Les instruments d’observation de la Lune

Les instruments d’observation

Voici une revue des instruments optiques permettant de bonnes observations de la Lune.

Dans le vivier astronomique, la Lune est assurément l’objet le plus démocratique offrant déjà à l’œil nu tout un champ d’applications: relevés ou prévisions des heures, des lieux de lever et de coucher de la Lune, phases, conjonctions avec les planètes, etc…

Dès qu’on passe au palier supérieur, à savoir les jumelles, on commence à pouvoir détailler la surface de la Lune. On distingue les grandes mers, les principales chaînes de montagnes et quelques systèmes rayonnants, tels celui de Tycho ou de Copernic. On se construit ainsi une première carte mentale des régions marquantes de notre satellite. Cette étape comparable à l’apprentissage des constellations sur la voûte céleste, est un passage quasi obligé pour se repérer ensuite avec aisance à l’oculaire d’un télescope. Si vous désirez observer la Lune avec vos jumelles, fixez-les sur un trépied à l’aide d’un petit accessoire disponible chez votre marchand – photographe.

A l’inverse de bien des objets célestes, la Lune se dévoile également aux habitants des zones urbaines. Forte de sa magnitude maximale -12,55 son image ne souffre pas trop de l’environnement ridiculement lumineux de certaine villes. Motomara Shimao, un prêtre bouddhiste, réalise des photos époustouflantes de la Lune depuis le centre de Tokyo. (Cf. Ciel et Espace de novembre 1995). Il est cependant clair que la quête de perfection inhérente à toute démarche astronomique demande de suivre les règles habituelles pour déterminer un bon site d’observation:

  • le plus loin possible des lumières parasites,
  • le plus haut possible, afin de s’extraire au mieux de l’atmosphère et de ses mouvements.
  • à l’écart des bâtiments, des surfaces goudronnées qui génèrent par échange de chaleur de nombreuses turbulences.

Le matériel

Réfracteur / réflecteur

L’observation planétaire est le domaine de prédilection des réfracteur, plus communément appelés lunettes. Rien d’étonnant à ce que ce type d’optique soit la référence la plus citée, dès lors qu’on lorgne vers l’absolu dans ce domaine de l’astronomie. Quiconque s’est retrouvé à l’oculaire d’un réfracteur apochromatique témoignera du piqué remarquable des images obtenues.

Pour ce genre d’équipement le diamètre idéal (très coûteux) se situe entre 100 et 130 mm.

Personnellement, je fais tous mes travaux de repérages avec une petite lunette apochromatique de 70 mm de diamètre et 480 mm de longueur focale.

De forts grossissements ne sont cependant pas envisageables avec une telle optique. C’est pourquoi, les télescopes sont très appréciés, puisqu’ils offrent à égalité de prix, de bien plus grandes ouvertures et distances focales. Ainsi, les classiques télescopes de 115 mm trouvent un emploi captivant avec l’observation de la Lune. Un Schmidt-Cassegrain de 200mm de diamètre représente un excellent équipement pour des travaux plus ambitieux.

Au-delà des ces références «raisonnables», quelques personnes excellemment équipées foulent le domaine du rêve, où se côtoient lunettes apochromatiques de 130 mm voir de 150 et miroirs de 400 mm (à Vérossaz et Arbaz pour ne citer que les installations aisément accessibles aux savariens). De telles ouvertures marquent une sorte de limite de confort, au-delà de laquelle la trop forte luminosité de la Lune devient gênante. Les heureux propriétaires de ces «canons» recourent d’ailleurs fréquemment à un diaphragme posé à l’avant du tube optique. Il s’agit d’un disque opaque percé d’un trou circulaire décentré. L’avantage est double : d’une part, on diminue la quantité de lumière qui atteint le miroir primaire, d’autre part, on évite le miroir secondaire, ce qui a pour effet d’augmenter le contraste de l’image.

Au moment du choix d’un système, il faut tenir compte surtout du pouvoir séparateur de l’optique, c’est-à-dire de sa capacité à séparer des détails rapprochés. Ce paramètre est lié au diamètre de l’optique par la relation suivante :120″ (secondes d’arc) divisés par le diamètre de l’objectif. Pour un 200 mm, on a donc 120 : 200 = 0.6″ (sec. d’arc), alors que ce pouvoir séparateur tombe à 1,7″ (sec. d’arcs) avec une lunette de 70 mm. Un cratère lunaire de 1,9 km de diamètre, nous apparaît sous un angle d’environ l’ d’arc. On peut donc théoriquement observer un cratère de 1,14 km avec une optique de 200mm de diamètre et un cratère de 3,2 km avec un lunette de 70mm.

La clarté est l’autre paramètre à observer. Il s’agit du rapport, entre le diamètre de l’optique et sa longueur locale. La formule est la suivante F : D = f, où F représente la longueur focale de l’objectif, D son diamètre et f le rapport résultant. Pour un C8 par exemple, F = 2030mm et D = 203 mm, le rapport F/D résultant est exprimé par f/10. Pour l’observation de la Lune on privilégie des rapports f entre 10 et 15.

Les oculaires

La luminosité apparente de la Lune est si élevée qu’on peut se risquer à de forts grossissements. La détermination du grossissement se fait en divisant la longueur focale du télescope par la longueur focale de l’oculaire. Ainsi pour obtenir un facteur 60 fois avec un C8. il convient de prendre un oculaire de 2030 (F du C8) : 60 (grossissement recherché). En l’occurrence il s’agit d’un oculaire d’environ 35 mm de focale.

Avec un tel grossissement, on obtient une image générale de la Lune qui occupe une large part de l’oculaire. Cette première approche dans l’observation permet d’affiner ses repérages et de préparer les recherches plus subtiles de fins détails.

Si la stabilité de l’air le permet on peut ensuite monter les tours et observer les formations les plus célèbres à des grossissements de 100 à 200 fois. J’use et abuse personnellement d’un C8 et d’un oculaire Nagler 12 mm. Cette combinaison suffit pour 90% des observations que je souhaite faire. Les oculaires à grand champ ne revêtent pas tout à fait le même intérêt que pour l’observation du ciel profond. Cependant, le confort qu’ils offrent est très appréciable lorsqu’on tente des repérages délicats d’objets mal localisés. Si les classiques Plössl donnent leur meilleur dans l’observation planétaire, les Erfle, Nagler et autres combinaisons optiques à grand champ trouvent aussi un magnifique terrain d’utilisation dans le domaine lunaire.

Un complément très utile: la lentille de Barlow, qui agrandit l’image au foyer du télescope. Par conditions atmosphériques exceptionnelles on y recourt pour tenter des grossissements «interdiscountesques» (400 voire 600 fois).

Les filtres

L’albédo de la Lune est en moyenne de 0.07, c’est à dire que la surface lunaire ne réfléchit que 7% de la lumière qu’elle reçoit. Cela reste suffisant pour gêner l’observation à l’oculaire, en particulier si l’on observe dans la période proche de la Pleine Lune. Il s’agit donc de diminuer la quantité de lumière sans en modifier la nature.

Le système le plus performant est constitué par deux filtres polarisants. La rotation d’un des filtres par rapport à l’autre permet un ajustement en continu du niveau du flux lumineux. Au maximum de l’effet, l’image prend une teinte bleutée. Comme toujours la meilleure solution est la plus dispendieuse. On peut se contenter d’un filtre neutre gris qui réduit la luminosité d’un facteur fixe indiqué sur la bague du filtre. Un filtre jaune augmente un peu le contraste sans diminuer notablement la luminosité.

La monture

Là encore, le manque de matériel n’est pas un obstacle rédhibitoire. J’ai observé la Lune deux ans durant avec une lunette montée sur un bon trépied azimutal non motorisé. Ce fut une excellente introduction à l’observation sélène et une révision parfois douloureuse de mes maigres connaissances en yoga appliqué. Une monture équatoriale ou azimutale motorisée est nécessaire dès que l’on dépasse les 60 fois de rapprochement. A de forts grossissements, la vitesse de déplacement de la Lune dans le champ de l’oculaire est telle qu’il faudrait sans cesse repointer notre satellite. De plus, on est souvent amené à consulter un atlas ou une carte et le va-et-vient continuel entre documents et télescope peut s’avérer fastidieux.

En résumé

Il n’y a aucune raison valable pour ne pas observer la Lune. L’œil nu, les jumelles, un petit télescope, tout nous ouvre un champ d’activités captivantes.

Si l’on désire pousser plus loin l’exploration de notre satellite, il faut songer à un système optique autorisant des grossissements utilisables de 60, 200 et 400 fois. Un Newton 115/900 mm, une bonne lunette de 70 mm suffisent à peine. On appréciera plus un classique 200 / 2000 mm.

Un travail soutenu et précis requiert une lunette apochromatique de plus de 100 mm de diamètre, ou un télescope de grande ouverture diaphragmée.