lunette astro

« Grand Oral Intro : L'observation de la Lune a toujours fasciné les astronomes et le public.

Avec les missions lunaires du passé des astronautes comme Neil Armstrong on pu marcher au milieu de la plaine lunaire qui fait face à la Terre, à environ 384 000 km de là.

On peut alors se demander si aujourd'hui une lunette astronomique permet-elle de voir un homme marcher sur la Lune ? Avant de déterminer les caractéristiques que devrait posséder une telle lunette, on peut d'abord définir celle-ci et son histoire et rappeler quelques principes fondamentaux d'optique. Développement : Les premières lunettes astronomiques datent du début du XVIIe siècle, avec Hans Lippershey et Galilée.

Galilée a été le premier à utiliser une lunette pour observer le ciel nocturne, découvrant des détails lunaires révolutionnaires.

En 1611, Johannes Kepler inventa une nouvelle combinaison optique plus performante, basée sur deux lentilles convexes.

C'est la lunette de Kepler, aujourd’hui nommée "lunette astronomique".

Elle fut par la suite préférée à celle de Galilée.

Au fil des siècles, les lunettes ont bien évidemment grandement évolué. 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 1ere est l'objectif, nommée L1 sur mon schéma.

Située à l'entrée de l'instrument, l'objectif joue un rôle primordial puisqu'il capte la lumière de l’homme sur la lune supposé à l'infini, pour en former une image intermédiaire au niveau de son plan focal image. La 2eme lentille constituant la lunette astronomique, c’est l'oculaire nommée L2 sur le schéma.

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 de l’homme à travers la lunette soit agréable pour notre œil qui n'aura pas besoin d'accommoder. L'accommodation pour information c’est le phénomène qui permet à l'œil humain de voir net à différentes distances Ainsi, si l'on espère observer un homme marcher 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 l’homme. 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 l’homme 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 feuille 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 cette formule exprime le pouvoir de résolution maximal de notre lunette, exprimé en radians. Petite aparté en optique, le pouvoir de résolution d'un système optique désigne sa capacité à distinguer des détails fins.

Il est défini comme la distance angulaire minimale entre deux éléments d'un objet qui permet d'en obtenir deux images séparées (pouvoir séparateur) Or, pour pouvoir observer un homme sur la lune, il faut que cet angle de diffraction θ soit inférieur au diamètre apparent de cette homme, c'est-à-dire l'angle sous lequel on observe celui-ci.

Le diamètre apparent, noté α, s'exprime lui aussi, mais à l'aide de la trigonométrie. En effet, on admet que l'observation de la personne peut être modélisée par un triangle rectangle, comme j'ai pu le faire sur la 2eme feuille. Ainsi, le côté opposé à l'angle correspond à la taille de l’homme qui fait 1m80 dans notre cas et le côté adjacent à l'angle est la distance Terre-Lune. D'après les principes de la trigonométrie, et en considérant que le diamètre apparent est assez petit pour en négliger la tangente, on peut dire que α est égal au rapport du côté opposé du triangle sur le côté adjacent.

Autrement dit, le diamètre apparent α est égal à la taille de l’homme notée h divisée par la distance Terre-Lune notée d.

α = h / d On peut alors faire le point : on sait que pour observer l’homme sur.... »