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L'astronomie amateur n'est pas pour tout le monde. Mais contrairement à d'autres intérêts, ça pourrait l'être! Après tout, il y a beaucoup de ciel pour faire le tour. Et pour profiter du ciel ne prend pas grand-chose. Pour commencer, juste la puissance de la vue humaine et la capacité de "continuer à regarder".
Apprécier le ciel nocturne et ses nombreux habitants revient à apprécier n'importe quelle grande œuvre d'art. Quiconque est captif d'une peinture de Van Gogh, d'une statue de Roden, d'une sonate de Beethoven, d'une pièce de Shakespeare ou d'un poème de Tennyson, peut certainement apprécier une constellation façonnée par la main sculpturale de la nature. Ainsi, comme de si grandes œuvres d'art, une belle appréciation du ciel nocturne peut être cultivée. Pourtant, contrairement à de tels travaux, il y a quelque chose de beaucoup plus primordial et immédiatement évocateur dans les cieux - une chose qui défie tout besoin d'étude approfondie ou d'inculturation par d'autres.
S'il est vrai que certains dispositifs ingénieux (comme le quadrant) ont été développés au début de l'histoire de l'astronomie, ce n'est qu'au moment de Galilée (au début du XVIIe siècle) que les astronomes ont commencé à sonder l'univers en détail. Avant cette époque, l'œil humain imposait de telles contraintes à ce que l'on pouvait voir que tout ce que nous savions des cieux se limitait à deux grands corps brillants (Soleil et Lune), à de nombreuses lumières faibles (les étoiles fixes et les novae peu fréquentes) et à un intermédiaire groupe (les planètes et les comètes occasionnelles). En utilisant des instruments tels que le quadrant (pour la position) et le waterclock (pour le temps), il est devenu possible de prédire les mouvements de tous ces corps. Et c'était la prédiction - ne pas comprendre - qui a conduit l'observation en utilisant l'œil humain seul.
En fin de compte, c'est le télescope qui a fait de la découverte - plutôt que de la mesure - le moteur de la science de l'astronomie. Car sans le télescope, l'Univers serait un endroit beaucoup plus petit et peuplé de beaucoup, beaucoup moins de choses. Considérez qu'à 2,3 millions d'années-lumière, l'objet céleste le plus éloigné visible sans aide - la Grande Galaxie d'Andromède - n'aurait jamais pu être nommé ainsi. En fait, il n'a peut-être même pas reçu son ancien nom: The Great Nébuleuse à Andromède. Remarqué pour la première fois dans le texte du Xe siècle «Livre des étoiles fixes»Abd-al-Rahman Al Sufi, aux yeux perçants, a décrit la Grande Galaxie comme «un petit nuage». Et cela - sans le télescope - est tout ce que nous aurions jamais vu de ceci:
Grâce au télescope, nous en savons maintenant beaucoup plus sur le Soleil, la Lune, les planètes, les comètes et les étoiles que simplement où ils pourraient être trouvés dans le ciel. Nous comprenons que notre Soleil est une étoile proche et que notre Terre, les planètes et ces «annonciateurs du destin» - les comètes - font tous partie d'un système solaire. Nous avons détecté d'autres systèmes stellaires au-delà du nôtre. Nous savons que nous vivons dans une galaxie qui - à une distance de deux millions d'années-lumière - ressemblerait beaucoup à M31 -1. Nous avons déterminé que dans plusieurs milliards d'années, notre galaxie et M31 embrasseront des bras en spirale. Et nous reconnaissons que l'Univers est extraordinaire dans son immensité, sa diversité, sa beauté et son harmonie d'interconnectivité.
Nous savons tout cela parce que nous possédons le télescope - et des instruments similaires - qui peuvent sonder les profondeurs du cosmos à travers de nombreuses octaves de dynamisme spectral.
Mais tout commence par l'œil humain…
Le fonctionnement de l'œil humain est basé sur trois des quatre principales propriétés de la lumière. La lumière peut être réfractée, réfléchie, diffractée ou absorbée. La lumière pénètre dans l'œil sous forme de faisceaux parallèles à distance. Parce qu'il est limité en ouverture, l'œil ne peut capter qu'une très faible proportion des rayons provenant d'une seule chose. Cette zone de collecte - environ 38 millimètres carrés (entièrement dilatée et adaptée à l'obscurité), permet à l'œil de voir normalement les étoiles jusqu'à environ la magnitude 6. Les astronomes anciens - exempts des effets des sources modernes d'éclairage atmosphérique (pollution lumineuse) - ont pu cataloguer environ 6000 étoiles individuelles (avec une pincée d'autres objets). Les plus faibles d'entre eux étaient classés de la «sixième grandeur» et les plus brillants de la «première».
Mais l'œil est également limité par le principe de diffraction. Ce principe nous empêche de voir des détails extrêmement fins. Parce que l'œil est limité en ouverture, des faisceaux de lumière parallèles commencent à «s'étendre» ou à se propager après être entrés dans l'iris. Une telle diffusion signifie que - malgré l'utilisation de la réfraction pour se concentrer - les photons ne peuvent être si proches les uns des autres. Pour cette raison, il y a une limite ultime à la quantité de détails qui peuvent être vus par n'importe quelle ouverture - et cela inclut l'œil lui-même.
L'œil exploite bien entendu le principe de la réfraction pour organiser les faisceaux lumineux. Les photons pénètrent dans la cornée, se plient et passent à la lentille derrière celle-ci. (La cornée fait la majeure partie de la mise au point et laisse environ un tiers jusqu'à la lentille.) La lentille elle-même ajuste les angles de rayonnement pour amener les choses - de près ou de loin - à se concentrer. Pour ce faire, il modifie le rayon de courbure. De cette façon, des rayons parallèles à distance ou des rayons divergents à proximité peuvent projeter une image sur la rétine où de minuscules neurones convertissent l'énergie lumineuse en signaux pour une interprétation par le cerveau. Et c'est le cerveau - principalement les lobes occipitaux à l'arrière de la tête - qui fait le «traitement d'image» nécessaire pour donner de la cohérence à ce flux constant de signaux neuronaux provenant de l'œil.
Pour détecter la lumière, la rétine utilise le principe d'absorption. Les photons provoquent la dépolarisation des neurones sensoriels. La dépolarisation projette des signaux chimio-électriques des axones aux dendrites plus profondes dans le cerveau. Les neurones rétiniens peuvent être en forme de bâtonnet ou coniques. Les tiges détectent la lumière de n'importe quelle couleur et sont plus sensibles à la lumière que les cônes. Les cônes ne détectent que des couleurs spécifiques et se trouvent en plus grande concentration le long de l'axe principal de l'œil. Pendant ce temps, les tiges dominent hors axe. L'œil détourné peut voir les étoiles environ deux fois et demi plus faibles que celles détenues directement.
Au-delà de l'aversion, les signaux neuronaux passant par la rétine (via le chiasme optique) sont d'abord traités par le collicus supérieur. Le collicus nous donne notre réponse visuelle de «tressaillement» - mais plus important encore - il filtre moins le champ visuel que les lobes occipitaux. Pour cette raison, le collicus peut détecter des sources de lumière encore plus faibles - mais uniquement lorsqu'il est en mouvement apparent. Ainsi, l'observateur averti peut détecter des étoiles pâles - et des objets faiblement brillants - environ 4 fois plus faibles que ceux observés en vision directe. (Cela se fait en balayant l'œil à travers le ciel nocturne - ou à travers le champ de vision du télescope.)
En plus de l'aversion et du mouvement des yeux, les yeux augmentent la sensibilité en s'adaptant aux conditions de faible luminosité. Cela se fait de deux manières: Premièrement, les muscles fins rétractent l'iris (situé entre la cornée et le cristallin) pour admettre autant de lumière que possible. Deuxièmement, dans environ 30 minutes d'exposition à l'obscurité, le «violet visuel» (rhodopsine) sur les bâtonnets rétiniens prend une couleur rose rosé transmissive. Ce changement augmente la sensibilité des tiges au point où même un seul photon de lumière visible peut être détecté.
Outre les limitations imposées par la diffraction, il existe une deuxième limite naturelle à la quantité de détails visibles par l'œil. Car les neurones ne peuvent être faits que si petits et placés seulement si près les uns des autres. Pendant ce temps, à environ 25 mm de distance focale, l’œil ne peut voir que «1x». Ajoutez cela au fait que la plus grande ouverture obtenue par l'œil (la pupille d'entrée) est de 7 mm et que les yeux humains deviennent l'équivalent efficace d'une paire de jumelles «1x7 mm».
Tous ces facteurs limitent l'œil - même dans les meilleures conditions d'observation (comme le vide de l'espace) - à voir des étoiles (en utilisant la vision directe) de la huitième magnitude (1500 fois plus faibles que les étoiles les plus brillantes) et à résoudre des paires proches à environ 2 arc -minutes de séparation angulaire (1/15 de la taille apparente de la Lune).
L'astronomie d'observation commence par les yeux. Mais la nouvelle instrumentation a évolué car certains yeux ont du mal à focaliser la lumière. En raison de la myopie et de la myopie humaines, les premiers verres de lunettes ont été meulés. Et ce n'était qu'une question d'expérimentation avant que quelqu'un ne combine un objectif de chaque type pour former le premier télescope ou «instrument de longue vue».
Les astronomes d'aujourd'hui sont en mesure d'augmenter la capacité de l'œil humain au point que nous pouvons presque revenir au début du temps lui-même. Cela se fait grâce à l'utilisation de principes chimiques et à l'état solide incorporés dans la photographie et les dispositifs à couplage de charge (CCD). De tels outils sont capables d'accumuler des photons d'une manière que l'œil ne peut pas. Grâce à ces «aides visuelles», nous avons découvert des choses autrefois inimaginables à propos de l'univers. Beaucoup de ces découvertes nous étaient inconnues - même aussi récemment que le début de l'ère des Grands Observatoires (début du XXe siècle). L'astronomie d'aujourd'hui a élargi la portée de la vision cosmique à travers de nombreuses bandes du spectre électromagnétique - de la radio aux rayons X. Mais nous faisons bien plus que simplement trouver des trucs et mesurer des positions. Nous cherchons à saisir plus que la lumière - mais aussi la compréhension…
Les astronomes amateurs d'aujourd'hui - comme l'auteur - utilisent des télescopes fabriqués à la main et en masse de toutes les régions du monde pour scruter des milliards d'années-lumière dans les profondeurs de l'Univers.-2 Ce type de vision à long terme est possible car l'œil et le télescope peuvent travailler ensemble pour collecter «une lumière plus abondante et plus fine» d'en haut.
Jusqu'où pouvez-vous voir?
-1Selon la NASA, la galaxie de la Voie lactée ressemblerait beaucoup à une spirale barrée à distance de 15,3 MLY trouvée dans la constellation de l'Hydre (comme on le voit à droite). Un être humain dans l'espace pourrait simplement tenir la partie centrale brillante de cette galaxie de 8,3 magnitudes comme une «étoile floue» en utilisant une vision détournée. M83 peut facilement être trouvé en utilisant des jumelles de faible puissance de la Terre.
-2Portant une magnitude visuelle variable de 12,8, le quasar distant de 2 milliards d'années-lumière 3C273 peut juste être tenu directement par l'œil humain lorsqu'il est augmenté par un télescope d'ouverture de six pouces / 150 mm à 150x à travers un ciel nocturne de 5,5 magnitude limitative et 7 / 10p voir la stabilité. Une paire de jumelles de 10x50 mm révélerait 3C273 comme une faible étoile de l'orbite terrestre.
Inspiré par le chef-d'œuvre du début des années 1900: «Le ciel à travers des télescopes de trois, quatre et cinq pouces», Jeff a fait ses débuts en astronomie et en sciences spatiales à l'âge de sept ans. Actuellement, il consacre un temps considérable à la maintenance du site Web Astro.Geekjoy.
