Spécial débutants : introduction à l'observation du ciel


Adulte, enfant et lunette astronomique

Qu'est-ce que l'astronomie amateur ?

Une définition pourrait être : Activité consistant à s'intéresser à l'astronomie et à pratiquer l'observation des astres, pour le plaisir, hors d'un cadre professionnel. Ceux qui pratiquent cette activité régulièrement sont appelés astronomes amateurs.

Que peut-on voir dans le ciel ?

Astres du Système Solaire

Sans aucun instrument particulier, on peut voir, outre la Lune et le Soleil : les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne. La seule difficulté, pour le débutant, consiste à les repérer sans les confondre avec des étoiles. En effet, leur éloignement les fait apparaître ponctuelles tout comme les étoiles. Un instrument d'optique, même modeste, révèlera sans difficulté des détails tels que : cratères et montagnes sur la Lune, aspect sphérique des planètes, anneaux de Saturne, bandes équatoriales sur Jupiter, phases de Vénus, etc... Il permettra également d'accéder aux planètes lointaines Uranus et Neptune, ainsi qu'à certains astéroïdes (Cérès, Vesta...). Certaines comètes peuvent également être observées à l'aide d'une simple paire de jumelles, voire à l'œil nu pour les plus brillantes.

cratères Lune
Cratères de la Lune, photographiés avec un télescope d’amateur
et un appareil photo numérique compact

Etoiles

Environ 6000 étoiles au total, soit 2000 à 3000 étoiles à un instant et en un lieu donnés, sont visibles à l'œil nu. Ce nombre est lié à la sensibilité de l'oeil humain et suppose une bonne qualité de ciel (pas de pollution lumineuse). En ville, il tombe à quelques dizaines. Avec un télescope, les étoiles visibles se comptent en millions du fait de sa capacité à collecter de la lumière.

Amas d'étoiles et nébuleuses

Les amas d'étoiles (M11, M13, M35, ...) constituent de magnifiques spectacles vus à travers une lunette ou un télescope. Les nébuleuses également (comme la grande nébuleuse d'Orion M42). Bien que l'on puisse parfois être déçu par comparaison aux photographies qui révèlent souvent de grandes étendues gazeuses multicolores. L'œil humain est en effet peu sensible aux couleurs des objets faiblement lumineux.

Voie Lactée

Dans le ciel, la Voie Lactée désigne une concentrations d'étoiles appartenant à notre galaxie, indiscernables les unes des autres et formant une pâle traînée blanche. Par extension, cette traînée blanche a donné son nom à toute notre galaxie. Toutes les étoiles visibles à l'œil nu en font partie.

Galaxies

A l'œil nu, il est possible d'apercevoir des galaxies extérieures à la Voie Lactée : - les Nuages de Magellan, petites galaxies satellites de la nôtre (visibles seulement depuis l'hémisphère Sud) - la galaxie d'Andromède (M31) : le plus lointain objet visible à l'oeil nu, à 2,3 millions d'années-lumière de la Terre (1 année-lumière = la distance parcourue par la lumière en 1 an, soit environ 9000 milliards de km). La galaxie d'Andromède apparaît comme une petite tâche floue dans un bon ciel sans Lune et exempt de pollution lumineuse. Une lunette ou un télescope permet d'accéder à des dizaines, voire des milliers, d'autres galaxies. Le plus souvent, elles ne sont visibles que sous la forme de pâles tâches floues en raison de leur éloignement.

Comment se repérer dans le ciel ?

Mouvements des astres dans le ciel

Les astres se déplacent dans le ciel, du fait : - des mouvements de la Terre, - de leurs propres mouvements. De même qu'à bord d'un manège tout le paysage semble tourner, le ciel tout entier paraît animé d'un mouvement de rotation perceptible au fil des heures, du fait de la rotation de la Terre sur elle-même. Cette rotation paraît se faire autour de l'étoile polaire, quasiment fixe dans le ciel car située dans la direction de l'axe de rotation de laTerre. A cause de ce mouvement, appelé mouvement diurne, la plupart des astres apparaissent à un moment donné au dessus de l'horizon (ils se lèvent), parcourent une certaine portion du ciel, puis disparaissent derrière l'horizon (ils se couchent).

Mouvement diurne
Le mouvement diurne : déplacement apparent des astres
par rapport à un observateur, du fait de la rotation de la Terre.

L'aspect du ciel nocturne change également au fil des mois, du fait de la course de la Terre autour du Soleil. En effet, la portion d'Univers visible pendant la nuit correspond à des directions différentes suivant la position de la Terre sur son orbite. Ainsi par exemple, la constellation d'Orion est visible en janvier, pas en juillet. Pour le Cygne, c'est l'inverse.

Le ciel étoilé change avec les saisons
Changement de l’aspect du ciel nocturne suivant l’époque de l’année
(schéma de principe ne respectant pas les échelles de distances)

Outre les mouvements apparents générés par les mouvements de la Terre elle-même, les astres ont leur propre mouvement. Ce mouvement est perceptible pour des astres proches de la Terre (Lune, planètes...). Quant aux étoiles, elles sont tellement éloignées de la Terre qu'elles peuvent être considérées comme des repères fixes, à l'échelle de quelques dizaines d'années. C'est pourquoi elles forment des figures en apparence immuables: les constellations.

Repérer les étoiles et les constellations

Quatre-vingt-huit constellations ont été officiellement répertoriées et permettent de désigner n'importe quelle région du ciel. Une carte du ciel permet de les repérer dans le ciel réel. Une telle carte n'a pas besoin d'être particulièrement récente pour permettre le repérage des étoiles et constellations. Certaines cartes du ciel, dites " cartes tournantes " ou " cartes mobiles " permettent, en pivotant sous un cache ajouré, de visualiser le ciel visible à une heure et à une date données, compte tenu des mouvements de la Terre. Ceci facilite l'identification des astres visibles dans le ciel réel, et permet de prévoir la visibilité d'une constellation.

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Outre les constellations, certains alignements ou figures remarquables facilitent l'identification des astres. Ainsi, le bord de la " casserole " de la Grande Ourse, prolongé 5 fois, permet de repérer facilement l'Etoile Polaire.

Repérage de l’Etoile Polaire
Repérage de l’Etoile Polaire
à partir de la Grande Ourse.

Repérer des objets du Système Solaire (planètes, comètes,...)

Les objets du Système Solaire sont des milliers de fois plus proches que les étoiles les plus proches, ce qui fait que leurs mouvements sont perceptibles par rapport à la "toile de fond " que semblent constituer les étoiles. Aussi est-il nécessaire, pour repérer une planète ou une comète, de connaître sa position par rapport aux autres étoiles. Ceci grâce à une carte appropriée fournie par exemple par un magazine, un logiciel ou encore un site Internet.

Repérer des objets du ciel profond

Certains objets lointains et faiblement lumineux tels que nébuleuses, galaxies ou amas d'étoiles (appelés " objets du ciel profond ") sont invisibles à l'œil nu et peuvent donc s'avérer délicats à observer faute de pouvoir les repérer facilement. La solution consiste à s'aider de cartes détaillées montrant les objets par rapport à des étoiles environnantes faciles à repérer.

Les instruments d'astronomie amateur

Lunettes et télescopes

Les instruments d'observation du ciel se classent en deux catégories : - les lunettes astronomiques (dont la pièce optique principale est une lentille, appelée " objectif ") - les télescopes (dont la pièce optique principale est un miroir) A partir d'une certaine taille, on privilégie en général un télescope pour des raisons de coût (un grand miroir est plus facile à fabriquer qu'une grande lentille). Certains amateurs construisent eux-mêmes leur instrument. Il est même possible de tailler et polir soi-même son miroir sans outillage sophistiqué.

Observateurs avec télescope et lunette
Jeunes observateurs manipulant un télescope de 150mm (à gauche)
et une lunette astronomique de 80mm (à droite)

Diamètre et focale

Les principaux paramètres qui caractérisent une lunette ou un télescope sont : - le diamètre, - la focale. Le diamètre est le paramètre le plus important. Il détermine directement le pouvoir collecteur de lumière, et la finesse des images obtenues. La focale détermine la gamme des grossissements atteignables.

Grossissement

La notion de grossissement ne doit pas être considérée en premier lieu dans l'achat d'un instrument, car certaines observations gagnent à être faites à faible grossissement. En outre, l'excès de grossissement conduit à des images de mauvaise qualité. Le grossissement dépend de la focale de l'instrument, et de l'oculaire utilisé. Un oculaire est une petite lentille (ou groupe de lentilles) interchangeable disposée au point focal de l'instrument. Il a lui-même une focale, et c'est le rapport entre la focale de l'objectif et la focale de l'oculaire qui donne le grossissement. On trouve dans le commerce des oculaires dont la focale est généralement comprise entre 3 et 40 mm. En pratique, on évitera d'utiliser des grossissements supérieurs à deux fois le diamètre de l'instrument exprimé en millimètres. Ce qui donne par exemple, pour une lunette de 60 mm : un grossissement maximal de 120 fois. Un tel grossissement sera approximativement atteint avec un oculaire de 6 mm, si l'instrument a une focale de 700 mm.

Oculaires
Oculaires de focales et types variés

Monture

La monture supporte l'instrument et permet le pointage vers une zone précise du ciel. Le type et la qualité de la monture déterminent la stabilité de l'instrument, la facilité et la précision de pointage, et la facilité de suivi des astres par compensation du mouvement diurne. Certaines montures (montures équatoriales motorisées) permettent un suivi automatique des astres, ce qui améliore le confort d'observation et permet la photographie à longue pose.

Instruments pour débutants

Des instruments typiques de débutant sont par exemple : la lunette " 60 / 700 " (60 mm de diamètre, 700 mm de focale) ou le télescope " 114 / 900 " (114 mm de diamètre, 900 mm de focale). Un débutant pourra commencer indifféremment avec l'un ou l'autre, mais la lunette est un peu plus commode car ne nécessite pas de "collimation" (alignement des miroirs).

Un instrument modeste permettra de faire ses premiers pas en astronomie amateur et de s'émerveiller devant les cratères de la Lune ou l'anneau de Saturne. Attention, veiller à acheter un véritable instrument chez un opticien ou un magasin spécialisé en astronomie : éviter les jouets ou les instruments vendus en supermarché !

A signaler, pour les budgets très serrés : un mini-télescope à moins de 70 €.

Ensuite, le passionné d'astronomie pourra souhaiter aller au delà en s'équipant de matériel plus puissant : 200 mm de diamètre ou plus, surtout s'il souhaite s'adonner à l'exploration du " ciel profond " qui nécessite de collecter un maximum de lumière. Les amateurs les mieux équipés disposent d'instruments de plus de 600 mm de diamètre, permettant par exemple de spectaculaires visions de galaxies spirales.
Lunette pour débutant
Un instrument d'initiation typique : lunette "60/700"

guide de l'astronome débutant

Pour aller plus loin

consultez le guide de l'astronome débutant, un livre très clair de Vincent Jean Victor aux éditions Eyrolles. Ce livre contient des conseils pour le choix du matériel, et un guide des observations les plus classiques pour les débutants.


illustrations pédagogiques fournies par l'association Astro Découverte.