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Observer le ciel

Couverture du livre "J'observe le ciel et l'espace" de Gallimard, coll. Mes premières découvertes

Document Gallimard.

Où, quand, et comment observer le ciel ?

L'astronomie est un magnifique passe-temps qui te permet de t'évader dans l'espace pendant tes temps libres et d'observer des étoiles multicolores étincellantes, des planètes annelées comme Saturne, le croissant de Vénus, les taches solaires, les innombrables cratères de la Lune, les étoiles filantes ou encore les galaxies. 

Tout ce qu'il te faut c'est une lunette astronomique ou un télescope ou encore quelques beaux livres ou des logiciels éducatifs richement illustrés. En fait il te faudrait les deux : une lunette pour observer le ciel et quelques livres ou logiciels pour en apprendre plus sur les astres que tu observes. Nous allons en reparler, mais avant tout il y a quelques règles à respecter si tu souhaites observer le ciel dans de bonnes conditions et profiter au maximum de ta soirée.

Pour observer le ciel tu dois avant tout te préparer, savoir quelles sont les étoiles ou les planètes visibles durant la nuit, à quel endroit les chercher et avec quel instrument tu peux les observer. Voyons tout ceci en détail. Pour t'aider tu peux consulter les Ephémérides dans le menu de gauche.

1°. Où observer le ciel ?

Tu as déjà remarqué que durant la nuit la lumière éblouit et qu'il faut du temps ensuite pour voir de nouveau dans l'obscurité. Pour observer le ciel et bien voir les astres peu lumineux, tu dois rester dans l'obscurité au moins 5 ou 10 minutes afin que tes yeux deviennent plus sensibles aux faibles lumières. Si tu utilises une lampe de poche, recouvre l'objectif avec un filtre rouge pour éviter qu'elle ne t'éblouisse durant la nuit. Sinon tu devras de nouveau attendre plusieurs minutes pour bien voir le ciel.

Durant et après la panne générale dy 14 août 2003 qui priva la ville de Toronto au Canada d'électricité.

Malheureusement beaucoup d'endroits sont éclairés en commençant par les lieux proches des habitations. Il faut donc soit éteindre toutes ces lumières, ce qui est souvent impossible, soit t'éloigner de plusieurs kilomètres de tout éclairage et te placer dans un endroit bien sombre, au milieu d'un champ ou sur un chemin désert où ne passe aucune voiture. Là tu verras beaucoup plus d'étoiles.

Bien sûr comme il fait nuit, pour ta sécurité tu dois y aller en compagnie d'un adulte qui pourra t'aider à retrouver ton chemin et reconnaître les étoiles. Prends également un GSM.

Pense aussi à te vêtir chaudement si tu observes le ciel durant la nuit. Dans nos pays tempérés il gèle souvent la nuit entre novembre et avril.

Prends une lampe de poche munie d'un filtre rouge, une carte ou un petit atlas du ciel qui t'aidera à reconnaître les constellations et les objets familiers à observer.

Si tu as un instrument, une paire de jumelles, une longue-vue, une petite lunette ou un télescope, demande à un membre de ta famille de t'accompagner sur le terrain car tout ce matériel devient vite encombrant et assez lourd. Et puis à deux ou plusieurs c'est tout de même plus amusant !

Si tu vas sur le lieu d'observation en voiture, il est également utile d'emmener avec toi une ou deux chaises pliables, quelques friandises et des boissons chaudes pour te réconforter car au bout d'une ou deux heure, tu auras peut-être faim ou envie de t'asseoir.

La comète Bradfield (24 mars 2004) au crépuscule.

Une fois sur le terrain, rappelle-toi que dans l'hémisphère Nord les astres se lèvent à l'est, passent au sud pour aller se coucher à l'ouest, comme le Soleil ou la Lune. Regarde surtout du côté sud, car c'est l'endoit où les astres montent le plus haut dans le ciel, on l'appelle le méridien Sud.

Plus les astres sont hauts plus le ciel sera sombre et plus tu verras d'étoiles et d'objets intéressants (satellites artificiels, étoiles filantes, Voie Lactée, etc). En revanche, près de l'horizon tu ne verras qu'un halo lumineux orangé émis par la lumière des routes et l'éclairage de la ville. C'est pourquoi tu dois t'écarter le plus loin possible de ces lumières car elles t'empêchent d'observer le ciel. On dit que ces lumières "polluent" le ciel comme le gaz carbonique et les fumées d'usines polluent l'air.

2°. Quand observer le ciel ?

Tu dois d'abord te poser plusieurs questions : que veux-tu observer, à quelle heure et à quelle époque de l'année ? Première chose évidente pour faire de l'astronomie, il faut un ciel clair avec très peu de nuages, sans brume ni brouillard. Si l'herbe est mouillée par exemple en fin de journée et qu'il fait assez froid, il risque d'y avoir de la brume durant la nuit et tu ne pourras pas facilement voir les étoiles.

Avec le Soleil c'est plus facile. Si tu peux l'observer à toute heure de la journée, l'idéal est de l'observer durant l'heure de midi car son image sera peu perturbée par la turbulence, la lumière du Soleil traversant une couche plus mince de l'atmosphère que le matin ou le soir. Il brille également beaucoup plus fort à midi et donne des images plus contrastées.

Pour observer la Lune, les planètes, les étoiles ou les galaxies il faut attendre la nuit. En réalité ces astres brillent aussi durant la journée mais le Soleil est tellement brillant dans le ciel que tu ne les vois plus.

Sous nos latitudes il est préférable d'observer le ciel en hiver, lorsque le temps est sec et bien froid car le ciel est souvent plus limpide qu'en été. De plus il fait nuit très tôt, vers 17h et le matin il peut encore faire nuit à 8h. En hiver tu as donc l'occasion d'observer le ciel beaucoup plus longtemps, avant d'aller coucher ou tôt le matin ainsi que durant le weekend ou les vacances.

Profite de l'hiver car c'est durant cette saison que tu pourras observer les plus belles constellations : Orion, la Lyre, le Cygne, le Scorpion sans parler des constellations qui sont toujours visibles comme la Grande Ourse ou Cassiopée ainsi que des amas d'étoiles connus comme les Pléiades M45, Praesepe M44, l'amas globulaire d'Hercule M13, la Grande nébuleuse d'Orion M42 ou encore la galaxie d'Andromède M31. Voilà autant d'objets à observer qui te donneront une bonne raison d'acheter un atlas des constellations. Nous reviendrons plus loin sur les constellations et tous les astres qui peuplent l'univers.

3°. Quel matériel utiliser ?

Observation d'une éclipse de Lune.

A l'oeil nu tu peux observer les étoiles et les constellations et c'est aussi la seule manière d'apprendre à les reconnaître en comparant ce que tu vois avec les cartes d'un bon atlas. Tu pourras également observer les étoiles filantes (les météores), les satellites artificiels, les éclipses lunaires (ou solaire) comme celle présentée à droite, les aurores polaires, les différentes phases de la Lune et éventuellement les photographier.

Mais si tu veux observer les cratères de la Lune, les planètes ou les nébuleuses tu dois utiliser un instrument d'astronomie qui te permettra d'agrandir l'image des objets, comme le fait le téléobjectif d'un appareil photo.

Tu as le choix entre 3 types d'instruments : la paire de jumelles, la lunette astronomique ou le télescope

Au plus l'objectif (la lentille ou le miroir) de l'instrument est grand au plus il sera lumineux et au plus l'image sera brillante. Il faut aussi que sa distance focale, sa longueur, soit assez longue si tu veux un grossissement important. C'est surtout important pour observer les détails, les cratères de la Lune par exemple, les planètes ou les petites galaxies.

Une paire de jumelles 10x50 grossit 10x et dispose d'un objectif de 50 mm de diamètre. C'est l'idéal pour commencer; d'autant plus que tu peux également l'utiliser pour observer la nature. Lorsque tu observes un objet dans une paire de jumelles, je te conseille de poser tes coudes sur une table ou d'appuyer les jumelles contre un mur ou un arbre sinon tu risques de bouger et d'avoir des difficulter pour centrer et observer l'objet. Tu peux aussi installer les jumelles sur un trépied au moyen d'un adaptateur; ainsi il n'y aura aucun risque de bouger et tu pourras observer le ciel dans de très bonnes conditions.

Le diamètre, la focale et le grossissement

Le chiffre indiqué sur un oculaire exprime sa longueur focale, par exemple 10 signifie 10 mm de focale. Si tu divises la longueur focale de l'objectif d'une lunette ou d'un télescope par la focale de l'oculaire, tu connaîtras le grossissement..

Exemple : un télescope utilise un miroir de 900 mm de focale et tu veux utiliser un oculaire de 10 mm de focale. Cela donne un grossissement de 900 / 10 = 90x.

Sur les jumelles le premier chiffre indique le grossissement, le second le diamètre de l'objectif en mm. 

Exemple : des jumelles 7x50 grossissent 7x et l'objectif mesure 50 mm de diamètre.

Avec les lunettes ou les télescopes on indique le diamètre de l'objectif en mm et le rapport focal (la longueur focale divisée par le diamètre de l'objectif). 

Exemple : une lunette de 80 mm f/10 signifie un diamètre de 80 mm et un rapport focal de f/D=10 soit une focale de 80x10 = 800 mm ou 0.8 m de focale.

Etant donné que le grossissement des jumelles est souvent très faible (10x dans notre exemple), tu pourras observer de vastes champs d'étoiles, même plus étendus que ceux que tu verrais dans une petite lunette de 60 mm. En effet, la lunette grossira plus fort ce qui réduira le champ de vision. 

Une paire de jumelles est donc idéale pour observer de vastes régions du ciel et idéalement dans un endroit très dégagé, comme au sommet des montagnes, dans les Alpes par exemple, dans un désert ou une île bien à l'abri de toute lumière. Ainsi, alors qu'en ville il est impossible de voir la Voie Lactée en plein été en raison de la pollution lumineuse, dans les Alpes, dans le Val d'Aoste par exemple vers 1500 ou 2000m d'altitude, tu vois autant d'étoiles ou presque que sur les photographies. C'est un spectacle vraiment magnifique pour lesquelles des jumelles sont tout ce qu'il te faut. Penses-y pour tes vacances !

En revanche, les jumelles ayant un petit diamètre, l'image des astres restera très petite. Si l'astronomie te passionne, l'observation des planètes ou des galaxies, je te suggère de remplacer tes jumelles par un instrument de plus grand diamètre et de plus longue focale. Tu as le choix entre la lunette astronomique et le télescope.

La lunette astronomique est constituée d'un objectif constitué de lentilles dont le but est de collecter la lumière et la concentrer vers l'oculaire qui assure le grossissement. Plus la longueur focale de l'objectif est grande, plus il sera facile d'agrandir l'image et plus l'oculaire est de courte focale, plus le grossissement est élevé.

Les trois grandes familles d'instruments astronomiques : de gauche à droite, la lunette astronomique (réfracteur), le télescope de Newton (réflecteur) et le télescope Schmidt-Cassegrain (catadioptrique). Clique sur les images pour les agrandir.

Pour débuter, je te conseille d'acheter une petite lunette de 60 mm ou de 80 mm de diamètre et de 500 à 900 mm de focale. Tu peux également utiliser une longue-vue terrestre ("spotting scope") mais en général sa focale est assez courte et elle coûte assez cher. Elle est surtout destinée à l'observation de la nature.

Les plus grandes ou les plus puissantes lunettes astronomiques utilisent 3 ou 4 lentilles différentes pour donner une meilleure image. Malheureusement, à diamètre égal, elles coûtent beaucoup plus chers que les télescopes et très peu d'amateurs peuvent se les offrir. Tu devras donc limiter tes désirs et choisir un diamètre plus petit, en fonction de ton budget.

Enfin il y a le télescope. Le modèle le plus simple est celui inventé par Newton il y a 400 ans, peu de temps après la lunette de Galilée. Cet instrument est constitué d'un miroir principal concave qui réfléchit la lumière vers un second miroir plan placé au sommet de l'ouverture et qui la réfléchit vers l'oculaire situé sur le côté du tube. Tu peux donc observer debout, l'oculaire se trouvant à la hauteur des yeux. Certains modèles ne sont pas plus chers que les lunettes astronomiques mais à diamètre égal, la lunette donne toujours une image plus petite et plus nette que le télescope.

Il existe d'autres types de télescopes, comme le célèbre Schmidt-Cassegrain ou Maksutov-Cassegrain qui te permet d'observer le ciel dans le prolongement du télescope, un trou ayant été percé dans le miroir primaire pour y placer l'oculaire. Les principales marques qui ne sont pas trop chères sont Celestron, Intes-Micro, Kepler, Meade, Perl et Vixen.

Faut-il acheter une lunette ou un télescope ? Les deux instruments sont équivalents mais les amateurs choisissent en général un télescope car au-delà de 100 mm de diamètre, une lunette astronomique coûte vraiment très cher, parfois 5 fois le prix d'un télescope ayant le même diamètre !

A lire : Quel type de télescope peut-on offrir à un enfant ?

Des lunettes astronomiques à moins de 100 € (sur le blog)

Le Galileoscope : une lunette de 50 mm pour 40 €

De gauche à droite, une lunette Orion de 60 mm f/15 similaire à celle proposée par Meade (150€), une lunette Kepler ou Konus de 120 mm f/8 (960€), un télescope de Newton de 115/900 mm Kepler fixé sur une monture équatoriale allemande standard munie de flexibles souples (460€), un télescope Dobsonien Kepler de 200 mm f/6 manuel (640€) et un Schmidt-Newton APM Sky-Watcher de 150 mm f/6.7 (1000€). Tous ces instruments sont des modèles d'entrée de gamme d'une qualité optique et mécanique très moyenne.

Si tu as moins de 12 ans, une lunette de 60 à 80 mm de diamètre est un bon achat. Elle permet déjà d'observer la Lune, les étoiles et les principales planètes. Si tu es plus âgé(e) tu peux acheter un télescope de Newton de 110 à 150 mm de diamètre équipé d'une monture équatoriale. Pour un prix parfois inférieur tu peux également acheter un petit Dobsonien (il ressemble au télescope de Newton) de 150 à 200 mm de diamètre.

Je te conseille toutefois d'attendre quelques années avant d'investir dans une lunette de plus de 100 mm de diamètre ou dans un télescope de 200 mm et plus, histoire de voir si dans 5 ou 10 ans tu te passionnes toujours pour l'astronomie. Ces modèles de plus grand diamètre sont également beaucoup plus chers et sont plus encombrants que les modèles d'entrée de gamme, car ils sont souvent de meilleure qualité, équipés d'accessoires - notamment pour l'astrophotographie - et d'un système de guidage automatique. Ces instruments sont aussi assez grands (2 mètres) et lourds (plus de 30 kg) et sont plus adaptés aux adultes.

Enfin il te faut des oculaires pour réaliser le grossissement et agrandir l'image formée par l'objectif. Achète trois oculaires. Au moins un oculaire de longue focale pour observer les vastes champs d'étoiles (oculaire de 32, 40 ou 50 mm de focale) et un oculaire de courte focale, entre 8 et 6 mm. Il te permettra de grossir entre 90 et 150x en fonction de la longueur focale. Tu peux aussi acheter un oculaire de focale intermédiaire, entre 25 et 10 mm de focale. L'essentiel est d'avoir trois oculaires offrant un grossissement progressif tout en restant lumineux et offrant un champ apparent assez étendu (entre 50 et 70° voire plus). Tu peux aussi remplacer un oculaire par une lentille de Barlow mais tu risques de dépasser le grossissement pratique maximum. Ainsi équipé, tu pourras conserver ces oculaires toute la vie si tu en prends soin.

En théorie, on dit qu'un oculaire ne doit jamais grossir plus de 2x le diamètre de l'objectif exprimé en millimètre, soit 120x pour une lunette de 60 mm, quelle que soit la longueur focale. Si tu utilises un grossissement plus fort, l'image va devenir très sombre et tu ne verras pas plus de détails en raison du faible contraste de la plupart des objets du ciel. Il y a même beaucoup de chances que tu reviennes toi-même à l'oculaire qui grossit 1.5x le diamètre de l'objectif exprimé en millimètre, soit 90x ce qui correspond à l'oculaire de 6 mm pour une lunette de 60 mm f/9 (540 mm de focale). Evite donc les publicités qui ventent des grossissements de 400x pour une lunette de 60 mm ! C'est de l'escroquerie et ce vendeur là ne connaît rien en astronomie. Consulte plutôt un spécialiste qui ne vend que du matériel astronomique. Au moins lui sait de quoi il parle ! (voir mes 1001 liens, rubrique Manufacturers).

Que puis-je observer avec un télescope ?

La lunette ou le télescope permet d'observer les cratères et les montagnes sur la Lune, les taches solaires (avec un filtre solaire Mylar), les bandes de nuages sombres qui entourent Jupiter ainsi que ses quatre satellites, les anneaux de Saturne et le croissant de Vénus. Rien que ces quelques phénomènes retiendront toute ton attention durant des heures.

Les astres tels qu'on peut les observer dans une lunette de 50 mm f/10 grossissant 50x

Avec un peu d'habitude, tu découvriras le croissant de Mercure, Uranus, Neptune, les étoiles doubles et multiples (epsilon de la Lyrae, le Trapèze d'Orion, Beta Cygni), les étoiles variables dont la luminosité varie au cours du temps (Delta Céphéide, Algol, Betelgeuse, Mira Ceti), les nébuleuses (M42, M57, M27), quelques galaxies (M31, M33, M51, M81), les amas ouverts (M45, M44) et les amas globulaires (M13, M92, Omega Centaure) sans oublier les étoiles de la Voie Lactée. Bref, il y a beaucoup d'objets très intéressants à observer dans le ciel !

Voici à quoi ressemble Jupiter grossit environ 200 fois dans un télescope de 127 mm diamètre f/10 équipé d'une lentille de Barlow 2x. Les points brillants qui ressemblent à des étoiles sont ses quatre principaux satellites. Ils sont presque aussi grands que la Lune. De gauche à droite : Ganymède, Europe qui passe en transit sur le disque, Io et Callisto.

La monture équatoriale

Si tu observes une étoile ou une planète dans une lunette installée sur un trépied, tu constateras qu'elle se déplace doucement jusqu'à quitter le champ de l'oculaire au bout de quelques dizaines de secondes à fort grossissement. Pour éviter ce lent déplacement et conserver l'astre au centre du champ, il faut annuler, compenser ce mouvement de filé. Ce mouvement correspond en fait à la rotation de la Terre sur elle-même donnant l'impression au fil des heures que les étoiles tournent autour de l'étoile Polaire comme le montre bien l'image ci-dessous.

Document Jager.

Avec une monture équatoriale, il suffit de faire tourner l'instrument autour de l'axe dite d'ascension droite pour conserver l'astre au centre du champ. C'est encore plus facile lorsque cet axe est muni d'un petit moteur d'entraînement; dans ce cas l'astre reste automatiquement au centre de l'oculaire. C'est une option très utile qu'utilise tous les astronomes amateurs et que tu apprendras vite à apprécier ! 

Il existe une autre solution, de plus en plus répandue, c'est la monture altazimutale, une sorte de fourche à un ou deux bras placée sur une base horizontale sur laquelle est posée le télescope et qui est pilotée par un système électronique qui assure la même fonction. Cette solution est souvent plus chère en raison de l'installation du système Goto électronique.

Pour en savoir plus sur les lunettes, les télescopes et les oculaires, je te conseille de prendre contact avec un club d'astronomie proche de chez toi ou de demander à un revendeur de te faire une démonstration des possibilités offertes par les différents instruments qui t'intéressent. Tu peux également poser des questions sur Internet, sur les groupes de discussions (forums) tel que fr.science.astronomie.amateur (questions pratiques sur les télescopes, etc) ou encore sur l'un des forums de Futura-Sciences pour en citer un parmi d'autres.

Prochain chapitre

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NB. Les auteurs des illustrations ne sont pas mentionnés dans ce dossier pour simplifier la lecture. Mis à part une poignée d'illustrations personnelles, la plupart des documents proviennent de sources extérieures. Beaucoup sont déjà citées dans les autres dossiers de ce site. Mais le cas échéant, si vous souhaitez connaître l'auteur de certaines images, veuillez me contacter par email.


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