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Télescope

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Un télescope en pleine nuit.
Grand télescope à miroirs de l'observatoire de La Plata, Argentine.

Un télescope est un instrument d'astronomie, fondé sur les propriétés optiques des miroirs concaves. Il est fait essentiellement de deux miroirs montés dans un tube. L'un de ces miroirs a le diamètre du tube.

Ils sont très différents des lunettes astronomiques, qui utilisent une lentille optique (ou plusieurs) pointée vers le ciel et aucun miroir.

Pour un coût de fabrication similaire, Le télescope peut être d'un plus gros diamètre qu'une lunette astronomique, ce qui permet à la fois de capter plus de lumière des objets célestes mais aussi d'obtenir des grossissements plus élevés qui donnent accès à l'observation de détails beaucoup plus fins.

Néanmoins, ce genre d'objet peut coûter très cher à produire lorsque le diamètre du miroir principal atteint plusieurs dizaines de centimètres ou plusieurs mètres.

Historique[modifier | modifier le wikicode]

Télescope présenté par Isaac Newton à la Royal Society en 1672

Les premiers instruments d'observation des corps célestes furent la Lunette astronomique des savants italiens Giambattista della Porta (vers 1586) et Galileo Galilei (Galilée), qui présenta la lunette qui porte son nom au doge de Venise en 1609. Cette lunette fut perfectionnée à partir de 1611 par l'astronome allemand Johannes Kepler avec une formule optique à deux lentilles convexes pour l'oculaire.

Les premiers télescopes furent construits de manière expérimentale par le mathématicien français Marin Mersenne et son collègue écossais James Gregory, en 1663. Mais c'est le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton qui réalisa les premiers télescopes vraiment performants, à partir de 1671.

L'astronome allemand William Herschel a construit un télescope de grande dimension, jusqu'à 12 m de longueur, dès les années 1790 : c'est lui qui découvrit la planète Uranus en 1781.

Types de télescopes[modifier | modifier le wikicode]

Il existe différents types de télescopes, qui comportent tous deux miroirs :

  • un grand miroir (appelé miroir primaire), dont le diamètre peut varier de 10 à 20 cm environ pour les télescopes usuels à plusieurs mètres pour les plus grands télescopes ;
  • un deuxième miroir plus petit (appelé miroir secondaire) qui reçoit la lumière du miroir primaire et la renvoie vers l'œil ou l'appareil photo de l'observateur.

Le miroir primaire est à une extrémité du tube du télescope. Sur un instrument de qualité, c'est un miroir parabolique car cette forme de miroir renvoie exactement ou même endroit tous les rayons lumineux qui arrivent dans l'axe du tube quel que soit le point du miroir où ils sont réfléchis. Néanmoins, il existe des télescopes avec un miroir primaire sphérique plus facile à fabriquer.

L'utilisation de miroirs au lieu de lentilles comme dans les lunettes astronomique présente l'avantage de dévier de la même façon tous les rayons lumineux quelle que soient leur longueur d'onde (et donc leur couleur pour la lumière visible). On évite le problème d'aberration chromatique qui se pose avec les lunettes astronomiques.

Schéma de principe du télescope de Newton

Le type « Newton »[modifier | modifier le wikicode]

Dans le type « Newton », les rayons parallèles, venant de l'infini, sont focalisés par un miroir parabolique ou sphérique. Puis ils sont déviés sur le côté par un miroir plan, orienté à 45° par rapport à l'axe optique du télescope.

Ce miroir plan est fixé à l'avant du tube par 3 morceaux de fil de fer.

L'observateur se place à côté de l'ouverture du tube pour regarder à travers l'oculaire.

Le type « Cassegrain » et ses variantes[modifier | modifier le wikicode]

Schéma de principe du télescope de Cassegrain

Le type « Cassegrain », proposé également en 1672 par le prêtre et physicien français Laurent Cassegrain, est lui aussi composé d'un miroir primaire concave parabolique, mais son miroir secondaire convexe hyperbolique à l'autre bout du tube est parallèle au miroir primaire. La lumière fait un aller retour. Elle rentre par l'avant du télescope et va jusqu'au fond du tube où est le miroir primaire, puis est renvoyée vers l'avant où elle atteint le miroir secondaire qui la renvoie vers l'arrière où elle passe dans un trou percé au centre du miroir primaire. L'observateur se place derrière celui-ci et regarde à travers un oculaire monté dans l'axe du télescope.

Grâce à l'aller retour de la lumière, le tube d'un télescope Cassegrain est 2 fois plus court qu'avec un télescope de type Newton pour la même focale.

De nombreuses variantes du type Cassegrain existent. Il peut y avoir une lentille de très faible courbure à l'avant du télescope sur laquelle le miroir secondaire pourra être collé ou au contraire une lentille sur le miroir secondaire. Chaque variante possède un nom, par exemple Schmidt-Cassegrain ou Maksutov. Si on choisit de se contenter de miroirs sphériques, les lentilles sont là pour corriger des défauts qu'ils produisent, mais globalement, le trajet des rayons lumineux est le même qu'avec les télescopes Cassegrain.

Grossissement maximum d'un télescope[modifier | modifier le wikicode]

Le grossissement obtenu avec un télescope (comme avec une lunette astronomique) est facile à calculer. C'est la focale du télescope divisée par la focale de l'oculaire.

Les télescopes vendus à quelques centaines ou quelques milliers d'euros ont des focales allant de 900 mm à 2 800 mm. On trouve de nombreux oculaires dans des focale allant de 2,5 mm à 40 mm.

Ainsi, un télescope de 900 mm grossira :

  • 36 fois avec un oculaire de 25 mm de focale (900 / 25 = 36)
  • 90 fois avec un oculaire de 10 mm de focale (900 / 10 = 90)
  • 180 fois avec un oculaire de 5 mm de focale (900 / 5 = 180)

Un télescope de 2 300 mm de focale (plus cher à l'achat) grossira :

  • 57,5 fois avec un oculaire de 40 mm de focale (2300 / 40 = 57,5)
  • 92 fois avec un oculaire de 25 mm de focale (2300 / 25 = 92)
  • 230 fois avec un oculaire de 10 mm de focale (2300 / 10 = 230)
  • 460 fois avec un oculaire de 5 mm de focale (2300 / 5 = 460)

Néanmoins, à cause des propriétés ondulatoires de la lumière, le grossissement maximum d'un télescope (ou d'une lunette astronomique) dépend de son diamètre. Pour avoir une image nette, il ne faut pas dépasser 22 fois son diamètre en centimètre, sinon, l'image de l'objet sera plus grosse, mais on ne verra pas davantage de détails.

Beaucoup de télescopes d'amateur ayant un diamètre proche du dixième de la focale (par exemple 23 cm dans le cas du 2e exemple, il ne sera pas utile d'utiliser des oculaires de moins de 5 mm pour ces télescopes.

Fabrication d'un télescope[modifier | modifier le wikicode]

Les miroirs sont aujourd'hui fabriqués industriellement, mais les miroirs polis à la main, parfois par des amateurs passionnés, sont les plus appréciés : plus les miroirs sont parfaits (c'est-à-dire lisses et proches de la forme d'une parabole), meilleure est l'image.

Un miroir parabolique possède la meilleure forme pour que tous les rayons lumineux venant d'une étoile (ou d'un autre objet très lointain) convergent au même endroit. Mais les miroirs sphériques (dont la courbure a la forme d'une petite portion de sphère) sont plus faciles à fabriquer et peuvent équiper des télescopes de moindre qualité.

Radiotélescope ADU-1000, en Crimée.

Les grands télescopes[modifier | modifier le wikicode]

Les plus grands télescopes du monde ont des miroirs primaires d'une dizaine de mètres de diamètre. Grâce aux progrès de l'informatique, on peut combiner plusieurs télescopes pour produire des photographies de très haute précision.

Les radiotélescopes sont des télescopes utilisés en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres.

Le télescope spatial Hubble est un grand télescope satellite, doté d'un miroir de 2,40 m, qui gravite en orbite autour de la Terre depuis 1990.

Article mis en lumière la semaine du 23 mai 2011, la semaine du 31 août 2015.
Source : cette page a été partiellement adaptée de la page Télescope de Wikipédia.
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