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Quel télescope acheter et pour quel usage ? Les
caractéristiques optiques Le contraste Le contraste se définit comme la différence de lumination entre les zones claires et sombres d’un sujet. Un contraste élevé présente peu de nuances de gris mais les tonalités sont très saturées. Un contraste élevé est nécessaire pour faire ressortir les détails sur des sujets de faible contraste telles que les surfaces planétaires, l’anneau de Saturne ou les nébuleuses pâles et très étendues. La Lune par exemple est un sujet qui présente à la fois des zones très contrastées et des surfaces à très faible contraste.
De par leur conception, les télescopes newtoniens et catadioptriques présentent une obstruction centrale significative qui réduit sensiblement le contraste des images. Si vous comparez l’image de la Lune ou d’une nébuleuse observée dans une lunette astronomique à celle observée dans un télescope, vous constaterez que la première image est plus contrastée et même légèrement plus petite. Dans une lunette astronomique, le piqué est meilleur et globalement l’image est plus nette, elle est plus belle que dans un télescope, même de diamètre supérieur et de rapport focal plus petit car la lunette n'est aps obstruée. En réalité la perte de contraste devient significative au-delà d’une obstruction de 25% du diamètre du miroir, ce qui correspond à 6.25% de sa surface. Certains catadioptriques dépassent cette valeur de 50%. En
général ce facteur n’est pas limitatif car ce sont souvent les
conditions d’observations et les turbulences qui limitent la qualité
des images les plus fines et le contraste du sujet. De
manière générale et par ordre décroissant d’importance, le contraste
est conditionné par les facteurs instrumentaux suivants : la qualité de
l’optique, la collimation, la mise au point, la protection contre les
reflets internes et l’obstruction centrale. A
consulter : Choisir un site d'observation astronomique La
pupille de sortie La pupille de sortie d'un télescope (exprimée en millimètres) représente le diamètre du faisceau de lumière qui sort du l’oculaire.
Si vous observez un objet brillant ponctuel correctement mis au point, il apparaît sous la forme d'un cône de lumière sortant de l'oculaire. Il est délimité par le bord du champ. Son diamètre se calcule en divisant l'ouverture du
télescope (exprimée en millimètres) par le grossissement de l'oculaire.
Ainsi pour un télescope de 200 mm utilisant un oculaire de 20 mm de
focale, offrant un grossissement de 100 fois, la pupille de sortie est de (200/100)
soit 2mm. Une autre
manière de calculer cette valeur est de diviser la longueur focale de
l'oculaire (exprimée en millimètres) par le rapport focal du télescope
(dans notre exemple il s’agit d’un télescope ouvert à f/10, soit
20/10 = 2 mm). La luminosité s'exprime par la pupille de sortie; au plus la pupille de sortie est grande, au plus votre oeil recevra de lumière. C'est la raison pour laquelle si vous utilisez de forts grossissements l'image devient sombre et inconfortable. D'un autre côté, pour un oculaire donné, quelle que soit l'ouverture du télescope le diamètre de la pupille de sortie est constant. Sa taille ne varie qu'en fonction du rapport d'ouverture, augmentant à mesure que le rapport focal f/ diminue (avec les télescopes rapides). Pour observer ou photographier le ciel dans de bonnes conditions, il est important que le bord du champ soit net et c'est ici qu'intervient le diaphragme placé au fond de l'oculaire. Si le bord du champ s'estompe votre système oculaire présente du vignettage en raison d'une mauvaise correction des rayons divergents.
Le
grossissement Bien
qu’il soit mis en évidence dans tous les dépliants publicitaires, le
grossissement est l’un des facteurs les moins importants à prendre en
considération lorsque vous achetez un instrument astronomique. La
puissance ou grossissement d’un télescope est défini comme le rapport
entre le système optique constitué par l’objectif et ses accessoires
et l’oculaire que vous utilisez. Il se calcule en divisant la longueur
focale de l’objectif (exprimé en mm) par la distance
focale de l’oculaire (exprimée en mm). Il est donc facile de
comprendre qu’en changeant un oculaire par un modèle de plus longue ou
plus courte focale, vous diminuez ou augmentez le grossissement du télescope. L’avantage
des oculaires est leur variété. Ils sont
interchangeables et s’adaptent facilement à une grande diversité
de sujets et d’applications. Ils disposent d Parmi
les facteurs à considérer en achetant un oculaire, il faut savoir
qu’un télescope, comme tout système obéissant aux lois de
l’optique, présence un grossissement maximum praticable d’environ 2
fois le diamètre de l’instrument exprimé en millimètres (ou 50x le
diamètre exprimé en pouces). Pour un télescope de 200 mm d’ouverture,
ce grossissement maximum praticable est de 2 x 200 = 400x. Dans des
conditions normales d’observation, au-delà de ce grossissement
l’image ne présentera plus de détails supplémentaires et perdra même
ses qualités. Cette
limite s’explique du fait qu’à mesure que la puissance augmente,
l'acuité et la quantité de détails visibles diminuent. Les
grossissements plus élevés, s’ils ne sont pas inutiles doivent être réservés
aux rares occasions où le ciel est vraiment limpide, noir d’encre et
l’atmosphère calme ou dans les sites d’altitude ou désertiques où
vous pouvez pousser l’instrument jusqu’à ses limites. Les plus forts
grossissements seront utilisés pour étudier les étoiles doubles, les
structures planétaires ou les détails de la surface lunaire. En aucun
cas vous devez les utiliser pour observer le ciel profond car non
seulement leur champ de vision est souvent réduit à une peau de chagrin
mais l’image perd aussi de son contraste. Ne
croyez donc pas les publicités qui ventent des grossissements de 400x
pour un télescope newtonien de 115 mm de diamètre. En réalité vous
devrez vous contenter d’un grossissement de 2x115 = 230x maximum. Et il
s’agit encore d’une valeur limite car dans nos contrées polluées par
la lumière vous allez probablement être déçu par le résulat.
De manière générale, si vous habitez dans une région urbaine ou dans une banlieue proche de la campagne, il est plus raisonnable de se limiter à un grossissement maximum voisin de 1.5 fois le diamètre de l’objectif exprimé en millimètres, soit environ 172x pour un télescope de 115 mm d’ouverture et 450x pour un télescope de 300 mm d'ouverture. En utilisant un grossissement inférieur aux valeurs maximales théoriques, vous constaterez que les images seront beaucoup plus lumineuses et restent détaillées. L’oculaire offrant une plus longue focale, il présentera aussi un champ apparent plus étendu et un relief oculaire plus agréable, vous donnant globalement plus de plaisir à observer qu’un oculaire très puissant mais dont l’image est sombre et parfois difficile à saisir dans de bonnes conditions. Notons également qu’il faut toujours choisir ses oculaires non seulement par grossissement croissant mais surtout par champ réel croissant. Il est inutile en effet d’avoir un oculaire Plössl grossissant 100x offrant un champ réel de 50’ et un oculaire grand-angle grossissant 150x qui couvre de par sa conception un champ réel aussi étendu. Il est évident que vous allez toujours observer le ciel avec l’oculaire le plus puissant offrant le plus grand champ car vous verrez beaucoup plus d’étoiles faibles. Enfin, les oculaires trop faibles sont également inutiles. En-deçà d’environ 3x le diamètre du télescope exprimé en centimètres, la surface couverte par le miroir secondaire devient significative et peut apparaître au centre de l’oculaire sous la forme d’une tâche sombre disgracieuse. C’est surtout valable pour les télescopes newtoniens et catadioptriques. Calcul de la clarté d'un système optique Imaginons que vous deviez choisir entre deux télescopes (T1 et T2) offrant des diamètres et des rapports d'ouverture différents et choisir entre deux oculaires. Vous voulez savoir quel est le système optique le plus lumineux. Le facteur de brillance relative Br = (FD1 / FD2)2 / (G1 / G2)2 avec FD le rapport d'ouverture (f/) du télescope et G le grossissement oculaire. Ex.1: deux télescopes ouverts à f/10 ayant le même oculaire mais le 2eme télescope présente un plus grand diamètre T1 : 200 mm f/10 équipé d'un oculaire de 20 mm, grossissement oculaire G1 = 100x (soit 200x10/20) T2 : 250 mm f/10 équipé d'un oculaire de 20 mm, grossissement oculaire G2 = 125x (soit 250x10/20) Br = (10 / 10)2 / (100 / 125)2 = 1 / 0.64 = 1.56 A rapport focal identique, le 1er télescope (T1) est 1.56 fois plus lumineux que le second (T2) car il utilise un oculaire moins puissant. Le diamètre du télescope ne joue aucun rôle. Ex.2: deux télescopes ouverts à f/10 ayant le même oculaire mais le 2eme télescope présente un plus grand diamètre T1 : 100 mm f/10 équipé d'un oculaire de 20 mm, grossissement oculaire G1 = 50x T2 : 300 mm f/10 équipé d'un oculaire de 60 mm, grossissement oculaire G2 = 50x Br = (10 / 10)2 / (50 / 50)2 = 1 / 1 = 1 A rapport focal et grossissement identiques, la clarté offerte par les deux télescopes est identique. Le diamètre du télescope ne joue aucun rôle. Il n'intervient que dans la résolution de l'image. Ex.3: mêmes oculaires mais cette fois le 2eme télescope présente un rapport focal nettement plus court T1 : 115 mm f/10 équipé d'un oculaire de 10 mm, grossissement oculaire G1 = 115x T2 : 115 mm f/4 équipé d'un oculaire de 20 mm, grossissement oculaire G2 = 23x Br = (10 / 4)2 / (115 / 23)2 = 6.24 / 25 = 0.25 ou 1/0.25 soit 4 en faveur du second télescope A diamètre constant, en choissant un télescope de grande ouverture relative et en l'utilisant avec un oculaire de faible puissance, le deuxième télescope devient 4 fois plus lumineux que le premier. Ex.4: deux télescopes différents, le 2eme est plus grand et utilise un oculaire de faible puissance T1 : un 200 mm f/6 équipé d'un oculaire de 10 mm, grossissement oculaire G1 = 120x T2 : un 250 mm f/8 équipé d'un oculaire de 20 mm, grossissement oculaire G2 = 100x Br = (6 / 8)2 / (120 / 100)2 = 0.56 / 1.09 = 0.51 soit (1/0.51)=1.9 en faveur du second. Le deuxième télescope est 1.9 fois plus lumineux que le premier car bien qu'il utilise un rapport focal plus élevé (et donne en théorie une image plus sombre), son oculaire est moins puissant et donne une image plus lumineuse. A
consulter : How
to select an eyepiece ? Le champ visuel
Le
champ visuel représente l’étendue du ciel capturée par l’oculaire
du télescope. Les constructeurs mentionnent toujours le diamètre du
champ apparent des oculaires. Plus le champ apparent est étendu, plus le
champ réel est vaste. Le champ visuel réel est mesuré en degrés d'arc.
Plus il est grand, plus il couvre une vaste zone du ciel. Le champ visuel
réel se calcule en divisant le champ visuel apparent exprimé en degrés
d’arc par le grossissement de l’oculaire. Ainsi si vous utilisez un
oculaire Tele-Vue Nagler type IV de 22 mm grossissant 150x et présentant un champ apparent de
82°,
le champ visuel réel est de (82/150) = 0.55° soit 33', ce qui
représente 66% de plus que le champ visuel d'un oculaire Plössl offrant
un champ apparent de 50° ! Inversément pour un même
champ apparent, plus le grossissement est élevé, plus le champ réel
sera étroit. Comme nous le disions un peu plus haut il est plus agréable d’utiliser des oculaires offrant un large champ apparent, compris entre 60 et 80° car ils vous donnent vraiment l’impression d’être « dans » l’espace, d’observer le ciel à travers un hublot et de survoler l’objet que vous observez. Si vous faites de l’astrophotographie veillez toutefois à ce que ces modèles soient d’un diamètre compatible avec le raccord photographique.
Prochain chapitre
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