ATTENTION : NE JAMAIS POINTER UN TÉLESCOPE VERS LE SOLEIL, SAUF S’IL EST MUNI DE FILTRES APPROPRIÉS.
Le télescope est l’outil de prédilection pour faire de l’observation astronomique. Son action est double, il permet d’agrandir et de rendre plus brillants des objets du ciel qui sont trop petits et faibles pour être bien vus à l’œil nu. Sur cette page, vous verrez les différents types de télescopes les plus couramment utilisés en astronomie amateur, quelques formules mathématiques simples qui sont utiles pour connaître les capacités d’un télescope et, enfin, quelques informations sur la collimation.
Notez que nous avons également un article sur les télescopes « intelligents ».
1. Types de télescopes
Il existe une quantité impressionnante de designs de télescopes, mais ils peuvent être pour la plupart classifiés en trois grandes catégories : les réfracteurs, les réflecteurs et les catadioptriques (un mélange des deux premiers). Avant de présenter les différents types de télescopes, nous allons parler de montures (trépieds) et d’oculaires.
Types de montures (trépieds) et oculaires
Il existe deux types principaux de montures de télescopes : les montures azimutales et les montures équatoriales.
La monture azimutale est la plus simple, elle permet de déplacer le télescope selon un axe horizontal et vertical. La monture équatoriale est plus complexe, mais permet d’incliner le système de rotation du télescope pour pouvoir l’aligner avec l’axe de rotation de la Terre (donc du ciel). Ceci permet de suivre plus facilement le ciel dans sa rotation. Pour les deux types de montures, il est possible d’avoir des versions motorisées qui suivent le mouvement du ciel ou qui peuvent même pointer automatiquement les différents objets que l’on souhaite observer.
Un télescope est composé d’une lentille ou d’un miroir principal qui collecte une grande quantité de lumière et focalise celle-ci pour former une image virtuelle en un point précis. L’oculaire, composé de lentilles, a pour fonction d’agrandir cette image. Il s’agit d’une pièce amovible qui peut être facilement remplacée. Il est commun d’utiliser plusieurs oculaires pour un même télescope. C’est avec ceux-ci que l’on peut contrôler le grossissement de l’image.
Télescopes réfracteurs
Inventé par un opticien néerlandais du nom de Hans Lipperhey en 1608, le télescope réfracteur a rapidement été perfectionné et tourné vers le ciel par Galilée. Ce fut le début de l’astronomie moderne.
Les télescopes réfracteurs, aussi appelés lunettes astronomiques, utilisent un arrangement d’au moins deux lentilles pour capter la lumière et agrandir les objets observés. L’utilisation de lentilles pour ce type de télescope cause des aberrations chromatiques, un phénomène lié au fait que celle-ci réfracte (dévie) les couleurs composant la lumière observée. L’addition de lentilles supplémentaires avec des revêtements spéciaux peuvent corriger certains de ces défauts optiques, mais sont dipendieuses et allourdissent le télescope.
Cependant, ce type de télescope est habituellement de taille plus modérée. En effet, les lentilles nécessaires à ces télescopes sont très dispendieuses en fonction de leur taille et de leur qualité. Pour ne pas compromettre la qualité d’observation et pour réduire les coûts, les télescopes doivent donc être plus petits.
Avantages
- Facile d’entretien et d’utilisation
- Bon contraste
- Bonne netteté
Désavantages
- Dispendieux
- Lourd
- Aberrations chromatiques et sphériques (déformations optiques), qui peuvent être corrigées
Télescopes réflecteurs (newtonien)
Bien que l’idée d’utiliser des miroirs pour construire des télescopes flottait déjà dans l’air depuis longtemps, c’est Isaac Newton qui fut le premier à construire un modèle fonctionnel de télescope réflecteur. C’est le modèle de télescope le plus utilisé par les astronomes amateurs, à cause de sa grande simplicité, sa versatilité et son coût qui est généralement moindre.
La lumière qui arrive d’un objet du ciel, est reflétée (réfléchie) et concentrée par le grand miroir primaire, qui est de forme sphérique ou parabolique, tout au fond du tube du télescope. La lumière est ensuite déviée, vers l’oculaire, par le miroir secondaire qui est plat. Enfin, l’oculaire est muni de lentilles permettant d’agrandir l’image réfléchie par le miroir principal (voir figure 2).
Les télescopes newtoniens qui sont sur une base azimutale et qui reposent sur une plateforme pivotante sont nommés des télescopes de Dobson. Cette monture rend l’utilisation plus intuitive, surtout pour les débutants, sans exclure son utilisation par les astronomes expérimentés.
Les télescopes newtoniens sont idéaux pour l’observation de la Lune, les planètes et des objets du ciel profond.
Avantages
- Versatiles
- Bon rapport qualité-prix
Désavantages
- Maintenance plus complexe
- Image inversée
- Possibles déformations visuelles
Télescopes catadioptriques
Ce type de télescope combine lentilles et miroirs pour optimiser les performances optiques. La plupart des télescopes catadioptriques ont une configuration dite Schmidt-Cassegrain (voir figure 4). La présence d’un miroir secondaire, qui renvoie la lumière vers le miroir primaire, permet d’avoir un télescope plus compact pour une longueur focale plus grande et d’avoir l’oculaire à un endroit plus pratique pour l’observation (derrière le télescope). L’ajout d’une lentille permet de tenir le miroir secondaire sans utiliser de tiges de support opaques et fait en sorte de corriger les aberrations optiques et améliorer l’image.
Ces types de télescopes sont idéaux pour observer la Lune et les planètes, mais aussi les objets du ciel profond. Ils ont l’avantage d’être plutôt compacts, et faciles d’utilisation. Leur mise en station peut être très rapide à faire. Toutefois, ils sont assez coûteux et relativement lourds, en raison du poids de la lentille.
Avantages
- Compact
- Facile d’utilisation
Désavantages
- Dispendieux (plus qu’un newtonien, mais moins qu’un réfracteur de taille comparable)
- Peut être assez lourd
Choisir un télescope
Après avoir effectué un survol des différents types de télescopes, comment choisir?
Lorsque vous choisissez votre premier télescope, il est important de réfléchir à quelques questions :
- Quels objets souhaitez vous être capable d’observer?
- Avez-vous besoin d’un télescope facile à transporter puisque vous vivez en ville?
- Avez-vous une cour où un plus gros télescope peut élire domicile sans avoir besoin d’être transporté pour chaque session d’observations?
- Vivez-vous sous un ciel voilé par la pollution lumineuse? Dans ce cas, un télescope optimisé pour la Lune et les planètes est peut-être plus désirable.
- Quel est votre budget?
Toutes ces questions entrent en jeu dans votre processus de décision pour l’achat d’un télescope.
Une bonne recommandation de départ est un télescope de Dobson, comme le Zhummell Z114, qui est petit et facile d’utilisation.
C’est un télescope qui est idéal pour l’observation de la Lune ou des planètes, et c’est d’ailleurs le modèle recommandé actuellement pour notre programme Biblioscopes.
Évitez à tout prix les télescopes vendus dans les grandes surfaces à très bas prix. Ceux-ci sont souvent surnommés des « télescopes tueurs de passe-temps », puisqu’ils sont généralement des télescopes réfracteurs de très mauvaise qualité, montés sur un trépied instable. Ils ont tendance à générer plus de frustrations que d’émerveillement.
Pour plus d’information, vous pouvez aller sur le site internet de l’astronome amateur Roger Ménard.
Vous pouvez également vous référer à ce document synthétique pour choisir un télescope par Daniel Provençal.
2. Formules utiles
Très peu de mathématiques sont nécessaires pour observer le ciel, mais tout de même quelques formules peuvent être utiles pour mieux comprendre son télescope. Prenons pour exemple un télescope newtonien bas de gamme (environ 250$). Sur tous télescopes se retrouvent généralement deux informations : la focale du télescope et son diamètre. À partir de celles-ci, il est possible de calculer plusieurs propriétés d’un télescope.
Rapport f/D
Ce rapport (souvent écrit « f/ ») est un indicatif de la capacité d’un télescope à collecter la lumière. Plus sa valeur est petite, plus un télescope est « rapide » (souvent qualifié ainsi lorsque le rapport est plus petit que 6). Inversement, un grand rapport f\D indique un télescope qui collecte moins de lumière et qui est qualifié de « lent » (pour un rapport au-dessus de 9).
Ce ratio se calcule selon l’équation : f/ = focale du télescope / diamètre du télescope.
Donc, pour notre télescope en exemple (voir figure 5), qui a une focale de 900 mm et un diamètre de 114 mm : f/ = 900/114 ≅ 8.
Nous avons donc ce qu’on appellerait un télescope f/8.
La notion de vitesse d’un télescope est surtout utile dans un contexte d’astrophotographie, en lien avec les temps d’exposition nécessaires.
Grossissement
Le grossissement G se calcule à l’aide de l’équation : G = focale du télescope / focale de l’oculaire.
Alors, notre télescope en exemple, avec un oculaire de 20 mm de focale : G = 900 / 20 = 45x.
Pouvoir de résolution
Une autre notion importante est ce qu’on appelle le pouvoir de résolution. C’est la capacité de séparer deux points, comme des étoiles, et distinguer des détails. L’œil humain, sans instrument, est généralement capable de distinguer deux points séparés d’un angle d’une minute d’arc (1/60 de degré). Cela correspond à distinguer deux points séparés de 2 mm à 6 mètres de nos yeux.
Fait intéressant : cette limite est imposée par la nature ondulatoire de la lumière, qui se comporte (un peu) comme une onde, et la largeur de notre pupille. La lumière est en quelque sorte déviée un peu par les côtés de l’ouverture de notre œil, l’iris, c’est ce qu’on appelle la diffraction.
Le même phénomène se produit pour les télescopes. Leur résolution angulaire est dictée par le diamètre de l’ouverture du télescope. La limite souvent utilisée en astronomie est la limite de Dawes, qui a été évaluée empiriquement : 𝚹 = 120 / diamètre du télescope (en mm).
Donc, avec notre exemple de télescope : 𝚹 = 120 / 114 ≅ 1 seconde d’arc.
Nous avons donc un pouvoir de résolution maximum d’environ 1 seconde d’arc, ce qui est (1/3600 de degré). Citons en exemple Saturne vue de notre ciel, qui mesure entre 15 et 20 secondes d’arc, selon sa position par rapport à la Terre. Saturne et ses anneaux sont donc visibles avec ce télescope, mais avec peu de détails, même dans les meilleures conditions.
Grossissements recommandés
Maintenant que nous savons qu’un télescope possède une résolution angulaire maximale, nous pouvons en déduire qu’il est impossible d’agrandir une image à l’infini. Bien que l’on pourrait mettre un oculaire de, disons, 3 mm sur le télescope, ce qui donnerait un grossissement de 300 fois, l’image ne serait pas plus nette. Lorsque l’on agrandit trop l’image d’un télescope, l’impact de la diffraction devient visible et embrouille l’image. Cette limite n’est dictée que par le diamètre du télescope.
Le grossissement maximum recommandé peut être trouvé à l’aide de calculs, et peu se simplifier à l’aide de cette règle simple : 1,5 fois le diamètre du télescope en mm. Alors, le grossissement maximum pratique du télescope en exemple est de 171 fois (114 x 1,5). L’oculaire à utiliser pour atteindre ce maximum a une focale de 5 mm (900 / 5).
Il y a aussi un grossissement minimum recommandé, car, pour de trop petits agrandissements, l’image va devenir plus pâle et le miroir secondaire peut apparaître dans l’image. Il est recommandé de ne pas agrandir moins que le diamètre du télescope en mm divisé par 6. Donc un grossissement de 19 fois pour notre télescope en exemple (114 / 6), qui est obtenu avec un oculaire de 50 mm.
3. La collimation
La collimation est l’alignement précis des éléments optiques d’un télescope newtonien, notamment ses deux miroirs : le primaire (grand miroir au fond du tube) et le secondaire (petit miroir plat en haut du tube). Un mauvais alignement peut entraîner des images floues ou déformées, réduisant ainsi les performances de l’instrument. Ce désalignement se produit naturellement avec le temps.
La collimation devrait idéalement être vérifiée avant chaque session d’observation.
Nous vous suggérons de visionner des tutoriels sur la collimation, qui sont facilement accessibles sur des plateformes comme YouTube. Vous pouvez également demander conseil à votre club d’astronomie local. Une vidéo sera également bientôt disponible sur ce site.