Jumelles, lunettes et télescopes, les différences

Bonjour,  

Allez, un petit sujet pour dépatouiller un peu les instruments optiques.

Malheureusement, beaucoup trop de nouveaux amateurs d'astronomie demandent d’un instrument qu’il puisse faire de la photo, du ciel profond, du planétaire et lunaire…et en plus qu’il ne soit pas trop cher.  
Hélas, aucun instrument n'est complètement polyvalent et il est fondamental de bien comprendre des notions telles que focale, rapport F/D, sensibilité aux turbulences, grossissement maximum, pouvoir séparateur, etc … pour faire son choix selon ce que l’on veut faire ( il faut donc faire quelques concessions  )

Pour bien s'équiper, il est donc important de savoir comment fonctionne les différents instruments mis à la disposition de l'amateur alors voici un petit résumé.

LES JUMELLES

Bien souvent oubliées, les jumelles sont de précieux accessoires pour arpenter le ciel. Nous l’avons montré dans un autre post, beaucoup de choses peuvent être observées  aux jumelles. De plus, leur encombrement réduit permet de les emmener partout.

Il existe deux systèmes de montage de prismes. 

Les jumelles à prismes de Porro 

Elles sont constituées d'un système fiable et simple à monter, inventé par l'italien Ignazio Porro au XIXème siècle : 2 jeux de prismes se faisant face, qui permettent d'augmenter la longueur focale à encombrement constant.

Les jumelles à prismes en toit 

Système plus compact et d'une meilleure transmission lumineuse. La différence principale entre les jumelles à prismes de Porro et les jumelles à prismes en toit se situe essentiellement par l'emplacement des prismes dans les cages à prismes et par conséquent par la forme de la paire de jumelle. 

Une autre différence importante se situe au niveau du dispositif de mise au point. Sur les modèles à prismes de Porro, celui-ci est externe et la mise au point se fait par le déplacement des oculaires dans l'axe optique. Sur les jumelles à prismes en toit, ce dispositif est différent par le fait que les oculaires ne se déplacent pas. Il s'agit d'un déplacement d'un groupe de lentilles situées à l'intérieur du corps de la jumelle. Ce système permet donc de réaliser la mise au point sans faire appel à un déplacement externe. 

Quelque soit le système de la paire de jumelle, les caractéristiques sont toujours basées sur :

Le grossissement et le diamètre de l'objectif : 10x50

Le grossissement correspond au premier chiffre. Il caractérise le degré de rapprochement apparent du sujet d'observation. Avec des jumelles de grossissement 10x, la distance apparente d'un sujet situé à 1000 mètres sera de 100 mètres

Le diamètre de l’objectif correspond au second chiffre. Il caractérise le diamètre de l'objectif exprimé en millimètres. Le diamètre des objectifs des jumelles 7x50 sera de 50 millimètres. Plus ce diamètre est important, plus les jumelles seront lumineuses.

Le champ :

Mentionné sur vos jumelles, il détermine la largeur du cône optique visible dans l'instrument. Il est exprimé en degrés. Les jumelles sont dites grand angle lorsque l’angle est supérieur à 64. Par exemple, des 10x50 de 7° donnent ( 10x7 = 70 ) : ces jumelles sont dites grand champ. Elles permettent d'observer une plus grande largeur de terrain sans perte de grossissement. 

Le diamètre de la pupille de sortie :

Défini par le rapport diamètre des objectifs divisé par le grossissement, il indique la grandeur de l'image. Par exemple sur une jumelle 7x50, le diamètre de la pupille de sortie sera de : 50/7 = 7.14 mm. 

La luminosité :

Elle est déterminée par le carré du quotient entre diamètre de l'objectif et grossissement : celle des 8x30, par exemple, est de (30/8) x (30/8) = (3.75) x (3.75) = 14.06. 
Des jumelles qui dépassent 49 sont conçues pour l'observation nocturne. 

Avantages

- faible encombrement
- se trimballe partout
- indispensable pour le repérage avant une soirée d’observation
- de nombreux objets sont bien plus beau aux jumelles qu’au télescope 
- le prix

Inconvénients 

- hors de prix dés que l’on veut un plus gros diamètre
- à la longue, lourdes pour les bras, prévoir un trépied


NOTIONS SUR LES LUNETTES ET TELESCOPES

Le diamètre :

Il correspond à la dimension de l'objectif ou du miroir. Sur un 114/900 l’objectif est de 114 mm, plus ce chiffre est grand plus votre tuyau sera lumineux.

La distance focale :

Il s'agit de la distance qui sépare le centre de la lentille ou de la surface du miroir et du point appelé Foyer Image. Celui-ci étant le point de convergence des rayons lumineux. Toujours sur notre 114/900, la distance focale est de 900 mm.
Plus la distance focale est grande, plus les grossissements sont théoriquement grands. 

Le rapport F/D :

C'est le rapport entre la focale et le diamètre. Ce rapport nous indique la luminosité de l'instrument. Autrement dit sa capacité à "voir" les faibles luminosités.
D'une manière générale, un rapport F/D faible ( - de 6 ) indique un instrument adapté à l'observation du ciel profond, car très lumineux ; un rapport F/D ( + de 10 ) important désigne les instruments adaptés aux observations planétaires. Entre les deux nous dirons que le tuyau est assez polyvalent ( avec réserve toutefois ).

Le pouvoir séparateur :

Il s'agit de l'aptitude à discerner de fins détails sur une surface ( Lune par exemple) ou à dissocier deux étoiles doubles très proche l'une de l'autre.
Il s'exprime en secondes d'arc ( " ) et se calcule par la formule de DAWES qui revient à diviser un coefficient oscillant entre 11 et 14. Nous prendrons la valeur moyenne de 12. ( 120 pour rester en mm ).
Ainsi, un objectif astronomique de 6o mm d'ouverture aura un pouvoir séparateur de : 120/60 : 2" d'arc.

Le grossissement :

Le grossissement d'un instrument d'astronomie se détermine tout simplement par le rapport des distances focales de l'objectif et de l'oculaire. 

Prenons une lunette de 60/900. Si on l'équipe d'un oculaire de 6 mm de focale par exemple, le grossissement obtenu sera de : 900/6, soit 150 fois. Par contre, en utilisant un oculaire de 30 mm on aura un grossissement de 30 fois. 

Evitez de dépassez le double de votre objectif  , pour notre exemple le grossissement maximal devrait être de 120 x. Les gros grossissements ne sont utilisés que dans les rares fois où les conditions atmosphériques sont excellentes  .

Mieux vaut une petite image nette qu'une grosse image floue.  


LES LUNETTES ASTRONOMIQUES

Les lunettes utilisent la réfraction de la lumière à travers un système de lentilles, appelé objectif. Ce dernier est placé à l’avant du tube formant la lunette.
La lumière provenant de l’objet observé traverse d’abord l’objectif avant d’être focalisée sur le foyer situé à l’autre extrémité du tube.

Au niveau du foyer, toutes les lunettes possèdent un tube coulissant muni d’une crémaillère au bout duquel est installé un autre système de lentilles : l’oculaire.

Tout comme les télescopes les chiffres qui sont donnés, par exemple 60/400 correspondent dans l’ordre au diamètre de l’objectif et à la focale.

Contrairement aux jumelles, il n’existe aucune indication concernant le grossissement car celui-ci varie selon l’oculaire que vous utiliserez.

La lunette ( tout comme le télescope ) doit toujours faire l’objet de deux réglages : celui de la lunette proprement dite quand l’on regarde un objet ( la netteté ), somme toute peu difficile et celui du chercheur ( viseur ) qui lui s’avère plus délicat puisqu’il doit être parfaitement parallèle à la lunette . ( regarder votre mode d’emploi ).

Avantages :

- Peu encombrante pour les petits diamètres
- Prix entre 150 et 450 euros pour des lunettes des bonnes qualités
- Plus à l’aise dans les ciel pollué par la lumière
- Qualité supérieure en comparaison avec un télescope de même diamètre
- Parfait en premier instrument pour les amateurs et en second pour les plus confirmés

Inconvénients 

- Le prix exorbitant quand on dépasse les 90 mm
- La monture est souvent azimutale ou altazimutale ( attention )

LES TÉLESCOPES DE NEWTON

La principale différence entre le télescope et la lunette astronomique réside dans leur principe optique : le télescope de type Newton est constitué d'un miroir concave placé au fond d'un tube, qui réfléchi et concentre la lumière vers un second miroir incliné à 45°, dit secondaire, qui la renvoie vers l'oculaire. 
Parfaitement achromatique, cet instrument peut avoir des rapport d'ouverture compris entre 5 et 8, ce qui le rend, à diamètre égal, beaucoup plus compact que la lunette astronomique.

Le télescope 114/900mm est idéal pour bien débuter en astronomie. Polyvalent, il est le préféré des amateurs débutants car son diamètre permet déjà de très belles observations.

Avantages :

- le prix : de 300 euros pour un 114 ; à 900 euros pour un 200 mm
- sa relative polyvalence ( j’ai bien dit relative, car un instrument n’est jamais totalement polyvalent, mais en premier instrument c’est l’idéal pour toucher un peu à tout )

Inconvénients :

- Attention au poids et à l’encombrement dés que vous dépassez les 150 mm de diamètre.
- Collimation à faire régulièrement
- Vignettage pouvant être important

LE TÉLESCOPE SCHMIDT-CASSEGRAIN

Sur un Schmidt Cassegrain, la lumière traverse une mince lame correctrice dont les deux faces sont asphérique, c'est à dire face à face et non parallèles, ensuite la lumière est réfléchie par le miroir primaire principale sphérique, puis par le miroir secondaire convexe asphérique. Ce dernier joue le rôle d'élément grossissant : il multiplie la focale effective du miroir primaire et focalise le faisceau de lumière dans le plan focal, après passage à travers l'ouverture centrale du miroir primaire. 

Cette configuration optique permet de réaliser des télescopes puissants extrêmement compacts. 

Avantages :

- Encombrement réduit
- Transportabilité
- Poids
- Pas de collimation ( ou peu )
- Peu de chromatisme
- Motorisation de la monture ( aujourd’hui avec Goto )

Inconvénients :

- Le prix
- Rapport F/D en général important
- Prévoir un réducteur de focale pour la photographie du ciel profond.

LE TÉLESCOPE MAKSUTOV-CASSEGRAIN

Le télescope Maksutov-Cassegrain issu des travaux d'un ingénieur opticien russe adopte un design optique proche dans son apparence du Schmidt-Cassegrain. La lumière entre par un ménisque correcteur, ayant pour but de corriger les aberrations sphériques du miroir primaire. Ce type de télescope se caractérise par des rapport F/D plus important que le télescope de Schmidt-Cassegrain ce qui l'amène à être spécialisé pour l'observation des surfaces planétaires. 



Avantages et inconvénients identiques au Schmitt cassegrain.

LE DOBSON

En fait ce n’est ni plus ni moins qu’un Newton sur une monture dobsonienne. Il est apprécié des amateurs qui ne veulent faire que du visuel car pas très cher pour un gros diamètre. Lafanet en a fait d’ailleurs une belle description  ICI.

Avantages

- simple d'utilisation
- parfait pour les débutants
- le prix déffiant toute concurrence vis à vis des gros diamètre

Inconvénients :

- dessin et photo impossible
- encombrement
- transportabilité

IMPORTANT

Quel que soit l’instrument que vous allez choisir il vous faudra une monture  , il en existe de deux types : 

La monture azimutale : 

C'est la monture la plus simple et la plus facile à utiliser. C’est une monture qui permet d’orienter le télescope ou la lunette, suivant deux axes, l’un vertical ( l’azimute ), l’autre horizontal ( la hauteur ). Ce type de monture peut être préféré pour un instrument transportable et pour l’observation à l’oculaire. Elle n’est pas motorisée et le suivi doit être manuel. Cette monture est conseillée pour les débutants car d’un emploie très facile. C’est ce type de monture simplifiée qui est utilisé sur les Dobsons.

La monture équatoriale : 

Plus élaborée, son axe principal est incliné de manière à être parallèle à l'axe de rotation de la Terre. Cette monture est articulée suivant deux axes. L’un parallèle à l’axe de rotation de la Terre ( L’ascension droite ) permet le suivi des astres en agissant sur ce seul axe. L’autre perpendiculaire ( la déclinaison ) balaie la hauteur d’un pôle céleste à l’autre. L’axe d’ascension droite peut être motorisé pour suivre les astres dans leurs déplacements, ce qui est commode en visuel et qui permet la pratique de l’observation en groupe ( l’objet reste au centre de l’oculaire pendant l’observation par tous les membres du groupe ) et permet la pratique de la photographie. La monture équatoriale est d’un emploi moins pratique pour la visée que la monture azimutale et demande un peu d’expérience.

DANS LE COMMERCE :

Ne vous faites pas avoir.

L’achat d’un premier instrument dans le commerce est souvent sujet au hasard. Le débutant va souvent porter son choix sur un instrument ayant de l’allure mais n’ayant pas obligatoirement les qualités optiques et mécaniques optimales que l’on est en droit d’attendre.  

Ne vous fiez pas au grossissement annoncez dans les pubs.  Le grossissement annoncé sur une publicité n’est pas un gage de performance. On voit couramment proposé des lunettes de 60mm avec des grossissements allant jusqu’à plus de 400x. Nous savons maintenant que c’est fantaisiste et que le grossissement maxi utilisable pour un tel instrument correspond environ à deux fois son diamètre. Et encore l’utilisation de ce grossissement se fera dans de très bonnes conditions.  

Lu sur un site internet « A éviter absolument : Les télescopes courts de type Newton. On trouve de petits T115/900 (ou 114/1000) dont le tube est raccourci (environ 500mm) au lieu des 900mm attendus. Cette petite taille est obtenue en utilisant un primaire de focale courte (environ 450mm) et en plaçant une lentille de barlow dans le porte oculaire afin de ramener la focale à 900mm. Si ce type de télescope peut paraître séduisant car très compact et rappelant les Schmidt-Cassegrains, c’est une conception qui s’avère le plus souvent désastreuse car sous dimensionnée. Le secondaire et la Barlow sont toujours de diamètre trop faible et diaphragment l’instrument le rendant pratiquement inutilisable et très loin des performances attendues. Un T115/900 Newton doit absolument faire environ 900mm de long. ».


Et puis rappelons, pas la peine d’avoir un gros instrument si vous êtes sur un site pollué, il vous en montrerait autant qu’un plus petit diamètre. Posez vous les bonnes questions avant de faire  votre choix.

Si vous voyez d'autres avantages et inconvénients, dites le moi, je les rajouterai, car malheurheusement je n'ai pas utilisé tous ces instruments.

Vanessa 


Inspiré d'un article chez  l'astronome