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(P--10) Téléscopes

  Index

7.Précession
8. La terre est ronde
  8a. L'horizon
  8b. La parallaxe
8c. Distance de la lune. (1)
8d. Distance de la lune. (2)
9a. La terre tourne-elle autour du soleil?

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Le Système Solaire
(P-1)     Le système solaire
(P-2)     Mercure
(P-3)     Venus
(P-4)     La Terre
(P-5)     Mars
(P-6)     Asteroides
(P-7)     Jupiter
(P-8)     Io et les autres lunes de Jupiter
(P-9)     Saturne
(P-10)   Téléscopes
(P-11)   Uranus
(P-12)   Neptune
(P-13)   Pluton et la ceinture de Kuiper
(P-14)   Comètes, et autres petit objets
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9c. De Copernic
        à Galilée
10. Les lois de Kepler


A DROITE: Le télescope spatial Hubble en cours de ravitaillement par la navette spatiale


   
    Le système solaire s'étend bien au delà de l'orbite de Saturne, mais pour explorer ces régions éloignées, les nombreux satellites des planètes et l'univers encore plus lointain - pour tout cela (et pour prendre des photos, distinguer les couleurs etc), l'il humain a besoin du secours d' un instrument optique: le télescope

    L'histoire du télescope et de sa technologie est trop vaste et trop riche pour être exposée dans cette simple page Web. Au mieux, on peut présenter ici un court résumé historique. Pour en savoir plus, je vous recommande juste un livre
Stargazer: The Life and Times of the Telescope
By Fred Watson, De Capo Press 2006
    Watson est un astronome australien, et une grande partie de ce qui suit est beaucoup mieux décrit dans son livre.

    Le télescope (la lunette) a été inventé en 1608 par Hans Lipperhey, un fabricant néerlandais de lentilles. Le travail du verre s'était amélioré au fil des siècles, et en 1600 les lunettes étaient largement utilisées pour corriger la vision - non seulement la forme convexe (pour la vision de loin), mais aussi, quelques années plus tard, concave (pour la vision de prés) . Lipperhey constata qu'en combinant les deux types et qu'en réglant leurs courbures et leurs distances, on pouvait voir les objets comme si ils étaient beaucoup plus rapprochés. Les protestants hollandais étaient alors en guerre contre les catholiques espagnols (qui les avaient condamnés une fois pour toute, et n'adhéraient pas à leurs théories) et Lipperhey avait montré son invention à son duc, en pensant que cela pourrait aider à la conduite de la guerre.

    Mais le duc s'en vanta à l'ambassadeur d'Espagne, il y eu des fuites et Lipperhey fut privé de la récompense espérée.

    Cependant,
Galilée en Italie, avait entendu parler de la lunette, et non seulement l'adapta à l'astronomie, mais aussi la perfectionna à l'extrême. Au lieu d'un grossissement de 3 (comme dans les actuelles jumelles de théâtre, qui utilisent le même principe), il se servit de lentilles de diverses courbures, pour arriver à voir des objets semblent plus rapprochés de 8, 20 et même environ 30 fois. Avec son télescope il découvrit la forme en croissant de Vénus et les satellites de Jupiter , les deux apportant une preuve à la théorie de Copernic. Malheureusement, il en fit l'apologie un peu trop fort pour le dogmatisme de l'église de l'époque, et finalement fut traduit en justice et déclaré coupable. Il a également découvert les cratères de la Lune, et a noté que le flou de la Voie lactée était en fait du à un grand nombre d'étoiles faibles.

    Kepler analysa mathématiquement l'optique et mis au point une conception avec deux lentilles convexes si bien que toutes les images dès lors maintenant vues la tête en bas. L'inversion est sans importance pour les astronomes - mais pour une utilisation sur Terre, il faut une autre lentille supplémentaire inversant à nouveau l'image. Dès le début, de nombreuses découvertes ont été faites avec les lunettes (y compris l'existence des taches solaires, projetées par le télescope sur un écran), mais il restait un gros problème. Une lentille réfracte la lumière, comme un prisme, et, la plupart des gens le savent de nos jours, la réfraction des différentes couleurs se fait à des distances différentes. Les planètes et les autres objets célestes brillent généralement de par un mélange de couleurs (un tel mélange est blanc), aussi si un télescope est réglé pour donner une image nette d'objets verts (par exemple), les images des objets blancs (et de la plupart des autres) semblent entourées de couleurs parasites.

    Ce problème éveilla l'intérêt d' Isaac Newton, qui pensait que c'était l'objectif qui était en cause. Et comme la lumière peut également être focalisée par les miroirs courbes, (comme les miroirs grossissants pour la toilette ) il mis au point en 1668 un télescope dont la lumière était collectée par un miroir concave, fabriqué dans un alliage aux bonnes capacités réflectives ("spéculum de métal" -- - spéculum signifie miroir, d'où le verbe "spéculer"). Les réflecteurs doivent être taillé avec une plus grande précision que les lentilles mais Newton, toujours ingénieux, avaient également inventé de nouvelles techniques pour les meuler, encore utilisées par les amateurs, et réussit là où les tentatives antérieures avaient échouées. Les faisceaux réfléchis convergent vers un petit miroir secondaire qui les renvoient à 90 degrés vers une lentille oculaire. Ces "télescopes de Newton" sont toujours populaires: le fait que la lentille est situé en haut de l'instrument, et non en bas, aide les observateurs, mais le plus important est qu'il est généralement plus facile de construire de grands miroirs concaves, malgré les exigences de précision, que de grandes lentilles (seule une face doit être polie, pas les deux).

    Newton n'avait pas envisagé l'amélioration des lentilles --en 1758 John Dollond breveta une combinaison "achromatique" ("sans-couleur") composée d'une paire de lentilles réalisées avec différentes variétés de verre, agissant comme un objectif unique, mais annulant la plupart des "dispersions" dues aux différentes couleurs. Quelques temps après, une nouvelle figure est apparu sur la scène - un musicien allemand transplanté en Angleterre, Wilhelm Herschel (plus tard changé en William, plus tard encore Sir William), qui construisit une série de miroirs de télescopes plus grands et plus puissants que tout ce qui existait.

    Avec un de ses nouveaux instruments, William découvrit en 1781 une nouvelle planète, maintenant connue sous le nom de Uranus, une histoire qui sera
exposée séparément. .

    Pour observer les objets faibles (et également, évidemment, pour résoudre plus de détails), un télescope est d'autant meilleur que son ouverture --est grande - cela dépends de la taille (diamètre par exemple) du premier élément, celui qui intercepte la lumière de l'étoile, qu'il s'agisse d'une lentille ou d'un miroir. La plupart du temps, au siècle suivant, les ouvertures des télescopes en métal furent de plus en plus grandes, et les télescopes à lentilles achromatiques également largement utilisés. Le plus grand miroir en métal a été construit par Earl Rosse en Irlande, et a donné la première bonne image de la nébuleuse d'Andromède(que Lady rosse déssina : il n' y avait pas encore de photos). Toutefois les miroirs métalliques étaient lourds, leurs repolissages périodiques étaient nécessaires et leur réfléctivité réduisait la luminosité. Les télescopes à lentilles sont plus légers et plus rigides. Au 20e siècle, la primeauté est revenue aux miroirs en verre (avec argenture ou en aluminure ), qui sont plus légers, peuvent être soutenus par dessous, et (voir ci-dessous) être combinés ensemble et collimatés.

Puis vinrent les accessoires --les spectromètres pour scinder la lumière et déduire de son spectre la composition des étoiles, les spectrohéliographes pour observer le Soleil en un rayonnement unique - la source étant si brillante qu'un astronome peut obtenir une bonne image, même si la plupart des rayonnements sont éliminés. Les appareils photographiques rendirent la pose possible - et, entre autres choses, la chasse aux astéroïdes grâce à un temps d'exposition très long augmentant la sensibilité aux objets sombres. Aujourd'hui, les amplificateurs électroniques (à couplage de charge ou CCD) font encore mieux. Par exemple, la pose de 11 jours d'exposition par le télescope Hubble en orbite vers un "champ ultra profond" a permis d'enregistrer quelques-unes des plus lointaines et des plus faibles galaxies. (A droite, détail de l'une de ces photos de "champ profond", pratiquement tous les objets sont des galaxies lointaines.) Des oculaires innovants et d'autres modifications ont considérablement élargi le champ de vision des télescopes, dont un point culminant aboutit au télescope de Schmidt en 1930 avec une lame correctrice, grande et transparente placée à l'avant d'un télescope à miroir

    A la fin du 19ème siècle, les plus grand télescopes des deux variétés furent construits aux États-Unis grâce aux efforts du même homme ---George Ellery Hale. Il fut responsable en 1897 du télescope à réfraction de la baie de Yerkes - avec sa lentille de 40 ", toujours le plus grand jamais construit - et d'une série de télescopes à miroirs au sommet du mont. Wilson et (plus tard) du Mt. Palomar en Californie du Sud, avec un 100 " sur le mont. Wilson (Edwin Hubble telescope) et un 200" (Mt.. Palomar télescope). Hale n'a pas vécu assez longtemps pour le voir achevé.

    Actuellement, les miroirs sont fabriqués en verre recouvert d'argent ou (plus tard) d'aluminium, plus lumineux et plus réfléchissants, et avec d'énormes ouvertures Pour éliminer le fléchissement de miroirs sous leur propre poids, on utilise de nombreux miroirs multiples, soigneusement alignés. Accroître l'ouverture améliore également la "résolution", c'est-à-dire réduit le flou de l'image du au fait que la longueur d'onde de la lumière est finie. Cela ne suffit cependant pas: la résolution est également dégradées par la turbulence atmosphérique - engendrée par de légères différences de réfraction de l'air dues aux variations de température (également à l'origine du scintillement des étoiles en été), considérablement amplifiée dans l'image d'un télescope.

    Il devint très important pour les observatoires de choisir des sites présentant de bonnes qualités pour l'observation ( " good seeing " (et éloignés des éclairages urbains !). Puis, ultérieurement, "l'optique adaptative" vint à bout du problème de la turbulence, par glissement et déformation des supports des multiples miroirs des télescopes, à l'aide de petits moteurs. Les télescopes en orbite évitent également ce problème, avec l'avantage supplémentaire de pouvoir exploiter les longueurs d'onde de la lumière absorbée par l'atmosphère --ultra violet etc. Les télescopes à infrarouge (qui nécessitent des détecteurs spéciaux) ont finalement percé les nuages obscurs et ont montré la proximité du centre de notre galaxie avec une résolution de quelques centièmes de seconde d'arc - alors que 100 ans plus tôt, une seconde (même en lumière habituelle) était jugé assez bon.

    Des télescopes aux rayons X ont même été construits, fonctionnant en orbite, comme par exemple, le grand télescope Chandra. Les Rayons X ont tendance à pénétrer la matière, et non à être réfléchis, sauf s'ils arrivent sous un angle faible. Cela a été réalisé par un assenblage de miroirs courbes coniques empilés l'un après l'autre. Les radiotélescopes sont une autre innovation. La formule classique du pouvoir séparateur d'un télescope est basée sur le rapport entre la surface collectrice (miroir ou lentille) et la longueur d'onde utilisée, et cela implique une très faible résolution pour les radiotélescopes, puisque les ondes radio sont longues. Toutefois leurs batteries d'antennes peuvent faire des kilomètres de large et même des continents entiers, donnant à ces instruments la meilleure résolution possible.

    C'est tout pour aujourd'hui! Pour en savoir plus, consultez les livres !

Prochaine planète :     #FP-11   Uranus

Etape suivante (Pour "Les planètes"): #9c   La découverte du système solaire, de Copernic à Galilée

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Auteur et conservateur   Dr. David P. Stern
     Mail au Dr.Stern:   stargaze("at" symbol)phy6.org .

Dernière mise à jour: 27 février 2008

Traduction : Guy Batteur ( mail = guybatteur("at"symbol)wanadoo.fr)