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Quel télescope acheter et pour quel usage ?

Télescope RC400 sur une monture équatoriale Nova 120 Direct Drive de SkyVision.

La monture des télescopes (I)

Un instrument de qualité dédié à l'observation du ciel ou à l'astrophotographie doit idéalement reposer sur une monture offrant de bonnes qualités, c'est-à-dire solide, très stable et de bonne facture du fait que le grossissement amplifie les moindres vibrations et instabilités. Tapotez légèrement sur le trépied de votre télescope ou de votre appareil photo ou attendez de subir quelques rafales de vents et vous comprendrez rapidement l'utilité d'avoir une monture très stable et relativement lourde.

Si la stabilité peut-être incompatible avec une certaine idée de la portabilité, pour les amateurs qui ne disposent pas de coupole ou d'abri coulissant, il est avantageux de concilier les deux principes. Mais grâce aux webcams et aux appareils photos numériques vendus à des prix parfois très démocratiques, les amateurs pratiquent de plus en plus l'astrophotographie et ont malgré tout besoin d'une monture de précision.

Parmi les différentes montures adaptées à l'astronomie sur lesquelles nous reviendrons, la plus connue est la monture équatoriale. Voyons quelle est sa fonction et ses performances.

Compenser la rotation apparente du ciel

Nous avons déjà tous remarqué au cours d’une nuit que le ciel étoilé semble tourner autour de la Terre. La Grande Ourse est tantôt à l’horizontale et six heures plus tard elle se trouve dans une position verticale, mais toujours à la même distance ou déclinaison du pôle céleste. Il s’agit en réalité d’un mouvement apparent car il est bien évident que le ciel ne tourne pas ; toutes les étoiles sont « fixes » à l’échelle humaine car elles font partie de la Voie lactée. Au contraire, c’est la Terre qui tourne sur son axe en provoquant le cycle régulier du jour et de la nuit, induisant cette rotation apparente du ciel.

C'est pour compenser ce mouvement de rotation de la Terre et suivre la course des astres sans contrainte que la monture équatoriale a été inventée. Comme le schéma ci-dessous le montre, en orientant l'axe horaire vers le pôle céleste (près de l'étoile Polaire dans l'hémisphère Nord) et en l'inclinant jusqu'à la latitude du lieu (env. 50° pour Bruxelles par exemple), on place la monture parallèlement à l'axe de rotation de la Terre. Il suffit ensuite de la faire tourner autour de l'axe horaire mais dans le sens opposé à celui de la Terre pour suivre automatiquement le mouvement des astres. L'axe de déclinaison sert à rattraper d'éventuelles dérives de l'entraînement.

Vidéos de la rotation du ciel (sur YouTube)

Texas - Australie - Malaysie - Namibie - Japon - Chili (ESO)

A gauche, une image du pôle Nord céleste enregistrée avec un objectif grand-angle de 35 mm f/5.6 par Thomas Jäger. Pose de deux heures sur film Fuji Super HG-400. L'appareil photo posé sur un trépied ne suivait pas le mouvement des étoiles mais subissait en revanche l'effet de la rotation de la Terre. A droite, les principaux axes d'une monture équatoriale allemande de type Vixen GP. Voir le texte pour les explications.

Le système de coordonnées équatoriales

Le système de coordonnées équatoriales vous paraîtra de prime abord très sophistiqué; les axes "ne tournent pas" comme il faut et vous ne pouvez pas jouer avec le tube optique comme vous voulez pour viser un objet céleste. Mais vous apprendre vite à "maîtriser la bête".

Ce système exploite en fait une projection imaginaire du système de coordonnée sphérique (angulaire) que nous utilisons sur Terre en géographie. Ce maillage de la voûte céleste est calqué sur le grand cercle de l'équateur et des cercles des longitudes. Il prend pour référence polaire la position du pôle céleste proche de l'étoile polaire dans l'hémisphère Nord et de la Croix du sud dans l'hémisphère Sud. Au cours de la nuit le ciel étoilé tourne lentement autour du pôle céleste en raison de la rotation de la Terre auquel s'ajoute un lent mouvement de précession gravitationnelle.

A l'image de l'équateur terrestre, l'équateur céleste trace un grand cercle de 360° qui passe par la constellation d'Orion, divisant la sphère céleste en deux hémisphères. Comme l'équateur terrestre, les parallèles commencent à 0° à l'équateur puis remontent graduellement pour atteindre 90° aux pôles.

En astronomie, ces parallèles à l'équateur céleste s'appellent les cercles de déclinaison (DEC. ou δ) et, comme sur Terre, ils déterminent également les distances angulaires, mais ici d'un objet céleste par rapport à l'équateur céleste.

Ces distances sont exprimées en degrés, minutes et secondes d'arc. Il y a 60 secondes d'arc dans une minute d'arc et 60 minutes d'arc dans un degré.

A gauche, positions de la Grande Ourse et de la petite Ourse par rapport au pôle Nord céleste situé à 46" de l'étoile Polaire (Polaris). Photo réalisée avec un APN Nikon D7000, exposition de 15 secondes sans entraînement à 800 ISO. L'horizon lumineux est provoqué par les lumières de la ville d'Arlon située à 5 km. A droite, le système de coordonnées équatoriales est une projection sur la voûte céleste (virtuelle) du système de coordonnées angulaires utilisé sur Terre. Il est calqué sur le grand cercle de l'équateur (déclinaison) et des cercles des longitudes ou méridiens (ascension droite). Ce système sert également d'horloge sidérale. Documents T.Lombry.

Par convention les déclinaisons situées au nord de l'équateur céleste sont positives et négatives dans l'autre hémisphère.

Perpendiculairement à la déclinaison, les astronomes ont tracé l'équivalent des méridiens terrestres (cercles de longitudes) que l'on appelle les cercles d'ascension droite (A.D. ou α). A l'image des méridiens terrestres ils sont divisés en 24 heures représentant chacun un angle de 15° (ou 1 heure) afin de couvrir les 360° de la sphère céleste.

Les coordonnées d'ascension droite sont également divisées en minutes et secondes d'arc, chaque heure contenant 60 minutes d'arc et chaque minute d'arc étant divisée en 60 secondes d'arc. Mais cette notation sexagésimale étant un peu abstraite et étant habituer à manipuler la notion d'heure, les astronomes préfèrent utiliser le temps pour décrire une ascension droite d'où le terme d'axe horaire parfois utilisé. On préfère alors considérer que M42 par exemple se situe à 5h30 d'ascension droite plutôt qu'à 80° d'azimut.

Il est avantageux d'utiliser ce système horaire car il permet d'évaluer le temps qu'il reste à une étoile pour atteindre le méridien sud. Ce méridien représente une ligne nord-sud particulière posée arbitrairement sur l'équateur céleste dans la constellation des Poissons. En ce point de coordonnées l'axe d'ascension droite indique 00h00m00s. C'est le point de référence de l'équinoxe vernal où l'écliptique traverse l'équateur céleste. A partir de ce point "zéro", tout autre endroit de la voûte céleste peut facilement être calculé et il est facile de trouver un objet célestes en reportant ses coordonnées équatoriales sur les cercles de coordonnées d'un télescope.

Les coordonnées fixées sur l'axe horaire et l'axe de déclinaison d'une monture équatoriale ou altazimutale permettent donc de localiser les objets célestes à partir de leurs coordonnées équatoriales. Vous pouvez ainsi choisir un objet sur une carte céleste et reporter ses coordonnées sur les axes d'ascension droite et de déclinaison pour trouver facilement le sujet que vous convoitez.

N'oubliez toutefois pas que le ciel "tourne" sur lui-même et qu'il vous faudra certainement déplacer votre instrument autour de l'axe horaire pour rattraper l'objet qui s'est déplacé au cours de la nuit. Mais en aucun cas vous ne devriez déplacer l'axe de déclinaison si la mise en station par rapport au pôle céleste a été effectuée avec précision.

Prochain chapitre

Les différents types de montures

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