Aberration de sphéricité
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Définition
Comment la détecter ?
Origine
Conséquences
Comment estimer l'aberration de sphéricité ?
 

 
Image intra-focale Image extra-focale

Sous-correction de sphéricité
(Inverser les deux images pour la sur correction)


Définition

C'est un défaut de forme global. Les rayons convergent d'autant plus loin du foyer de l'objectif qu'ils sont issus de zones plus proches du bord de celui-ci. Les rayons lumineux qui se croisent près du foyer forment une surface (dite surface caustique) ou est concentrée l'énergie lumineuse. La caustique a la forme d'une "trompette" dont le pavillon est tourné soit vers le miroir (sous - correction) soit à l'opposé (sur - correction).

Sous-correction de sphéricité : les rayons issus du bord convergent avec une focale plus courte que ceux issus du centre de l'optique. Cela explique pourquoi l'ombre du secondaire est plus importante en position intrafocale qu'en position extrafocale.

 

 
Comment la détecter ?
Pour apprécier l'aberration de sphéricité, il faut évaluer la symétrie de l'ombre du secondaire qui apparaît lorsque l'on défocalise suffisamment.
Sous correction
En position intra-focale, l'ombre du secondaire a un diamètre plus important qu'en position extra - focale (pour le même diamètre de l'anneau extérieur).
Sur correction de sphéricité
C'est le phénomène inverse : En position intra-focale, l'ombre du secondaire a un diamètre moins important qu'en position extra - focale.
Attention, Le support du miroir secondaire peut être une source d’erreur. Un porte secondaire peint en noir, et du même diamètre que le secondaire se comporte comme un corps noir. Une veine d'air froid de 1cm d'épaisseur va se créer autour et les rayons lumineux qui vont passer a proximité vont être déviés en convergeant vers le centre du miroir. cela va créer une illusion d'aberration de sphéricite en surcorrection. Pour éviter cela, il suffit de mettre pendant le star test un masque devant le porte secondaire de 3 ou 4 cm plus grand au diamètre.
 
 
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Origine
 

Il peut s'agir d'un défaut de forme global obtenu lors de la parabolisation du miroir. 
L'aberration de sphéricité peut être, dans une certaine mesure, compensée par un barillet à leviers astatiques en jouant sur la couronne intérieure [8]. L'aberration de sphéricité peut d'ailleurs avoir pour origine un mauvais réglage du barillet : le rapport de poussée entre les différentes couronnes de leviers n'est pas adapté.
On peut observer une aberration de sphéricité lorsque le miroir n'est pas en température (le centre du miroir est plus chaud que la périphérie ce qui a pour effet de déformer la surface).
 

Conséquences

L'aberration de sphéricité modifie la répartition de l'énergie lumineuse dans la figure de diffraction, sans en modifier la géométrie. La tache centrale de diffraction conserve donc le même diamètre : le pouvoir séparateur mésuré sur deux étoiles de même magnitude n'est donc pas affecté. En revanche, le contraste subit une diminution du fait de la perte d'une partie de l'énergie de la tache centrale au détriment des anneaux. Les détails des planètes disparaissent et les étoiles doubles à compagnons serrés et de magnitudes différentes ne sont plus séparés. 
 
 
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Comment estimer l'aberration de sphéricité ? (D'après Jean Texereau)

 
  • Acquérir (photo ou CCD) deux images intra et extra focales d'une étoile. La pose doit être de quelques minutes afin d'intégrer la turbulence.
  • Mesurer au pied à coulisse le tirage entre les deux positions intra et extra focales. C'est la longueurl.
  • Mesurer sur chaque image le diamètre extérieur et le diamètre de l'ombre du secondaire.
  • Calculer l'aberration sur le front d'onde à l'aide des formules suivantes :
Commencer par calculer les longueurs :

Avec :
d1e : diamètre extérieur de l'image intrafocale
d1i : diamètre intérieur de l'image intrafocale (ombre du secondaire)
d2e : diamètre extérieur de l'image extrafocale
d2i: diamètre intérieur de l'image extrafocale

Puis déduire l'aberration longitudinale :

Et le défaut sur le front d'onde :

(Diviser par la longueur d'onde = 560 nm pour une information en lambdas)
m est le rapport F/D de l'instrument
Pour cette dernière formule voir "lunettes et télescopes", p. 132, référence [1]


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