - Qualité et rendement maximum pour les objectifs apo, le contraste et la finesse des images n'a pas d'équivalent en télescope à ouverture égale voir supérieure. L'utilisateur profite de son instrument sans connaissances préalables des réglages optiques. - Une polyvalence exceptionnelle en visuel et en imagerie photo CCD. Une lunette apo offre aussi bien un champ étendu (en ciel profond) que de la résolution en planétaire.

Inconvénients - Le prix principalement, un bon télescope a 2 fois plus de diamètre à prix équivalent. - L'encombrement et le poids pour les diamètres supérieurs à 100mm.

En savoir plus : De nombreuses formules optiques très performantes sont proposées par les principaux fabricants. Les différences proviennent de choix technologiques, économiques et conjoncturels très complexes où le coût des matières premières joue un rôle important. L'objectif à F/D : 8 des fluorites Takahashi, constitué de 2 lentilles flint-fluorite (doublet apo air-spaced) est particulièrement efficace tout en préservant une bonne compacité à l'instrument. La lunette de focale moyenne offre une polyvalence remarquable permettant une utilisation grand champ ou haute résolution. Un objectif plus ouvert de type F/D : 6 nécessitera une formule optique plus complexe basée souvent sur un minimum de 3 lentilles (exception récente avec la SKY-90). De prix plus élevé sans apporter de gain réel en observation visuelle, seuls des critères spécifiques d'imagerie argentique ou CCD tels que le champ et la luminosité exigent l'investissement dans un tel objectif.

Finalement je vais prendre un télescope ?…

Le Newton

La formule inventée par Newton consiste à réfléchir la lumière sur des miroirs. Un miroir concave (sphérique ou parabolique) placé au fond du tube fait converger les rayons à l’avant du télescope. Comme l’observateur ne peut pas y placer la tête sans empêcher l’arrivée de la lumière sur le miroir principal, un petit miroir plan à 45°, intercepte le faisceau, déplaçant le foyer sur le côté de l’instrument à 90°. Le miroir secondaire est placé sur un ensemble mécanique placé à l'avant du tube appelé "araignée" à une, trois ou quatre branches. Le porte oculaire est placé à la terminaison de ce système optique.

La simplicité de construction de ces télescopes rend les grands diamètres accessibles. Le Newton représente certainement le meilleur rapport qualité-prix

Avantages - Polyvalence et prix intéressants en petits diamètre (150mm par exemple) - Leurs optiques ouvertes et lumineuses fournissent de bons résultats en ciel profond.

Inconvénients : - Prix, poids et encombrement des diamètres supérieurs à 200mm - Résolution souvent décevante pour les diamètres supérieurs à 150mm par rapport aux Cassegrains d'ouverture équivalente, compte tenu de leur instabilité d'images provoquée par leur sensibilité aux turbulences résultant notamment de leur faible latitude de mise au point suite à leur court F/D. - Le tube ouvert laisse passer poussières et humidité se déposer sur l’optique qu’il faudra entretenir. De plus, le tube provoque des turbulences atmosphériques qui brouillent les images obtenues.

En savoir plus : A l’exception des télescopes très bas de gamme, les miroirs paraboliques sont systématiquement utilisés. C'est le télescope de base pour l'initiation et plus encore. S'il est bien conçu, il permet de tout faire et avec un F/D : 6, valeur courante, sa polyvalence est un de ses atouts . Compact pour les diamètres inférieurs à 200mm, il devient difficilement transportable au delà et pour cause, sa longueur de tube est directement proportionnelle à sa focale. Une monture équatoriale adaptée à un Newton de 250mm à F/D: 6 devient excessivement lourde. Les résultats d'un Newton demeurent admirables vu la simplicité de son optique à deux miroirs, (primaire parabolique et secondaire plan à 45°) mais attention les réglages de collimation demandent un minimum d'expérience qui sera profitable quelle que soit l'optique utilisée par la suite.

L’obstruction Sur un télescope, un miroir secondaire est placé devant le miroir principal. Il a pour fonction de renvoyer le faisceau lumineux provenant du miroir principal vers le point d’observation. Mais sa présence en face du miroir principal empêche une partie de la lumière d’accéder au miroir principal. Cela se traduit par une perte de luminosité de l’image observée. Exprimée en pourcentage, l’obstruction représente le rapport entre le diamètre du miroir secondaire et le diamètre du miroir principal ou primaire. Si elle est inférieure à 30 %, la perte est acceptable. Au-delà, elle devient perceptible et pénalisante.

Le Dobson

Le Dobson ou newton sur monture Dobson, a été inventé par un moine américain du même nom. Manquant de moyen, il réalisa des miroirs en verre fin mais bien soutenus. Le reste du tube est réalisé avec des matériaux légers de récupération (essentiellement du bois). Les mouvements de la monture azimutale sont assurés par le frottement de quelques pièces de Teflon et Formica. Le centre de gravité est très bas, et il est souvent aisé de regarder dans l’oculaire.

En savoir plus : Après avoir essuyé un refus auprès de la très célèbre revue d'astronomie amateur US « Sky and telescope » il a persévéré et a trouvé par la suite, de nombreux adeptes, la plupart du temps en leur proposant simplement d'observer avec ses instruments lors de « star-party » informelles et même directement dans la rue !!!

Le concept Dobson vise à fabriquer soi-même ou à acheter à un prix abordable un instrument de gros diamètre: de 150mm à plus de 800mm. Ce télescope commence à rencontrer un écho favorable en France, notamment grâce à la commercialisation d’instruments peu onéreux qui permettent l’accès à des diamètres importants. Le Dobson est capable de s’adapter aux technologies modernes avec par exemple, l’adjonction d’une aide au pointage électronique facilitant le repérage des objets célestes, confirmant ainsi sa grande facilité d’utilisation et d’adaptation. Avec une ouverture généralement faible, le Dobson est plutôt destiné au ciel profond. Il peut-être construit avec d’autres objectifs et donc adaptés à d’autres observations. Des inconvénients lui sont parfois reprochés comme :

• L’encombrement
• Une forte obstruction,
• Une optique de faible qualité,
• Un réglage pas toujours si simple
• Déformations des images (coma : en bord de champ, les étoiles apparaissent sous forme de comètes)

C’est plutôt le cas avec une fabrication artisanale, mais avec un dobson fabriqué en entreprises.

En savoir plus : Ainsi, on assiste à l'émergence en Europe à une offre de cet instrument à deux niveaux:

-Des artisans ou de petites entreprises qui construisent et proposent des Dobsons "Haut de gamme" à la qualité mécanique et optique de haut niveau: Skyvision en France ou Obsession aux Etats Unis (et en Europe) par exemple.

-Des distributeurs commerciaux qui ont compris l'engouement actuel des astronomes amateurs pour le Dobson, les prix sont très abordables et la qualité dans l'ensemble est correcte: Orion Telescopes and binoculars (US), Skywatcher, Orion Optics (Angleterre), Celestron (US), Meade (US). Il est à noter que les Dobsons de ces marques (excepté Orion Optics) sont fabriqués par deux fabricants d'origine asiatique : GSO - Guan Sheng Optical (Taiwan), ou SYNTA - Suzhou Synta Optical Technology (Chine).

-Les différents types de Dobson:

Il existe actuellement plusieurs types de télescope Dobson au niveau de la conception :

Le Dobson « tube plein »:

Le tube du télescope est en un seul morceau, généralement en aluminium ou en bois lorsqu’il est de fabrication amateur.

Le Dobson « serrurier » :

Ce système permet une réduction importante de la taille et du poids du télescope, il utilise de fins tubes en aluminium qui assurent la liaison et la rigidité entre la boite à miroir primaire et la cage du miroir secondaire, ce système permet également des déplacements plus faciles, surtout chez les gros diamètres.

En conclusion:

Un Dobson, contrairement à une idée répandue, est parfaitement apte à tous les types d'observations, qu'il s'agisse du ciel profond ou du planétaire, à la condition de disposer d’une optique de qualité. C'est un instrument très simple d'utilisation, facile et rapide à monter/démonter. Le Dobson est avant tout fait pour l'observation visuelle même si il est possible de faire un peu d'imagerie avec l'ajout d'une table équatoriale.

En savoir plus : Pour compléter vos connaissances à propos des Dobson, il existe des sites comme celui de « Altaz » qui est une référence à propos de cet instrument, vous y trouverez pleins d'articles complets et de nombreux conseils pour construire un Dobson vous-même...

Le Schmidt-Cassegrain

L’idée du Cassegrain est d’utiliser comme le newton un système à miroirs. Mais au lieu de renvoyer la lumière sur le côté, le miroir secondaire la renvoie au centre du premier miroir. Celui-ci est percé pour amener le foyer derrière le miroir principal.

Le Cassegrain pur utilise un miroir primaire parabolique et un second elliptique provoquant beaucoup de coma. Peu utilisé, c’est le Schmidt-Cassegrain qui s’est répandu.

Il est la combinaison de 2 systèmes optiques, une partie réfracteur (la lame de schmidt à l'avant du tube) et réflecteur (les miroirs primaires et secondaires).

On retrouve avec cet instrument un miroir principal, de forme sphérique, placé au fond du tube et percé en son centre. Le miroir secondaire est de forme convexe, il est chargé de renvoyer les rayons lumineux à l'arrière du miroir principal afin que les rayons lumineux soient exploitables par l'oculaire. L'extrémité du tube est fermée par une lame spéciale, la "lame de Schmidt" qui est correctrice, en verre traité et dont la forme précise est calculée de façon à corriger les défauts optiques du miroir principal. Cette lame sert également de support au miroir secondaire; lui-même collé dans un barillet réglable par l'observateur.

C'est certainement à l'heure actuelle le type de télescope le plus populaire chez les astronomes amateurs, son avantage principal est qu'il est à la fois puissant et compact, très polyvalent (qui convient aussi bien au ciel profond qu’au planétaire) et facile à transporter : idéal pour les déplacements fréquents

Ce télescope est celui qui se vend le plus avec quand même des différences sensibles entre instruments de même marque : ne pas acheter les yeux fermés bien que la qualité optique est souvent largement suffisante. Beaucoup d’innovations et d’accessoires accompagnent ces instruments pour le bien des acheteurs.

Dans le même registre : le Maksutov-Cassegrain

Le Maksutov-Cassegrain présente sans doute l'un des systèmes optiques les plus performants de l'industrie. Tout en offrant une portabilité similaire à celle du Schmidt-Cassegrain, cet instrument s'adapte parfaitement à l'astrophotographie et rivalise, en qualité avec les réfracteurs de haute qualité, donnant ainsi des images très précises des objets du Système solaire.

Conçu selon les mêmes principes que le Schmidt-Cassegrain, le Maksutov-Cassegrain présente un ménisque correcteur frontal qui épouse la courbe même du miroir primaire sphérique (à la place de la lame de schmidt). L'image passe à travers ce ménisque frontal, se dirige vers le miroir primaire et revient vers le devant, jusqu'à un miroir secondaire convexe. Par la suite, l'image revient à l'arrière de l'instrument, jusqu'à l'oculaire. Nécessitant une construction soignée et précise, le Maksutov-Cassegrain, offre un bon compromis en matière de réflecteur. L’obstruction centrale réduite, associé à une focale suffisamment longue, les rendent performants sur les planètes.

Il n'en demeure pas moins que le contraste et la richesse d'image en seront d'autant plus augmentés.

Avantages
• Images très précises avec un bon rapport contraste/définition.
• Aberration de coma (élongation des objets en bord de champ) réduite.
• Forts grossissements possibles.
• Collimation stable.
• Position confortable d'utilisation.
• Instrument compact et facile à transporter.

Inconvénients
• possible uniquement sur le miroir primaire.
• Ratio F/D très élevé, donc temps d'exposition plus longs en astrophotographie.
• Champ de vision restreint.
• Mise en température un peu longue.
• Sensible à la buée sur le ménisque correcteur.

En savoir plus : Cette formule optique possède beaucoup de points communs avec le schmidt-cassegrain et leur différence se situe principalement sur la lame correctrice employée (lame de fermeture) : ménisque pour le Maksutov, lame de Schmidt pour le Schmidt-Cassegrain, dans les 2 cas cette lentille de grande ouverture très coûteuse représente l'élément clef de l'optique et le plus grand soins à la fabrication comme à l'utilisation doit être apporté. Sur le plan pratique, à qualité de fabrication égale, résultats et polyvalence équivalents. La lame de Schmidt, moins épaisse qu'un ménisque permet une meilleure transportabilité des tubes de diamètres supérieurs à 200mm.

Le Ritchey-Chrétien :

Le Ritchey-Chrétien a récemment fait son apparition sur le marché amateur haut de gamme. Cette formule optique développée en 1927est utilisée par les professionnels, notamment sur le télescope spatial Hubble et certains satellites espion.

Son atout: elle offre un champ plan et donc des images d'étoiles nettes jusque sur les bords de la photographie coûteuse, la formule n'est employée que par les amateurs avertis. Son obstruction importante limite les performances en observation planétaire. La photographie demeure son domaine de prédilection.

Le Dall-Kirkham :

Le Dall-kirkham se répand aussi depuis peu. Cette formule, dérivée du Cassegrain, associe un miroir primaire elliptique et un miroir secondaire sphérique. Il offre deux avantages par rapport au Schmidt-Cassegrain: facilité de fabrication et obstruction centrale plus petite. Les images sont donc très contrastées en planétaire. Mais, tout comme sur le Cassegrain, son champ est entaché de coma et un correcteur s'avère nécessaire pour l'utiliser en ciel profond. Autre atout: dépourvu de lame de fermeture, il est moins sensible à la buée.

Il existe d’autres formules optiques comme le newton-maksutov, le schmidt-newton, le Gregory, le Jones-Bird,…. Leur complexité, leurs avantages relatifs ou d’autres raisons ont fait qu’ils n’ont pas été l’objet d’une diffusion commerciale.

La monture

Aucun télescope ne pourrait fonctionner sans une bonne monture. Il faut accorder beaucoup d’importance dans son choix. S’il est mauvais, une très bonne optique ne servira à rien.

Elle permet de pointer et suivre les astres.

Il y en a deux sortes :
• l’azimutale (pour azimut et altitude)
• l’équatoriale (pour équateur)

L’azimutale est la plus simple. Comme son nom l’indique, elle permet des mouvements en azimut et en élévation. C’est donc une monture toute manuelle ; on suit l’astre en corrigeant sa dérive sur les deux axes simultanément. La monture Dobson est azimutale. Sur les montures à fourches les plus modernes, l’instrument peut-être utilisé avec des moteurs en azimutal : un ordinateur gère le fonctionnement en continu des moteurs sur les deux axes.

Quant à l’équatoriale, un de ses axes, l’axe polaire, est aligné sur le pôle céleste (en gros, l’étoile polaire, dans l’hémisphère nord). Comme cet axe est parallèle à l’axe de rotation de la terre, il suffit de le tourner pour compenser la rotation de la terrestre et maintenir l’objet dans le champ. Manuellement ou avec un moteur. Il y a différents types de monture équatoriale : à fourche, allemande, anglaise, en fer à cheval,…. Chaque variante a ses avantages et ses inconvénients. Les plus répandus sont l’allemande et la fourche.

En savoir plus Les premières sont très appréciées des astronomes amateurs car elles peuvent accueillir n’importe quel instrument. Généralement stables et précises, elles nécessitent l’utilisation d’un contrepoids pour contrebalancer la masse du tube optique. L’ensemble est peut-être lourd à transporter mais il procure une évolutivité sans égale et une grande stabilité pour des télescopes allant jusqu’à 350 mm. Dans cette monture comme dans celle à fourche, l’un des axes est parallèle à l’axe de rotation de la terre, offrant la possibilité de compenser la rotation à l’aide d’un seul moteur.

Les montures à fourches sont équipées de deux bras qui saisissent le télescope. Ces bras sont reliés à une base dont l’axe pointe vers l’étoile polaire et se trouve donc parallèle à l’axe de rotation de la terre. Il suffit de laisser le moteur de suivi faire tourner la base de la fourche pour que l’objet reste centré. Ces montures, qui supportent le poids de télescopes très lourds, ne nécessitent pas de contrepoids. En revanche, les bras de la fourche étant fixes, il n’est pas possible d’y loger un tube de diamètre différent. Changer de télescope signifie donc ici changer de monture ! Ce type de monture est essentiellement utilisé pour les tubes courts (schmidt-cassegrain, maksutov ou ritchey-chrétien) et, beaucoup plus rarement, sur certains newton.

De manière générale, pour les petits télescopes (et les plus gros, si vous faîtes surtout du visuel ou du ciel profond), le grossissement ne dépasse pas 100 à 150 fois et l’azimutal, tout simple à utiliser, convient parfaitement. Il est vrai qu’une très bonne optique gagne à être utilisée sur un équatorial si l’on veut profiter pleinement des qualités de l’appareil et garder une commodité optimale. L’observation doit être un plaisir et non une épreuve. Les mains sont plus libres, la photographie devient possible ainsi que le pilotage par ordinateur (système de pointage automatique GoTo) même sur des télescopes modestes.

Les oculaires

L’oculaire est une sorte de loupe qui permet d’observer ou de photographier l’image fournie par l’instrument. Souvent négligés dans les instruments d’initiation, les oculaires participent autant que l’objectif à la qualité finale de l’image fournie par un télescope. On en trouve de 20 € à 800 €, de 2 à 8 lentilles... Nous allons essayer aujourd’hui, de nous y retrouver dans ce choix de coulants et de formules optiques.

Le coulant est la partie métallique lisse qui vient se placer dans le porte-oculaire. En général, une vis vient appuyer sur cette partie afin de maintenir l’oculaire. On trouve parfois une gorge sur le coulant. Elle permet que la vis puisse appuyer sans marquer la partie lisse qui sert au guidage de l’oculaire. Sur le coulant à l’entrée de l’oculaire, on trouve un filetage permettant de visser des filtres.

Le diaphragme est un trou qui limite la portion de l’image observée. L’image est volontairement limitée car plus on s’écarte de l’axe de l’oculaire, plus l’image se dégrade. Ce diaphragme se situe généralement dans le coulant, mais il peut- être aussi à l’intérieur de l’oculaire entre deux lentilles, cela dépend de la formule optique de l’oculaire. Le diaphragme fixe donc le champ apparent de l’oculaire. C’est l’angle que l’on peut observer entre les bords du diaphragme.

La pupille de sortie est l’endroit où l’on doit placer l’œil afin d’observer dans les meilleures conditions de confort. Elle se calcule en divisant le diamètre (en mm) de l’objectif par le grossissement : c’est le faisceau lumineux sortant de l’oculaire. Ex. 100 mm de diamètre avec un grossissement de 20x, vous aurez une pupille de sortie de 5 mm. La pupille de l’œil mesure en vision nocturne 7 mm pour un jeune, 6 mm pour un adulte de 40 ans et 5 mm pour un retraité. Le grossissement minimum est donc égal au diamètre de votre instrument divisé par 5, 6 ou 7 en fonction de votre âge.

Le relief d’œil ou relief d’oculaire est la distance qui sépare la dernière lentille de l’oculaire, de la pupille de sortie. Cette distance est surtout importante pour les porteurs de lunettes qui ont besoin d’un relief d’œil important. La lentille de champ est la première lentille traversée par la lumière tandis que la lentille d’œil est la dernière lentille traversée par la lumière.

Les coulants :

Aujourd’hui, on ne trouve plus que 3 coulants : 24,5 mm, 31,75 mm ou 50,8 mm. Le coulant 24,5 est un standard qui à été fixé par les Japonais, tandis que les deux autres sont d’origine américaine (ils correspondent à 1,25 et 2 pouces). En général, les oculaires en 24,5 sont plutôt des oculaires d’initiation ou de moyenne gamme. Le coulant 31,75 est le plus répandu. C’est lui qui offre le plus de choix, depuis les oculaires d’initiation jusqu’au très haut de gamme. Le coulant 50,8 est moins répandu, car il est nécessaire seulement pour des oculaires de longue focale et de grand champ apparent. Mais la tendance du marché va de plus en plus sur des oculaires de ce coulant.

Ainsi, un porte oculaire en coulant 50,8 acheté avec une bague d’adaptation (pour un télescope de 200mm) afin d’utiliser des oculaires 31,75 paraît être la meilleure solution car elle permet un très grand choix d’oculaires. De plus il n’y aura pas de vignettage lorsque l’on y placera les adaptateurs photo.

Rappels sur les petites formules à maîtriser :

Le grossissement : il s’obtient en divisant la focale de l’instrument par celle de l’oculaire. Le champ apparent : apparent c’est l’angle que l’on peut observer, en plaçant l’œil à l’oculaire, entre le haut et le bas de l’image du diaphragme (c’est le diaphragme qui limite le champ apparent des oculaires). Le champ réel : c’est la fraction du ciel réellement observé en divisant le champ apparent par le grossissement (Pour 60° et un grossissement de 120 fois : on a 0.5° de champ réel).

En savoir plus : Vérification du champ sur un oculaire : visez une étoile proche de l’équateur céleste comme Procyon ou Delta Orion et laisser défiler diamétralement dans le champs. Chronométrez et faîtes une moyenne. Multipliez ce temps (en minutes et secondes) par 15. Vous obtenez le champ réel en minutes et secondes d’arc. Multipliez par le grossissement et vous avez le champ apparent : à comparer avec la valeur « vendue ».

M42 observée à 25 fois et 50 fois de grossissement dans deux oculaires de 50° de champ apparent

25 fois, champ réel 2° Champ apparent 50°

50 fois, champ réel 1° Champ apparent 50°

M42 observée à 50 fois mais avec un oculaire de 50° de champ apparent et avec un oculaire de 82° de champ apparent : On peut noter que la nébuleuse garde la même taille, mais la portion observable du ciel est nettement plus grande.

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Champ apparent et coulant :

Pour les matheux, nous allons maintenant étudier la relation qui existe entre le diaphragme, la focale de l’oculaire et le champ apparent. On montre que : avec Champ apparent de l’oculaire f : focale de l’oculaire d : diamètre du diaphragme Si l’on tourne cette formule dans l’autre sens on trouve : En fait, cette formule n’est valable que dans le cas d’un oculaire fait d’une lentille convergente simple et d’un diaphragme placé en son foyer. Dans de nombreux oculaires modernes, le diaphragme n’est pas placé à l’entrée de l’oculaire mais entre deux lentilles. Dans ce cas cette formule ne s’applique pas, mais elle permet tout de même une bonne approximation pour la détermination du coulant Amusons-nous à faire quelques petits calculs. Si par exemple nous avons un oculaire de 26mm de focale et de 52° de champ apparent, on peut facilement calculer que le diaphragme doit faire 25,4 mm. Le diamètre de ce diaphragme interdit l’utilisation d’un coulant 24,5 qui est trop petit. Autre petit jeu amusant, les différents constructeurs ont presque tous une gamme d’oculaires Plössl de 52° de champ. Le diaphragme de l’oculaire de 32mm doit faire (on le calcule) 31,2 mm ce qui est la limite maximum dans un coulant 31,75. Si on utilise un oculaire de 40mm de focale dans un coulant 31,75 le diaphragme fera au maximum 31,2 mm et donc l’oculaire aura un champ apparent de 42,6°. C’est à peu près le champ que le constate chez les fabriquants pour cette focale d’oculaire (qui ne montre un champ réel pas plus grand que l’oculaire de 32 mm). Bref, l’oculaire se sent à l’étroit dans le coulant 31,75, il faudrait le faire passer dans un coulant 50,8.

La pupille de sortie :

Elle se calcule en divisant le diamètre (en mm) de l’objectif par le grossissement : c’est le faisceau lumineux sortant de l’oculaire. Ex. 100 mm de diamètre avec un grossissement de 20x, vous aurez une pupille de sortie de 5 mm. La pupille de l’œil mesure en vision nocturne 7 mm pour un jeune, 6 mm pour un adulte de 40 ans et 5 mm pour un retraité. Le grossissement minimum est donc égal au diamètre de votre instrument divisé par 5, 6 ou 7 en fonction de votre âge. Il n’y a pas de problème à utiliser une lunette à un grossissement inférieur au grossissement minimum. Prenons l’exemple d’une lunette de 100mm de diamètre. Si on utilise un grossissement donnant une pupille de sortie de 10mm, alors que la pupille de votre œil n’est que de 7mm, une partie de la lumière est perdue. Votre œil diaphragme l’objectif de la lunette à 70mm. Tout ce passe comme si l’on utilisait une lunette de 70mm au grossissement minimum. Pour un télescope, le problème est plus grave. En dessous du grossissement minimum, l’œil vient diaphragmer le miroir primaire, mais le miroir secondaire est lui présent. Si à la limite, si on est tellement en dessous du grossissement minimum que votre œil diaphragme le miroir primaire jusqu'à la taille du secondaire, il n’y plus du tout de lumière atteignant le fond de votre œil. Le champ réel que l’on observe dans un instrument est égal au champ apparent de l’oculaire divisé par le grossissement.

Les principales formules d’oculaires :

On peut les classer en quatre catégories :
• simples
• universels
• grands champs
• champ ultra large

Les oculaires simples se composent d’une, deux ou trois lentilles.

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Huygens

Schéma de l’oculaire Huygens
C’est historiquement parlant, le premier oculaire à deux verres. Construit pour la première fois en 1703. Il a été conçu afin d’éliminer le très fort chromatisme perceptible dans les oculaires à une lentille utilisés jusqu’alors. Les deux lentilles sont plan-convexes. On les trouve sur les produits bon marché pour débutants. Ils ont un champ réduit : mois de 30° en général. C’est comme si vous observiez dans un trou de serrure, mais en plus la porte (ou le télescope) est instable. Il présente des soucis récurrents: reflets, chromatisme, distorsion de l’image, peu agréable à l’usage quelque soit les marques ou modèles.

Ramsden

Schéma de l’oculaire Ramsden
C’est une petite évolution de l’oculaire Huygens. La lentille de champ est remplacée par un ménisque concave- convexe, tandis que la lentille d’œil reste plan-convexe. Bien que les formules optiques des oculaires Huygens et Ramsden soient simples, les oculaires de longue focale donnent de très bons résultats dans l’axe pour des instruments à longue focale (F/D 15 ou plus).

Kellner

Schéma de l’oculaire
Une lentille de champ unique + un doublet collé comme lentille d’œil Kellner. Réalisé pour la première fois en 1849, c’est le premier oculaire à trois lentilles. Cela permet de mieux corriger les aberrations de d’augmenter de relief d’œil.

Il est proposé par Pentax. Meade, lui, en propose une variante très proche.

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En effet, les optiques sont traitées multicouches et présente de haut indice de qualité. Allié au type Kellner, ils présentent un champ supérieur à 40 °, agréable à l’usage, peu coûteux, des distorsions limitées. Restent cependant courbure de champ et astigmatisme.

Les oculaires universels :

Il s’agit d’oculaires polyvalents, convenant aussi bien au féru de planétaire qu’à l’amateur du ciel profond. Leur champ apparent, bien corrigé et confortable, varie entre 40 et 50°. L’offre est vaste, la qualité très bonne, le rapport qualité-prix excellent.

Plössl

Schéma de l’oculaire Plössl
4 lentilles et 4 surfaces air-verre, formé de deux doublets collés de taille et de courbure différentes C’est la formule la plus répandue sur le marché, car sa construction est assez simple et donne d’excellents résultats. Plusieurs fabricants ont réalisé d’excellent oculaires dérivés de cette formule (couramment 5, mais jusqu'à 7 lentilles)

Abbe ou Orthoscopique

Schéma de l’oculaire d’Abbe
Un triplet de champ collé et achromatique et une lentille d’œil plan convexe. Cet oculaire donne de très bons résultats (lunes, planètes et photos), mais son champ reste limité à 40 ou 45°. Sa formule optique à 4 lentilles est plus adaptée aux courtes focales.

Les oculaires à grand champ

Spécialement conçus pour les militaires dans un premier temps, diverses formules existent pour l’astronomie avec un champ qui varie entre 60 et 70 °. Un oculaire à grand champ est surtout apprécié pour le ciel profond et vision étendue et non pas pour le planétaire.

Erfle

Schéma de l’oculaire Erfle
C’est le premier véritable oculaire à grand champ (65 à 70°).

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Sa formule date tout de même de 1917, elle est restée secret militaire quelque temps. Des défauts caractérisent l’erfle comme le chromatisme et l’astigmatisme. Il y a peu d’erfle de haute qualité sur le marché.

Moins connu, mais souvent meilleur, voici le Köning :

Schéma de l’oculaire König
On trouve dans le commerce plusieurs oculaires dérivés de cette formule

Encore mieux que les précédents : les oculaires de Al Nagler. Le champ est de 65 °, bien corrigé au bord que les deux précédents. Meade a produit une copie conforme

Schéma du Meade Wide Angle

Les oculaires à champ ultra large :

Depuis 1982, Albert Nagler commercialise un nouvel oculaire grand champ qui porte son nom. Et fin 2007, Télé Vue propose l’Ethos, un oculaire au champ de 100°

Schéma du Nagler et Erfle (P101)

Nagler

Schéma de l’oculaire Nagler

Cette formule d’oculaire à 7 lentilles, a été mise au point par Televue en 1980. C’est une véritable révolution par la qualité de son image et par son champ (82°).

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Cette formule est fait de deux principaux groupes de lentille. Le premier se comporte comme une lentille de Barlow, augmentant ainsi le grossissement et le relief d'oeil, le second se comporte comme un oculaire à grand champ. Puis est apparue la formule Nagler type 2. Cette formule dérivée à 8 lentilles, rend l’oculaire Nagler plus confortable et plus compact. Elle permet d’être réalisée jusqu'à 20mm de focale. Depuis début 2000, on trouve encore un nouveau Nagler, il s'agit du type 5 de 31mm de focale. Cela donne un oculaire énorme (il y a des lentilles de 70mm de diamètre) et qui coûte une fortune!

Combien d’oculaires faut-il ?

Les instruments d’entrée de gamme (lunettes de 60, 115/900…) sont souvent livrés avec des oculaires de mauvaise qualité, alors que l’instrument n’est pas mauvais. Il suffit de changer ces oculaires par de meilleurs, et vous ne reconnaîtrez plus votre instrument. Si vous en avez la possibilité, n’hésitez par à changer le coulant 24,5 par un 31,75 qui vous permettra d’adapter de très bons oculaires (on garde ses oculaires lorsque l’on change de télescope). Il ne sert à rien d’avoir un télescope avec une optique superbe si vous y montez des oculaires de mauvaise qualité. N’oubliez pas que la qualité finale de l’image sera due au plus mauvais composant optique de votre télescope. Pour cette raison, il ne vaut mieux pas chercher à faire des économies sur les oculaires.

Il faut au moins deux oculaires, un premier donnant un grossissement proche du grossissement minimum pour l’observation du ciel profond. Un second permettra l’observation planétaire (grossissement 200 à 250 fois pour un 200mm de diamètre). Il peut être ensuite, utile de compléter ces deux oculaires par un troisième donnant un grossissement encore supérieur (300 à 400 fois) à ne sortir pour l’observation planétaire, que lorsque la turbulence est particulièrement faible. On pourra compléter cette gamme par un oculaire donnant un grossissement double du grossissement minimum pour l’observation du ciel profond sur des objets de petites tailles et plus brillants (galaxies vues par la tranche, amas globulaire ou nébuleuses planétaires

Exemple de choix d’oculaires pour un télescope de 200 mm à F/D 10.

Focale oculaire	Grossissement	Pupille de sortie	Utilisation
6	333	0.6	Planétaire par très faible turbulence
10	200	1	Planètaire
26	77	2.6	Ciel profond
55	36	5.6	Ciel profond, objets grands et faibles

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Ces deux oculaires font 20 mm de focale et donnent donc le même grossissement. Mais l’un est un Huygens, avec un champ apparent de 35°, comporte 2 lentilles, et coûte 30 €, tandis que l’autre est un Nagler type II, avec un champ apparent de 82°, comporte 8 lentilles et coûte près de 700 €.

Quels sont les meilleurs oculaires ?

Nous n’avons parlé que de formules optiques, et donc de conception. D’autres paramètres peuvent influer sur la qualité d’un oculaire, comme la précision de fabrication, la qualité du polissage et la matière des verres, les traitements anti-reflets… De toute manière, il ne faut pas poser cette question aux revendeurs. Ils vendent toujours du meilleur matériel que le concurrent. Le mieux est encore de faire son propre jugement en regardant dans différents oculaires (s’adresser aux clubs par exemple). Il existe des méthodes pratiques à réaliser chez le vendeur pour s’assurer de la qualité des oculaires vendus. On peut vous renseignez pour cela.

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Porteurs de lunettes et oculaires La cohabitation entre les oculaires et les porteurs de lunettes ne se passe pas toujours très bien. Cela dépend surtout du défaut optique du porteur de lunettes. La presbytie ne gène pas du tout (ce défaut concerne la vision de près, dans un oculaire on regarde à l’infini), il faut simplement retirer ses lunettes. De même, pour les myopes et hypermétropes, il vaut mieux retirer ses lunettes et faire la mise au point à sa vue. Vous aurez alors la même vision qu’une personne ne portant pas de lunettes. Le défaut le plus gênant est l’astigmatisme. Il faut impérativement garder ses verres correcteurs. Le choix des oculaires se portera donc préférentiellement sur des oculaires à grand relief d’œil, qui permettent de regarder sans enlever ses lunettes. Mais il est dommage de restreindre le choix d’oculaires, et notamment de ne plus pouvoir utiliser les oculaires à très grand champ qui ont un relief d’œil assez faible. La solution idéale pour les astigmates passe par les lentilles de contact, qui permettent de ne pas se restreindre sur le choix d’oculaires.

Les lentilles de Barlow

C’est un des accessoires les plus utiles. IL s’agit d’un achromat négatif , parfois d’un triplet (pour pallier au problème de chromasie), permettant de prolonger la focale du système optique, avec pour résultat une amplification du grossissement. La perte de lumière est très limitée grâce au traitements multicouches des optiques. Les réflexions parasites seront évitées si vous choisissez un Barlow avec une surface intérieure fileté anti-reflet et non lisse.
Avec ce modeste accessoire, vous pouvez doubler à petit prix le nombre de vos grossissements. Il doit être adapté à votre instrument et aux oculaires choisis.

Quel astronome êtes vous ?

Votre passion pour l’astronomie est-elle ?	Naissante Diletante Importante Dévorante
Vous cherchez un instrument…	Pour vous initier Evolutif Polyvalent Dédié à un domaine spécifique
Votre domaine de prédilection est	La Lune Les planètes Les nébuleuses, galaxies,… Varié
Votre budget ?	Moins de 200 € Moins de 1000 € Entre 1000 et 2000 € Plus de 2000 €
Vous observez d’où ?	Une grande ville Une ville La campagne N’importe où
Votre niveau astronomique ?	Basique Modéré Technique Très technique
Votre télescope doit être	Peu encombrant Facilement transportable en voiture Transportable en voiture A poste fixe
Quelle âge a l’observateur :	Moins de 12 ans Adolescent Adulte
Nombre potentiel de vos sorties d’observations	Occasionnel (moins de 5 par an) De temps en temps (moins de 10 par an) Régulièrement (au moins 1 fois par mois et plus)