Instruments, montures

Les instruments d'observation sont les outils des astronomes amateurs. Ils sont de nombreux types. Les montures, quant à elles, sont le système qui permet de pointer l'instrument et de suivre le déplacement apparent des objets observés

Les instruments

Les instruments pour astronomes amateurs sont des instruments optiques qui fonctionnent tous sur le même principe: un système optique principal produit une image d'un objet à un point focal où l'image est agrandie par un oculaire (un oculaire est un petit ensemble optique secondaire). Les instruments astronomiques se répartissent d'abord en fonction de quel système optique primaire ils utilisent. Si le système optique est une lentille, placée au sommet de l'instrument, on a affaire à une "lunette astronomique"; si le sytème optique est un miroir, l'instrument est un "télescope". Les images des objets observés, dans la plupart des instruments conçus pour l'astronomie, sont inversées (de haut en bas voire de droite à gauche, etc; le Nord d'une planète, par exemple, est en bas et son Sud en haut, etc.). Cela est dû au fait que l'on évite d'ajouter à l'instrument des pièces optiques qui, certes, produiraient une image normale, mais intercepteraient une partie de la lumière collectée. Le propriétaire d'un instrument astronomique qui veut l'utiliser pour des observations de type terrestre doit utiliser un accessoire optique (un "redresseur terrestre"). Les télescopes de type Newton ne peuvent pas être corrigés de cette manière

Tous les instruments amateurs se répartissent sur la base de cette différence. Les principaux, de plus, se différencient en d'autres catégories lesquelles ont plus trait aux types d'instruments qu'on trouve sur le marché. Un instrument de deux fois le diamètre d'un autre, par exemple, permet d'afficher deux fois plus de détails que ce dernier

• les lunettes astronomiques sont des tubes qui portent une lentille (ou une lentille complexe) à une extrêmité et un porte-oculaire à l'autre. Les lunettes astronomiques sont chères. Elles sont cependant les meilleurs instruments possibles. Elles produisent des images détaillées, à haut contraste et elles permettent des grossissements élevés. Comparées à la plupart des autres systèmes optiques à miroir secondaire, les lunettes donnent des images très lumineuses puisqu'il n'y a pas de secondaire pour réduire la quantité de lumière qui atteint l'objectif principal. Les lunettes astronomiques sont de moins bons instruments pour ce qui est des objets du ciel profond et leur utilisation doit être réservée aux études planétaires, à la Lune et aux étoiles doubles. Dans des versions simples -et moins chères- les lunettes astronomiques sont de bons instruments d'initiation. Les lunettes fonctionnent sur la base d'une lentille; de ce fait, elles sont sujettes à un défaut dit "aberration chromatique". L'aberration chromatique vient de ce que chaque longueur d'onde du visible -chaque couleur du prisme- arrive au foyer à un point différent: ainsi le rouge est au foyer plus loin que le bleu. Le défaut est plus un problème pour l'astrophotographie car les caméras y sont plus sensibles. Les lunettes, ainsi, existent en deux variétés: les achromatiques et les apochromatiques; les lunettes achromatiques -moins chères- utilisent deux lentilles -un doublet- qui minimisent l'aberration chromatique. Les apochromatiques -plus chères- utilisent trois lentilles -un triplet- lesquelles amènent toutes les longueurs d'onde au même foyer et éliminent le défaut. Pour une achromatique, un F/D important permet de réduire l'aberration chromatique. Les apochromatiques à F/D faible se destinent surtout aux champs stellaires. Un type intermédiaire de lunettes -qui sont de très bon achromatiques- combattent l'aberration chromatique -sans l'éliminer totalement- via deux lentilles faites de verres spéciaux, ainsi des verres "ED" ("extra-low dispersion", "dispersion extra-basse") ou en fluorite. Ces verres spéciaux, par ailleurs, peuvent être aussi utilisés pour encore améliorer les apochromatiques à 3 lentilles
• les télescopes utilisent un miroir comme système optique principal (un bloc de verre circulaire est taillé et poli sur l'une de ses surfaces. Cette surface est revêtue d'une matière réfléchissante). Les télescopes se différencient eux-mêmes en plusieurs types
     . les télescopes de type Schmidt-Cassegrain sont des télescopes "catadioptriques", c'est-à-dire qu'ils sont un mélange de télescopes et de lunettes (d'où qu'on les appelle aussi, en anglais, des "compound telescopes", "instruments composés"): dans un tube, la lumière entre par une lentille correctrice placée à l'extrêmité. Un miroir principal situé au fond du tube produit l'image principale. Le chemin de la lumière est tel que ce miroir principal renvoie la lumière sur un miroir secondaire et que ce dernier la renvoie, à travers le miroir principal -qui porte donc un trou- en direction du porte-oculaire. Les Schmidt-Cassegrain sont chers (bien que moins que les lunettes) mais ce sont des instruments compacts et multi-usages. Ils sont excellents en matière d'objets du ciel profond du fait qu'ils fournissent des images piquées sur un large champ. Mais ils sont aussi très bons pour l'observation de la Lune, des planètes et des étoiles doubles. Les Schmidt-Cassegrain sont aussi les instruments les plus adaptés à la photographie astronomique du ciel profond. Les Schmidt-Cassegrain ne sont pas exempts d'erreurs optiques dont la coma, l'élongation des images en forme de comète plus on se rapproche du bord du champ; certains modèles sont corrigés de ces aberrations. Pour ce qui est la collimation, elle ne concerne, sur les Schmidt-Cassegrain, que le miroir secondaire
     . les Ritchey-Chrétien, des sortes de Schmidt-Cassegrain corrigés des aberrations, sont des outils spécialement conçus pour la photographie stellaire
     . les télescopes de type Maksutov-Cassegrain sont aussi des télescopes catadioptriques. Ils ont une lentille correctrice plus épaisse et un miroir secondaire plus petit que les Schmidt-Cassegrain. Les Maksutov-Cassegrain ont un léger avantage en matière de planètes. Cela est dû à leur moins grande obstruction du miroir secondaire. Les Maksutov-Cassegrain, d'un fait d'un rapport focal important, sont plutôt destinés à des objets célestes qui nécessitent un fort grossissement soit les planètes
     . les télescopes de type Newton sont les télescopes les plus simples. Ils sont constitués d'un tube. La lumière y entre par une extrêmité (ouverte); le miroir primaire est situé au fond du tube. La lumière est renvoyée vers un miroir secondaire situé près de l'ouverture de l'instrument. De là l'image est renvoyée à angle droit vers le porte-oculaire et l'oculaire. Les télescopes Newton ont longtemps été les instruments favoris des astronomes amateurs du fait de leur coût relativement bas et leurs utilisations variées. Les Newton sont bons aux objets du ciel profond, bons pour la photographie astronomique des objets du ciel profond. Ils sont raisonnablement bons pour les planètes et la Lune. Ils sont de moins bonne qualité que les Schmidt-Cassegrain. Les Newton doivent être "collimatés" à intervalle régulier (on doit aligner leurs optiques primaire et secondaire). Par ailleurs, du fait que leur tube est ouvert, ils sont sujets à la turbulence et on doit les laisser s'acclimater à la température du poste d'observation avant de pouvoir les utiliser. Le revêtement de leur pièces optiques (dont le miroir principal) peut se dégrader. Les Newton, malgré la nécessité de les collimater -règler souvent l'alignement miroirs primaire-secondaire-porte-oculaire- sont des outils polyvalents (planétaire et stellaire; visuel-astrophotographie). Un Newton à F/D 8 est plus polyvalent qu'une lunette à F/D › 10
     . les télescopes de type Dobson sont de nouveaux venus dans le champ de l'astronomie amateur. Les plus petits semblent de bons instruments d'initiation. Ces instruments sont des télescope de type Newton de grand diamètre montés sur une monture simplifiée. Du fait de leur rapport diamètre-prix, ils sont utiles pour collecter de grandes quantités de lumière et ils sont de bons instruments pour l'observation du ciel profond depuis des emplacements non atteints par la pollution lumineuse. Les Dobson, malheureusement, ne peuvent être motorisés et leur déplacement n'est contrôlé que manuellement

Des types supplémentaires d'instruments existent: les Newton-Cassegrain (qui sont des Newton avec lentille correctrice) voire des types encore plus exotiques. Une tendance récente du marché se révèle être les lunettes à courte focale et grand champ (soit achromatiques ou apo-chromatiques -c'est-à-dire, dans ce dernier cas, de qualité optique haut de gamme). Ces lunettes sont présentées comme de bons instruments à la fois pour les objets du ciel profond et pour les planètes (dans ce dernier cas, on utilise une lentille de Barlow -dont les qualités semblent n'avoir plus rien de commun avec l'ancienne réputation de ces accessoires- ou des oculaires à courte focale). L'avantage de ces lunettes courtes est leur portabilité et leur facilité de mise en batterie. Cette tendance est nouvelle en ce que, il y a 10 ou 20 ans, c'étaient les chasseurs de comètes qui utilisait des instruments de ce type -ou leur équivalent dans le domaine des jumelles binoculaires de grande dimension- alors que les observateurs planétaires préféraient les lunettes à longue focale et que les Schmidt-Cassegrain étaient les instruments de haut de gamme et multi-usages

Les montures

Les instruments d'astronomie, lunettes ou télescopes, doivent, pour des questions de stabilité et de praticabilité, être placés sur ce que l'on appelle une "monture". Une "monture" est le système qui permet de pointer un instrument astronomique et de suivre le mouvement apparent des objets observés. La monture se place à son tour sur un classique trépied ou sur une colonne de métal ou de béton. Les montures existent en deux types. Le critère est celui de comment fonctionne le mouvement qui est nécessaire pour suivre le mouvement apparent des objets célestes. Tout objet céleste, en effet, du fait du mouvement apparent du ciel nocturne, lui-même lié à la rotation de la Terre, se lève -puis se couche- (donc s'élève puis descend par rapport à l'horizon) en même temps qu'il se déplace d'Est en Ouest

• la monture azimutale se trouve sur les instruments de débutants. Il s'agit d'une monture à deux axes. Comme son nom l'indique, une monture azimutale nécessite un mouvement en azimuth (c'est-à-dire dans le plan de l'horizon) et un mouvement en "altitude" (haut et bas par rapport à l'horizon). Les bonnes montures azimutales d'initiation sont équipées d'un système à vis micrométrique qui, une fois une altitde réglée, permet d'affiner celle-ci; une fois un objet centré, le mouvement en azimuth et en altitude pour le conserver centré est alors agréable
• monture azimutale des Dobsons: les Dobson possèdent une monture spécifique mais de type azimutale; ces montures peuvent maintenant se présenter en version améliorée "Push to" (l'utilisateur déplace le tube fonction de flèches d'indication) ou "Goto" (un moteur pour chaque axe et recherche automatique)

  sur une monture azimutale, une vis micrométrique permet d'affiner l'altitude. site 'Amateur Astronomy'

• les montures altazimutales sont des montures azimutales qui sont perfectionnées via un mouvement électrique sur 2 axes et/ou un système de suivi. Ce sont des montures qu'on trouve pour les instruments de haut niveau, ainsi les Schmidt-Cassegrain de chez Meade ou Celestron. Ce type de monture permet également l'astrophotographie
• les montures équatoriales (dites aussi montures équatoriales allemandes) étaient la monture classique avant le développement des azimutales de haut de gamme. Les montures équatoriales sont encore utiles. Leur principe est que leur axe principal -qui sur une azimutale serait vertical- est, là, incliné vers l'étoile polaire (l'inclinaison est réglable selon la latitude du lieu de l'observateur). L'axe principal de la monture est ainsi parallèle à l'axe de la Terre. Une fois un objet acquis en altitude, la rotation de l'axe principal -à l'opposé de la rotation de la Terre, suffit à compenser le mouvement apparent de l'objet observé. Un système de contrepoids à l'extrêmité de l'axe secondaire permet l'équilibre de la monture. Des moteurs sont soit livrés d'origine avec une monture équatoriale, soit peuvent être adaptés. Ils permettent le mouvement de rotation automatique sur l'axe principal et des mouvements de correction sur l'axe secondaire. Les montures azimutales de haut niveau peuvent être transformées en montures équatoriales par le biais de systèmes qui inclinent l'axe principal. Ces systèmes sont proposés par les fabricants. En matière d'astrophotographie, les montures équatoriales présentent l'avantage que l'on n'a pas à utiliser un accessoire dit "dé-rotateur de champ", qui est nécessaire aux altazimutales pour maintenir un même cadrage du champ au long de l'exposition