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Applicabilité des grossissements dans un télescope astronomique

Le grossissement est le paramètre le plus mal compris des télescopes, et pas seulement par les débutants. Les nouveaux utilisateurs de télescopes supposent souvent qu'un grossissement plus important donne un meilleur résultat. Mais ils découvrent rapidement que c'est rarement le cas, et même vice versa, un grossissement inférieur donne presque toujours une meilleure image.

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Observations de la planète, Sotchi, à 600 mètres d'altitude. (Photo: K. Radchenko)

Pourquoi une forte augmentation n'est-elle pas toujours bonne?


Il existe plusieurs raisons pour lesquelles une augmentation importante peut ne pas être préférable. L'hypothèse habituelle des nouveaux astronomes amateurs est que puisque nous essayons d'observer des objets qui sont très loin, nous voulons les agrandir un peu pour les rapprocher. Mais la plupart des objets dans le ciel nocturne, bien qu'ils soient très éloignés, semblent très grands. Par exemple, la nébuleuse d'Orion semble plus de deux fois la taille de la pleine lune, et la galaxie d'Andromède semble six fois plus grande. Bien qu'Andromède soit 70 billions de fois plus éloigné de la lune, il est également 420 billions de fois plus grand que notre compagnon! Un grand grossissement donne un petit champ de vision, ce qui signifie qu'un grand objet peut ne pas entrer dans le champ de vision du télescope.

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Vue de la galaxie d'Andromède: à droite, à un grossissement plus important, mais la galaxie d'Andromède entière ne peut être vue qu'en mode de faible multiplicité - à gauche.

Une autre raison pour laquelle le grossissement ne doit pas être considérablement augmenté est due à la luminosité de l'image. La loi infructueuse de la physique dit que lorsque le grossissement double, l'image devient quatre fois moins lumineuse. La plupart des objets célestes sont très faibles, il n'est donc pas recommandé de les rendre plus faibles que nécessaire. C'est pourquoi la chose la plus importante dans un télescope est l'ouverture (diamètre de l'objectif), pas le grossissement. La luminosité est la clé des observations astronomiques.

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Image de la nébuleuse d'Orion: agrandie à droite, mais aussi plus faible qu'à faible grossissement - à gauche

Cependant, certains objets sont petits et brillants et peuvent donc supporter de grands grossissements. Les planètes entrent dans cette catégorie. Jupiter, bien qu'étant la plus grande planète de notre système solaire, est suffisamment loin (644 millions de km.), Et est visible comme 1/36 de la taille de la pleine lune. Cependant, Jupiter est plus brillant que n'importe quelle étoile dans le ciel. De telles augmentations importantes fonctionnent bien sur Jupiter, Saturne, Mars et d'autres objets brillants tels que la Lune.

Combien c'est trop?


Alors pourquoi ne pas simplement augmenter Jupiter autant que nous le voulons? S'il est plus beau dans les années 200 que dans les années 50, ne devrait-il pas être plus beau dans les années 600 ou 1000? Non, et il y a deux raisons à cela.

Le premier est lié au télescope lui-même. La luminosité d'un objet dépend de la taille du télescope et du grossissement. Plus vous collectez de lumière (plus la zone de l'objectif, qui dépend de son diamètre) est grande, plus vous pouvez augmenter le grossissement de l'instrument avant que l'image ne devienne trop sombre. De plus, la résolution, ou les plus petits détails visibles, dépend également de la taille du diamètre de l'objectif. Cela signifie qu'il existe une limite supérieure théorique sur la quantité que le télescope peut augmenter avant que l'image ne se fane et ne devienne trop floue. Ceci est déterminé par une équation très simple:

Grossissement maximum du télescope = D x 2
D - diamètre de la lentille en mm

Par exemple, un télescope de 75 mm a un grossissement théorique maximum de 150x. Un télescope de 150 mm peut grossir 300 fois et un télescope de 200 mm 400 fois. Cependant, il s'agit strictement d'un maximum théorique, car le télescope lui-même n'est pas le principal facteur limitant.

Le facteur limitant habituel au grossissement maximal est l'atmosphère terrestre. Puisque nous devons regarder à travers l'atmosphère pour voir quoi que ce soit dans l'espace, plus nous augmentons les objets célestes que nous regardons, plus nous augmentons l'impact négatif de l'atmosphère. Et si l'atmosphère est turbulente, cette turbulence aura tendance à brouiller l'image. La stabilité de l'atmosphère est appelée conditions d'observation. Lorsque la visibilité est bonne, l'atmosphère est stable et l'image semble très claire. Lorsque la visibilité est mauvaise, l'atmosphère est très turbulente et l'image semble floue. Dans une nuit de mauvaise visibilité, même un bon télescope ne peut pas fournir plus de détails sur l'image.

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Jupiter dans d'excellentes conditions de visibilité

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Jupiter dans des conditions de mauvaise visibilité

La vraie limite supérieure d'agrandissement, quelle que soit la taille du télescope, est en moyenne d'environ 250x à 300x par nuit. Une mauvaise nuit, vous ne pouvez pas dépasser 100-150x. Veuillez noter que les conditions d'observation et la transparence (pureté de l'atmosphère) ne sont pas les mêmes. Souvent très sombres, les nuits claires auront de mauvaises conditions de visibilité, tandis que les nuits brumeuses avec une faible transparence donnent souvent une excellente visibilité. Cela est dû au fait que dans les couches supérieures de l'atmosphère, le vortex qui coule, gâchant l'image, s'estompe.

Eh bien, si trop est mauvais, qu'en est-il d'un faible grossissement?

Un grossissement inférieur donne un champ de vision plus large et une image plus lumineuse. Cependant, tout comme il existe une augmentation trop importante, il existe une augmentation minimale. Le grossissement minimum est déterminé par la pupille de sortie du système de télescope. La pupille de sortie est le diamètre d'un rayon de lumière émergeant de l'oculaire. Plus le faisceau est grand, plus l'image est lumineuse. Au moins jusqu'à ce que le diamètre de la pupille de sortie du télescope ne dépasse pas le diamètre de la pupille de l'œil de l'observateur.

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Différentes tailles d'élèves sortants. La grande pupille de sortie à droite est plus large que la pupille de l'œil de l'observateur.

Si la pupille de sortie est plus large que la pupille de l'œil de l'observateur, la luminosité de l'image disparaît. L'effet est exactement le même que la limitation de l'ouverture du télescope (ouverture). La taille de la pupille de l'observateur dépend de l'adaptation de l'observateur à l'obscurité et de son âge (la taille maximale de la pupille diminue avec l'âge). Une pupille adaptée à l'obscurité typique mesure 7 mm de diamètre. Les yeux des observateurs plus âgés ne peuvent s'ouvrir que de 5 ou 6 mm. En supposant que la taille standard de la pupille humaine dans l'obscurité est de 7 mm, il existe une équation simple pour un grossissement minimum:

Grossissement minimum utilisable = D / 7
D - diamètre de la lentille en mm

Grossissement optimal


Le deuxième problème est que la diminution du grossissement réduit l'échelle et les détails de l'image. La meilleure résolution de l'œil humain est obtenue en utilisant le plus petit diamètre de la pupille de sortie de l'instrument. Les expériences d'observation constatent généralement que pour observer des objets de l'espace lointain, la meilleure image peut être vue avec une pupille de sortie de 2 mm à 3 mm. Ce sera une augmentation de 35 à 50 fois sur un télescope de 100 mm, 70-100x à 200 mm et 120-175x à 350 mm. Un grossissement inférieur peut être nécessaire pour couvrir l'ensemble du grand objet dans un seul champ de vision. Mais lorsque vous essayez d'observer de petits détails dans une galaxie, une nébuleuse ou un amas globulaire d'étoiles, les grossissements moyens peuvent être idéaux.

Pour voir les planètes, vous pouvez utiliser une multiplicité plus élevée. Bien sûr, chaque objet, télescope et observateur est unique, donc certains grossissements peuvent être meilleurs pour certaines combinaisons. La plupart des astronomes ont trois oculaires - un grand, un moyen et un bas - pour couvrir diverses conditions d'observation. Habituellement, ils varient de 50x à 250x, car ils couvrent tout, d'un large champ à une multiplicité élevée. Une forte augmentation peut être utile pour les grandes nuits, mais ce sera probablement un oculaire rarement utilisé. Une puissance moindre peut être utile pour des champs de vision plus larges.

Regardez le calculateur d'agrandissement pour déterminer le grossissement de n'importe quelle combinaison d'oculaire et de télescope.

J'espère que cet article sera utile à quelqu'un!
Un ciel clair et des observations réussies!

Konstantin Radchenko, rédacteur en chef du groupe Open Astronomy .

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