Les instruments : les formules de base
Tout instrument est caractérisé par un diamètre (celui de la lentille pour une lunette, ou du miroir pour un télescope) et une focale (la longueur parcourue par la lumière entre la lentille ou le miroir et le foyer).
De ces 2 caractéristiques, indiquées sur l'instrument, dépendent des paramètres importants :
1. Le pouvoir séparateur : ou la résolution
C'est la taille du plus petit détail visible avec l'instrument. On le mesure en "d'arc (secondes d'arc).
(1 seconde d'arc = 1°: 3600). 1" correspond à un cratère de 2 km sur la Lune.
On le calcule avec la formule suivante :
PS = 12 : diamètre de l'instrument (en cm)
Avec un télescope de 20 cm, le pouvoir séparateur vaut 0,6" soit des cratères de 1,2 km sur la Lune.
Avec un télescope de 60 cm, le pouvoir séparateur vaut 0,2" ( 400 m sur la Lune).
ça, c'est la théorie...
Limitation
On a beau augmenter le diamètre, le pouvoir séparateur butte sur la turbulence atmosphérique qui limite finalement la résolution d'un instrument. Dans les meilleures nuits on arrive à 1". Les professionnels parviennent à passer largement en-dessous mais en utilisant un système d'optique adaptative.
2. Le grossissement
Pour grossir les images, on utilise des oculaires. Chaque oculaire offre un grossissement particulier qui dépend de sa propre focale mais aussi de celle de l'instrument sur lequel on l'utilise.
G = focale de l'instrument : focale de l'oculaire
un oculaire de 10 mm sur un télescope de 2m de focale on obtient G = 200 x (2000 : 10)
un oculaire de 5 mm sur un télescope de 4 m de focale, G = 800 x (4000 : 5)
Limitation
On pourrait penser que plus on utilise un oculaire de courte focale avec un instrument, donc plus on grossit, et plus gros seront les détails sur les planètes. Il ne faut pas exagérer, l'instrument a ses propres limites au-delà desquelles les images sont très peu lumineuses, avec une mise au point de plus en plus difficile à faire, cette limite est égale à :
Gmax = diamètre de l'instrument (mm) x 2,5
pour un instrument de 20 cm on ne peut pas grossir plus de 500 x, et ce uniquement lorsque l'atmosphère est parfaitement stable, sans turbulences.
G optimal = diamètre (mm ) x 1,5
Ce grossissement offre les images les plus contrastées et les plus piquées.
A vous de choisir les oculaires qui conviennent !
3. La luminosité
C'est la capacité à voir des objets faibles. Elle dépend du diamètre de l'instrument, elle est proportionnelle à la surface collectrice. La pupille de l'oeil a un diamètre de 7mm lorsqu'elle est complètement dilatée. Un instrument de 10 cm de diamètre capte 200x plus de lumière que l'oeil (14 fois plus grand, 14 x 14 = 200 x plus de lumière). Un instrument de 20 cm, 2 x plus grand qu'un 10 cm, est 4 x plus lumineux.
En visuel on peut voir des objets faibles, des galaxies, des nébuleuses, Neptune.
En photographie on peut réduire les temps de poses ou déceler de plus faibles nébulosités.
4. La magnitude
C'est un nombre qui indique l'éclat d'un objet. Elle va de 0 (pour les étoiles les plus brillantes) à 5 (pour les étoiles les plus faibles visibles à l'oeil nu). Avec cette échelle, la pleine lune atteint -12,6, et le soleil -26,7. La magnitude de Pluton vaut 14, ce qui correspond à peu près à la magnitude limite d'un instrument de 20 cm de diamètre.
M = 2,1 + 5 x log Diamètre (mm)
Avec les VLT de 8,2 m au Chili, on aurait une magnitude visuelle de presque 22 (si on pouvait y mettre un oculaire).
En photographie, on augmente la magnitude en allongeant les poses.
Le télescope Hubble de 2,4m n'a qu'une magnitude visuelle de 19, pourtant sur le ultra deep field, l'objet le plus faible a une magnitude de 30 (2 millions et demi de fois plus faible que Pluton !).
