Grand oral "peut-on observer le drapeau américain sur la Lune avec une lunette ?"

« Peut-on observer le drapeau américain sur la Lune avec une lunette astronomique ? “C’est un petit pas pour l’Homme, mais un grand pas pour l’humanité”.

Lorsque l’astronaute Neil Armstrong prononce ces mots, il est au milieu de la plaine lunaire qui fait face à la Terre, à quelques 384 000 km de là.

Depuis, les Américains ont foulé plus de 5 fois le sol lunaire, les astronautes ayant planté à chacun de ces voyages le drapeau de leur nation.

On peut alors se demander s’il est aujourd’hui possible d’observer le drapeau américain sur la Lune avec une lunette astronomique ? Avant de déterminer les caractéristiques que devrait posséder une telle lunette, on peut d’abord définir celle-ci et rappeler quelques principes fondamentaux d’optique. - La lunette astronomique est un dispositif d’observation optique ayant pour but de grossir la taille apparente de l’objet observé, tout en augmentant sa luminosité. Une lunette est constituée de deux lentilles convergentes.

La 1 ère est l’objectif, nommée L1 sur la première annexe.

Située à l’entrée de l'instrument, l’objectif joue un rôle primordial puisqu’il capte la lumière du drapeau supposé à l’infini, pour en former une image intermédiaire au niveau de son plan focal image. La 2ème lentille constituant la lunette astronomique, elle, est l’oculaire nommée L2 sur la même annexe.

Située du côté de l’œil qui observe, l’oculaire permet de rejeter l’image intermédiaire formée à l’infini, de sorte que l’observation du drapeau à travers la lunette soit agréable pour notre œil qui n’aura pas besoin d’accommoder. ANNEXE 1 = schéma simplifié de la lunette - Ainsi, si l’on espère observer le drapeau américain sur la Lune avec une lunette astronomique, on doit s’intéresser à la quantité de lumière collectée par l’objectif.

En effet, plus le diamètre de l’objectif sera grand, plus la lunette collectera de lumière et nous permettra d’observer correctement le drapeau. Cependant, le phénomène de diffraction lié à l’ouverture de la lunette astronomique empêche une observation convenable de celui-ci.

En effet, rappelons-le, la diffraction est le phénomène selon lequel la propagation d’une onde est modifiée lorsqu’elle rencontre un obstacle dont les dimensions sont de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde. On peut alors se servir de la diffraction des rayons lumineux incidents pour déterminer le diamètre de l’objectif qui permettrait d’observer le drapeau sur la Lune.

En effet, lorsque l’objectif capte les rayons lumineux, ceux-ci sont diffractés, de sorte à former une figure que j’ai représenté sur la deuxième annexe par des taches circulaires.

Un angle de diffraction noté θ est alors formé entre la direction incidente des rayons et la direction indiquée par une extrémité de la tache centrale circulaire.

L’angle de diffraction est ainsi égal au rapport de la longueur d’onde λ multipliée par 1,22 sur le diamètre D de l’objectif.

( θ = 1,22.λ / D ). »