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lunettes astronomiques


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Il y a 2 heures, Ghislain0403 a dit :

Je vois, personnellement, mon professeur de physique m'a quand a lui conseillé de placer les formules pour coller un maximum avec le programme de terminale ( après je reconnais que même au sein du lycée, on reçoit des informations contradictoires ) Je vais revoir mon plan s'il le faut afin d'éliminer les calculs.

 

De toutes façons en 5 minutes, tu ne pourras pas faire des calculs très compliqués...

 

Il y a 2 heures, Ghislain0403 a dit :

 

Par contre pour ce qui en est des degrés, ils sont bien au programme de 3eme mais pas le reste, ou alors énoncé mais qui n'ont jamais servi  

 

Oui effectivement, mon fils m'a dit la même chose, il a 22 ans donc était en terminale il y a encore 4 ans. Leur prof leur a même dit que ça faisait des années qu'on n'utilisait plus les degrés quelque soit la matière scientifique... uniquement les radians. Je ne sais pas si ce prof a déjà regardé une publication en astronomie, car les degrés et leurs sous unités sont utilisés un peu partout.

 

Par exemple voici un extrait d'un article de 2021:

 

image.png.fed8e1f8b6b3179aae54f30fe3c2e5e6.png

 

Ils parlent ici en mas (milli secondes d'arc).

 

Ou ici un autre article de 2022 :

image.png.33a61ea92edda05a125c23df99db010f.png

 

Bref, en astronomie, les secondes d'arc ont encore droit de cité, n'en déplaise aux profs de l'éducation nationale.

 

 

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Il y a 15 heures, 'Bruno a dit :

En fait l'impossibilité n'est pas due au grossissement mais au pouvoir séparateur du télescope. En gros, pour détailler des objets 100.000 fois plus petits qu'à l'œil nu (je dis 100.000 au hasard), il faut un objectif 100.000 fois plus gros que notre pupille. (Et ensuite on adapte le grossissement.)

Bonjour à tous, ayant lu les 3 pages de ce forum, je n'arrive pas à faire la différence entre le pouvoir séparateur et l'angle alpha incident de l'objet observé.

L'angle incident lorsque j'observe l'homme sur la Lune est de 5,2*10^(-9)rad soit 1,07*10^(-3)arc sec ce qui signifie que le pouvoir de séparation de mon télescope doit être au moins de cette taille ? 

Si je pars dans cette logique j'ai R=1,07*10^(-3)arc sec et d'après ma formule : R=120/D, avec D le diamètre de mon télescope en mm, j'obtiens D=11m. Mon télescope devrait donc posséder une lentille de 11m de diamètre. Est-ce possible? 

Et si le pouvoir de séparation de mon télescope lui permet de distinguer les pieds de la tête de mon bonhomme, en quoi cela permet à mes yeux de le faire aussi? 

Merci pour toutes vos réponses précédentes et j'espère que quelqu'un pourra m'éclairer.

 

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Il y a confusion. Le calcul doit être fait en radians, pas en secondes d'arc.

 

La résolution "limitée par la diffraction" d'un appareil optique est, en radians, e = 1,22*lambda/D où lambda est la longueur d'onde (on prend 550 nm, pic de sensibilité de l'oeil humain, dans le vert) et D le diamètre de la lentille en m.

 

Une personne se trouvant sur la surface de la Lune, dans son scaphandre, va mesurer 2 m de haut environ. Mais on ne la verra pas de profil (il faudrait qu'elle se trouve juste sur le limbe de la Lune), on la verra plus probablement à un angle de l'ordre de 45°. Donc les 2 m vont se transformer en 1,4 m. Elle se trouve environ à 350000 km de distance de l'observateur. Ca donne un diamètre de télescope de l'ordre de 170 m.

 

Le drapeau américain fait 54" de large, donc 1.37 m, et 28" de haut, donc 0.7 m, disons 1 m en moyenne. Pour lui il faut un télescope de 235 m.

 

Revenons au bonhomme, il faut distinguer si c'est un humain et non pas un rocher, donc être capable de voir s'il a des jambes, des bras... Dans son scaphandre ça revient à dire qu'il faut voir des détails de l'ordre de 50 cm. Mais pour bien distinguer des détails proches, il faut une résolution deux fois meilleure (Shannon Nyquist), donc voir des détails de 25 cm. Pour cela il va falloir utiliser un télescope de près de 940 m de diamètre !!!

 

Mais ça, c'est sans compter sur la turbulence atmosphérique...

 

A cause d'elle, impossible de voir des détails de moins de 0.4" d'angle, à comparer à la dimension angulaire du cosmonaute sur la Lune, je vous laisse convertir 😉 On gagne pas mal avec des techniques comme le lucky imaging et l'optique adaptative, mais pas assez pour une telle finesse. Donc non, quelque soit le matériel utilisé, il ne sera pas possible de voir une personne marcher sur la Lune, ni même le drapeau américain sur la Lune, depuis la surface de la Terre. Et heureusement car on constaterait alors que le pied des américains n'a jamais posé la main sur la Lune (vu que c'est Stanley Kubrick qui a tout filmé dans un hangar tenu secret en Angleterre), ça serait la fin du rêve de la conquête spatiale.

 

Ca devrait tenir en moins de 5 minutes !

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il y a 55 minutes, lourose_baz a dit :

Et si le pouvoir de séparation de mon télescope lui permet de distinguer les pieds de la tête de mon bonhomme, en quoi cela permet à mes yeux de le faire aussi? 

 

Pour commencer le télescope ne distingue rien nos yeux oui certainement :lol:

 

Nos yeux ayant aussi un diamètre limité, ils possèdent également leur propre pouvoir séparateur évidemment nettement inférieur à celui du télescope calculé précédemment dans le but de révéler la silhouette d'un homme sur la Lune.

 

Donc comment est t il possible finalement de voir cet homme se promener sur la Lune l'oeil rivé au télescope ? 

 

Simplement en utilisant un oculaire pour grossir l'image produite par le télescope !

 

Juste en aparté on parle souvent de grossir mais en réalité l'oculaire nous permet surtout de nous rapprocher de l'image sans nécessité d'accomodation ... fin de la disgression.

 

Donc il te reste à calculer le grossissement G nécessaire pour voir cet homme sur la Lune et pour ça tu auras besoin de l'acuité visuelle de ton oeil exprimé en pratique en arcminute (un site d'ophtalmo te donnera une valeur moyenne pour commencer).

 

Maintenant on attends tes résultats :laughing:

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il y a 29 minutes, Fred_76 a dit :

Mais ça, c'est sans compter sur la turbulence atmosphérique...

 

A cause d'elle, impossible de voir des détails de moins de 0.4" d'angle, à comparer à la dimension angulaire du cosmonaute sur la Lune, je vous laisse convertir 😉

Merci pour ces informations. Je trouve que l'angle est égal à 1,11*10^(-4)° soit 1,9*10^(-6)rad, sachant que j'avais trouvé 4,0*10^(-9)rad pour la dimension angulaire du cosmonaute. Ce qui signifie que même avec n'importe quelle lunette, on ne pourra pas voir l'astronaute puisque c'est un élément qui n'est plus visible à cause de la turbulence atmsophérique.

il y a 6 minutes, LH44 a dit :

Donc il te reste à calculer le grossissement G nécessaire pour voir cet homme sur la Lune et pour ça tu auras besoin de l'acuité visuelle de ton oeil exprimé en pratique en arcminute (un site d'ophtalmo te donnera une valeur moyenne pour commencer).

 

Maintenant on attends tes résultats :laughing:

(J'ai dit précédemment que mon acuité visuelle était de 1 arcminute soit 2,9*10^(-4) rad) Maintenant il faut que mon œil puisse distinguer l’image. Je calcule donc le grossissement que doit avoir ma lunette pour que l’angle sous lequel mon œil voit l’image de l’homme soit au moins égale à 2,9*10^(-4) rad. G=alpha prime/ alpha= 2,9*10^(-4)/ 4,0*10^(-9)=72500.

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il y a 49 minutes, Fred_76 a dit :

La résolution "limitée par la diffraction" d'un appareil optique est, en radians, e = 1,22*lambda/D où lambda est la longueur d'onde (on prend 550 nm, pic de sensibilité de l'oeil humain, dans le vert) et D le diamètre de la lentille en m.

 

Une personne se trouvant sur la surface de la Lune, dans son scaphandre, va mesurer 2 m de haut environ. Mais on ne la verra pas de profil (il faudrait qu'elle se trouve juste sur le limbe de la Lune), on la verra plus probablement à un angle de l'ordre de 45°. Donc les 2 m vont se transformer en 1,4 m. Elle se trouve environ à 350000 km de distance de l'observateur. Ca donne un diamètre de télescope de l'ordre de 170 m.

 

Le drapeau américain fait 54" de large, donc 1.37 m, et 28" de haut, donc 0.7 m, disons 1 m en moyenne. Pour lui il faut un télescope de 235 m.

Mais ici ce serait donc une lentille de 235 mètre qu'il faudrait. Mais la taille vergence de cette lentille serait inconnue ni sa longueur et je ne pense pas que ce soit possible de les déterminer, si ?

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il y a 2 minutes, Ghislain0403 a dit :

Mais ici ce serait donc une lentille de 235 mètre qu'il faudrait. Mais la taille vergence de cette lentille serait inconnue ni sa longueur et je ne pense pas que ce soit possible de les déterminer, si ?

Je ne sais pas s'il est possible de les déterminer mais je pense que c'est inutile. A quoi cela te servirait-il?

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à l’instant, lourose_baz a dit :

Je ne sais pas s'il est possible de les déterminer mais je pense que c'est inutile. A quoi cela te servirait-il?

Personnellement, dans mon cas j'ai une partie dans la quelle je donne les caractéristique d'une lunette  théorique 

 

Après je ne sais pas si la formule e = 1.22 * lamda / D fonctionne car il s'agit d'une figure de diffraction appelé tache d'Airy. Mais est-ce que ça peut s'appliquer, car ce n'est pas de la diffraction  

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à l’instant, Ghislain0403 a dit :

Personnellement, dans mon cas j'ai une partie dans la quelle je donne les caractéristique d'une lunette  théorique 

 

Après je ne sais pas si la formule e = 1.22 * lamda / D fonctionne car il s'agit d'une figure de diffraction appelé tache d'Airy. Mais est-ce que ça peut s'appliquer, car ce n'est pas de la diffraction  

Si, je crois qu'il y a de la diffraction

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il y a 12 minutes, lourose_baz a dit :

Si, je crois qu'il y a de la diffraction

Ca c'est une formule de diffraction mais ça ne fonctionnera pas ( peut-être que je me trompe) mais l'écart e correspond à l'écart angulaire correspond a l'ecart entre le centre de la tache centrale et la première extinction

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Il y a 2 heures, Ghislain0403 a dit :

 

Après je ne sais pas si la formule e = 1.22 * lamda / D fonctionne car il s'agit d'une figure de diffraction appelé tache d'Airy. Mais est-ce que ça peut s'appliquer, car ce n'est pas de la diffraction  


Bah si, c’est la meilleure résolution théorique d’un appareil optique de diamètre D.

 

Ca ne tient pas compte des autres dégradations du signal, par exemple les aberrations optiques de la lentille, la turbulence atmosphérique, les vibrations, les Starlinks, la pollution lumineuse…

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Il y a 5 heures, Ghislain0403 a dit :

Mais est-ce que ça peut s'appliquer, car ce n'est pas de la diffraction  

 

L'image construite à travers un instrument d'optique (lunette, télescope) est toujours une image de diffraction.

 

  

Il y a 2 heures, Ghislain0403 a dit :

Donc la lunette astronomique se comporte comme une fente circulaire, c'est bien ça ?

 

Oui si sa lentille est un disque, ce qui est toujours le cas en pratique.

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Des vagues qui rentreraient dans un port ou l'eau était calme au départ produirait de la diffraction. Puisque qu'au passage d'une ouverture même très large (100 mètres de distance)  l'onde plane au début l'est un peu moins en ressortant alors l'adjonction d'une lentille sensé reconcentrer toute la lumière en un point infiniment petit ne la concentre finalement que sur une petite surface de dimension mesurable.

 

Pour mieux comprendre ce qu'il se passe il faut revoir ce que dit le principe de Huygens Fresnel c'était dans mon manuel de physique de Terminal il y a 30 ans et j'espère qu'il y est encore de nos jours !

 

image.png.5733525904185c642af4a42d5bd0098e.png

 

Et tout ça était déjà compris il y a plus de 200 ans incroyable n'est ce pas ?

Modifié par LH44
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Il y a 6 heures, Ghislain0403 a dit :

Mais ici ce serait donc une lentille de 235 mètre qu'il faudrait. Mais la taille vergence de cette lentille serait inconnue ni sa longueur et je ne pense pas que ce soit possible de les déterminer, si ?


La vergence n’est pas une « taille », c’est l’inverse d’une longueur. En astronomie on parle plutôt de longueur focale. Pour connaître la longueur focale de la lunette et celle de l’oculaire, il faut regarder le grandissement à apporter à l’image de l’astronaute (ou du drapeau) projetée pour qu’elle soit discernable par l’œil humain. Il y a 2 inconnues, les deux focales. Tu as donc ainsi une relation. Il en manque une pour résoudre le système. L’autre relation est le cercle image qui doit être identique au diamètre de la pupille, histoire de ne pas perdre de lumière inutilement. Les formules ont été données dans les pages précédentes me semble-t-il.

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Au fait, je profite de cette page pour vous refiler deux textes qui devraient permettre de bien présenter les mémoires que vous serez amenés à faire a l’avenir.

 

D’abord sur l’orthographe, plein d’astuces pour éviter elles fautes communes.

 

document

 

Ensuite sur la présentation (on appelle ça l’orthotypographie) :

 

https://jacques-andre.fr/faqtypo/lessons.pdf


N’hésitez pas à télécharger ces deux PDF et à les imprimer (enfin pas le premier car il fait près de 2000 pages !!!).

 

Bonnes études !

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Le 27/05/2022 à 23:20, 'Bruno a dit :

 

Voici un raisonnement possible, basé sur la propriété que le pouvoir séparateur d'un instrument est inversement proportionnel au diamètre de l'objectif.

 

− L'œil a un diamètre de 6 mm (en utilisation nocturne) et peut détailler jusque 1' (je te laisse calculer ça fait combien en radians) soit 60".

− Une lunette de 60 mm est 10 fois plus grande, elle détaille des angles 10 fois plus petits : 6". Ah, zut, c'est faux : elle peut aller jusqu'à 2", à condition de grossir 30 fois (grossissement appelé grossissement résolvant). Mais bon, je poursuis ce raisonnement même s'il sous-estime d'un facteur 3 car, en l'appliquant à une cible de 1,70 m de haut, on surestimes d'un facteur au moins égal, ce qui compense...

− Une lunette de 600 mm de diamètre détaille donc jusque 0,2".

− Et une lunette de 1m25 ? Je te laisse calculer.

 

 

Merci beaucoup pour votre réponse mais j'ai du mal a comprendre le raisonnement. Moi je pensais qu'il fallait calculer un grossissement théorique ou quelque chose comme ça ...

on peut également parler de la lumière ???

Une des limites de cette observation est la lumière. En effet, l’Homme sur la Lune ne produit pas assez de lumière. Et, nous savons que de plus en plus la quantité de lumière sera importante, mieux l’Homme sera visible. Il faut donc que le diamètre de la lunette soit le plus grand possible pour pouvoir avoir une grande quantité de lumière.  

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@Emeline lycée, vous n’aurez que 5 minutes pour présenter le sujet. Parler en plus du flux lumineux sera très compliqué dans le temps imparti. Par contre une fois la focale et le diamètre déterminés, vous aurez accès à l’ouverture de l’appareil. L’ouverture notée généralement A ou N en optique est le rapport de la focale sur le diamètre. On l’écrit sous la forme F/N ou 1:N. Plus le chiffre est grand, plus l’appareil est fermé. Un objectif photo a une ouverture qui varie généralement de 1:2.8 à 1:22 voire 1:32. Quand on ferme l’objectif à fond (1:22 ou 1:32), on ne voit quasiment plus rien sur l’écran d’un reflex.

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En fait il y a un truc important à comprendre : ce n'est pas un problème de grossissement mais de pouvoir séparateur (ou pouvoir de résolution). On peut toujours grossir autant qu'on veut (en adaptant les oculaires, en ajoutant des multiplicateurs de focale) mais le pouvoir séparateur du télescope est fixe : il ne dépend que de son diamètre.

 

Pour ce qui concerne la quantité de lumière, c'est une question très intéressante. L'homme sur la Lune est éclairé par le Soleil et produit autant de lumière par unité de surface que le paysage lunaire qui l'entoure (lui aussi éclairé par le Soleil). Je crois que ce sera suffisant dès lors que le pouvoir séparateur permet de distinguer un homme sur la Lune. Justification : avec une petite lunette, qui a un pouvoir séparateur suffisant pour distinguer des cratères, on voit parfaitement ces cratères : ils nous envoient suffisamment de lumière ; avec un télescope 1000 fois plus gros qui grossit 1000 fois plus, on recevra 1000² fois plus de lumière qui s'étalera dans une surface 1000² fois plus grande, l'un dans l'autre ça donnera la même quantité de lumière par surface angulaire. Bref, la difficulté est d'avoir un instrument suffisamment puissant pour atteindre un tel niveau de détail (pouvoir séparateur), ensuite il suffit d'utiliser un grossissement adapté (v. les 4 pages de la discussion...)

 

--------------

  

il y a 4 minutes, Fred_76 a dit :

vous n’aurez que 5 minutes pour présenter le sujet. Parler en plus du flux lumineux sera très compliqué dans le temps imparti. Par contre une fois la focale et le diamètre déterminés, vous aurez accès à l’ouverture de l’appareil.

 

Du coup je crois qu'il ne faut pas parler du rapport d'ouverture, d'autant que c'est hors-sujet, non ?

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Le 27/05/2022 à 23:13, 'Bruno a dit :

En fait l'impossibilité n'est pas due au grossissement mais au pouvoir séparateur du télescope. En gros, pour détailler des objets 100.000 fois plus petits qu'à l'œil nu (je dis 100.000 au hasard), il faut un objectif 100.000 fois plus gros que notre pupille. (Et ensuite on adapte le grossissement.)

Bonjour, merci pour votre réponse mais ainsi cette phrase démonte tout mon raisonnement 😪 Mais merci c'est important que je le sache!

Alors est ce que je peux garder mon raisonnement en montrant que ce n'est pas possible du a ce grossissement et simplement expliquer rapidement ensuite le pouvoir séparateur d'une lunette astro :

"

 Ainsi, il est impossible pour l’œil humain à travers la plus grosse lunette astronomique d’Europe de distinguer un Homme sur la Lune a cause d’un trop petit grossissement. A cela s’ajoute une impossibilité du à la limite de résolution angulaire d'une lunette astronomique qui est définie comme étant la distance angulaire minimale séparant deux points dont la lunette donne des images distinctes. Cette limite est imposée par les phénomènes de diffraction résultant de la limitation de l'ouverture des faisceaux par l'objectif :  0 = 1,22 x (landa / a).

"

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il y a 2 minutes, 'Bruno a dit :

 

Du coup je crois qu'il ne faut pas parler du rapport d'ouverture, d'autant que c'est hors-sujet, non ?


Oui, mais au cas où un prof pose la question, il est important d’avoir quelques éléments de réponse. Pas besoin donc d’exposer ça dans les 5 minutes mais il faut au moins avoir connaissance de ce fait.

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il y a 4 minutes, 'Bruno a dit :

Du coup je crois qu'il ne faut pas parler du rapport d'ouverture, d'autant que c'est hors-sujet, non ?

Merci de vos à tous les deux suites à vos réponses je vois que je ne connais pas assez le sujet pour en parler. Je vais donc l'exclure de mon oral ! merci

 

à l’instant, Emeline lycée a dit :
il y a 7 minutes, 'Bruno a dit :

Du coup je crois qu'il ne faut pas parler du rapport d'ouverture, d'autant que c'est hors-sujet, non ?

Merci de vos à tous les deux suites à vos réponses je vois que je ne connais pas assez le sujet pour en parler. Je vais donc l'exclure de mon oral ! merci , j'en parlerais durant les question

 

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Attention. La plupart des enseignants de physique ignorent complètement ce qu’est l’astronomie. Ils n’ont donc aucune notion du langage utilisé. Par exemple ils sont capables d’affirmer que personne n’utilise la seconde d’arc… ce n’est qu’un exemple.

 

Alors reste aux notions enseignées et évite les termes que tu n’as pas appris. 

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Il y a 4 heures, Emeline lycée a dit :

En fait l'impossibilité n'est pas due au grossissement mais au pouvoir séparateur du télescope. En gros, pour détailler des objets 100.000 fois plus petits qu'à l'œil nu (je dis 100.000 au hasard), il faut un objectif 100.000 fois plus gros que notre pupille. (Et ensuite on adapte le grossissement.)

Bonjour, merci pour votre réponse mais ainsi cette phrase démonte tout mon raisonnement 😪 Mais merci c'est important que je le sache!

Alors est ce que je peux garder mon raisonnement en montrant que ce n'est pas possible du a ce grossissement et simplement expliquer rapidement ensuite le pouvoir séparateur d'une lunette astro :

"

 Ainsi, il est impossible pour l’œil humain à travers la plus grosse lunette astronomique d’Europe de distinguer un Homme sur la Lune a cause d’un trop petit grossissement. A cela s’ajoute une impossibilité du à la limite de résolution angulaire d'une lunette astronomique qui est définie comme étant la distance angulaire minimale séparant deux points dont la lunette donne des images distinctes. Cette limite est imposée par les phénomènes de diffraction résultant de la limitation de l'ouverture des faisceaux par l'objectif :  0 = 1,22 x (landa / a).

"

De plus dans ma troisième partie je dois montrer les caractéristique d'une lunette théorique, je pensais évoqués le grossissement et le diamètre. Ca suffit ?

 

 

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Il y a 1 heure, Emeline lycée a dit :

 

 Ainsi, il est impossible pour l’œil humain à travers la plus grosse lunette astronomique d’Europe de distinguer un Homme sur la Lune a cause d’un trop petit grossissement. A cela s’ajoute une impossibilité du à la limite de résolution angulaire d'une lunette astronomique qui est définie comme étant la distance angulaire minimale séparant deux points dont la lunette donne des images distinctes. Cette limite est imposée par les phénomènes de diffraction résultant de la limitation de l'ouverture des faisceaux par l'objectif :  0 = 1,22 x (landa / a).

"

 

S’il n’y avait que la limite de la diffraction, il serait possible de fabriquer une énorme lunette capable de voir un humain marcher sur la Lune.

 

Mais le vrai facteur limitant est  la turbulence atmosphérique qui brouille l’image.

 

Viennent ensuite les considérations de résistance des matériaux, mais rien que la turbulence suffit à justifier l’impossibilité.

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Il y a 2 heures, Emeline lycée a dit :

il est impossible pour l’œil humain à travers la plus grosse lunette astronomique d’Europe de distinguer un Homme sur la Lune a cause d’un trop petit grossissement. A cela s’ajoute une impossibilité du à la limite de résolution angulaire d'une lunette astronomique [...]

 

Pour moi, c'est mal dit, mais c'est pas loin...

 

On ne peut pas distinguer d'homme sur la Lune à cause d'un pouvoir de résolution insuffisant. Même si on grossissait énormément, on ne le distinguerait pas car ce n'est pas le grossissement qui crée les détails sur l'image, c'est le pouvoir de résolution. (Quand on grossit, on voit les mêmes détails, mais plus gros.)

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Il y a 9 heures, Emeline lycée a dit :

Ainsi, il est impossible pour l’œil humain à travers la plus grosse lunette astronomique d’Europe de distinguer un Homme sur la Lune a cause d’un trop petit grossissement

 

Non pas à cause du grossissement mais avant à cause du pouvoir séparateur trop faible de la plus grande lunette d'Europe (ou du monde si tu veux) ! Sans un pouvoir séparateur adéquat le grossissement ne pourra rien y changer. C'est comme si cherchais à grosssir les petits pixels de ta télé tu n'en verra pas plus même à x1000.

 

D'ailleurs tu te demandera pourquoi sur des emballages de lunette astronomiques vendues dans certaines grandes surfaces ou des magasins de jouet on voit souvent ça

 

image.png.d6ae364d74225a7df1c9e70455061a54.png

 

Oui tu as bien lu un zoom x288, alors que c'est seulement une lunette de 60cm, dans le meilleur des cas tu pourra exploiter x60 et encore c'est un jouet ici donc une lentille en plastique je me demande bien si on ne voit pas tout flou quelque soit le grossissement au final. Il ne t'aura pas non plus échappé que parler de "Telescope" ici n'est pas le plus approprié.

 

Modifié par LH44
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