Présentation

La lunette astronomique, également appelée lunette de Kepler, est un instrument optique composé de lentilles lui permettant ainsi d'augmenter la luminosité mais également la taille apparente des objets célestes lors de l'observation de ceux-ci. Lorsque la lunette de Kepler est équipée d'un redresseur d'image, elle se comportera alors de façon similaire à la lunette d'approche, également appelé longue-vue.

Cet instrument a été développé dès la fin du XVIe siècle mais il faudra attendre 1609 pour que la lunette astronomique soit utilisée afin de réaliser des observations systématiques du ciel.

Avez-vous réussi cet été à observer Mars que ce soit à l’œil nu ou encore avec un télescope ?
Dans ce cas, vous connaissez probablement le fonctionnement de la lunette astronomique, mais connaissez-vous son histoire ?
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Un peu d'histoire

Personne ne sait dire précisément qui a inventé la lunette astronomique. En effet, dans certains écrits de Leonard Digges, on peut comprendre que celui-ci avait conçu un prototype dès les années 1550 même si les premiers exemplaires explicitement décrits sembleraient venir d'Italie ou du Nord de l'Europe. En effet, Giambattista della Porta mentionna la lunette de Kepler dans son ouvrage La Magie naturelle en 1859. De nombreuses personnes cherchèrent alors a obtenir le brevet de cette lunette comme Hans Lippershey qui sera le premier a réaliser une démonstration concrète de la lunette d'approche avec un grossissement trois. En Septembre 1608, il semblerait que Zacharias Janssen en aurait commercialisé lors de la foire d'automne de Francfort. Jacques Metius, soutenu par Descartes se lança également dans la course au brevet.

D'ailleurs, le célèbre Descartes parlera de cette invention dans son ouvrage la Dioptrique :

« Mais, à la honte de nos sciences, cette invention, si utile et si admirable, n'a premièrement été trouvée que par l'expérience et la fortune. Il y a environ trente ans, qu'un nommé Jacques Metius, de la ville d'Alkmaar en Hollande, homme qui n'avait jamais étudié, bien qu'il eût un père et un frère qui ont fait profession des mathématiques, mais qui prenait particulièrement plaisir à faire des miroirs et verres brûlants, en composant même l'hiver avec de la glace, ainsi que l'expérience a montré qu'on en peut faire, ayant à cette occasion plusieurs verres de diverses formes, s'avisa par bonheur de regarder au travers de deux, dont l'un était un peu plus épais au milieu qu'aux extrémités, et l'autre au contraire beaucoup plus épais aux extrémités qu'au milieu, et il les appliqua si heureusement aux deux bouts d'un tuyau, que la première des lunettes dont nous parlons, en fut composée. »

Une fois que la lunette d'approche fut connue et commercialisé, plusieurs personnalités dès 1609 décidèrent de s'en servir afin d'observer les astres comme Thomas Harriot et Christoph Scheiner. Il faudra tout de même attendre Galilée qui, en Août 1609, établira réellement l'utilisation de la lunette d'approche pour l'observation d'astres. De plus, avec son regard curieux et neuf sur le sujet, il réalisa l’existence de différent phénomènes qu'il observera et étudiera. Au final, il décida de mettre au point ses propres lunettes d'observation avec des grossissement par six, vingt puis finalement trente.

Comme peut indiquer le nom de cet instrument, les lunettes de Galilée correspondent à deux lunettes astronomiques qui ont été conçues par Galilée. Ces deux lunettes étant destinées à l'observation du ciel et des astres.

Il n'existe que deux originaux qui sont actuellement conservés au Musée de Galilée à Florence. On les nommera plus tard téléscope suite à la proposition du prince Federico Cesi, aussi connu comme étant le fondateur de l'Académie des Lyncéens. Il a décidé de ce nom en combinant le préfixe tele, signifiant loin, et le verbe skopeo, signifiant voir, en grec ancien. Ainsi, les lunettes de Galilée correspondent à des télescopes qui réfracteurs. Notons qu'en Français, le nom télescope est réservé aux télescopes réflecteurs.

En plus de ces lunettes, Galilée permettra également la conception de différents accessoire pour l'utilisation du télescope comme un micromètre permettant de mesurer la distance entre Jupiter et ses satellites, ou encore un hélioscope qui, quant à lui, permet d'observer les tâches solaires sans endommager les yeux de l'observateur.

Voici un exemple de longue-vue maritime, l'ancêtre de la lunette astronomique puisque celle-ci ne présente qu'un grossissement par trois alors que Galilée permettra de multiplier par dix ce grossissement !

Galilée

Galilée est un célèbre mathématicien, géomètre, physicien mais également astronome italien du XVIIe siècle.

Ce savant réalisera pendant sa vie de nombreux outils tels que la lunette astronomique en perfectionnant la lunette d'approche découverte par des Hollandais afin de procéder à des observations rapides mais aussi précoces. Cette lunette aura par ailleurs bouleversé de nombreux fondements de l'astronomie de l'époque. Galilée aura également été grand défenseur de l'approche modélisatrice copernicienne de l'Univers. Il lui proposera d'ailleurs d'adopter l'héliocentrisme et les mouvement satellitaires. A cause de ses prises de position, il s'attirera les foudres et les critiques de nombreux philosophes, partisans d'Aristote, qui proposaient un géocentrisme stable, une classification des corps et des êtres, un ordre immuable des éléments mais également une évolution réglée des substances. Malgré les mises en garde de ses différents protecteurs religieux, Galilée manquera de prudence au sujet de sa prise de position du mouvement terrestre, celui-ci ne possédant pas de preuves de ce qu'il avançait.

En ce qui concerne les mathématiques, Galilée n'a aucunement contribué à la progression de l'algèbre mais il aura beaucoup travaillé sur les suites mais également les courbes géométriques et la prise en compte de l'infiniment petits. D'ailleurs, Galilée décrira les mathématiques comme étant "un langage décrivant la nature".

Galilée aura également permis de nombreuses avancées concernant la mécanique, notamment la cinétique et la dynamique, grâce aux bases qu'il aura posé avec l'aide de ses nombreuses expériences sur l'équilibre mais aussi le mouvement des corps solides, en particulier sur la chute, la translation rectiligne, l'inertie mais également la généralisation des mesures dont le temps par l'isochronisme du pendule et la résistance des matériaux. Il sera même considéré comme fondateur de la physique -première des sciences exactes modernes- à partir de 1680.

L'Académie des Lyncéens

Egalement appelée Académie des Lyncées ou Académie des Lynx, cette académie est considérée comme étant la plus ancienne académie scientifique d'Europe. Elle sera fondée en 1603 par un pacte entre le prince Federico Cesi et deux de ses amis. Cette académie adoptera la référence à la vue du lynx, connue pour être perçante, afin de symboliser la puissance de la vue de la sciences mais également la découverte de le fabuleux pouvoir de résolution du microscope, un outil inventé au XVIIe siècle qui permettra de nombreuses découvertes sur la nature de l'Homme.

La création de cette académie représentera un moment puissant de la révolution scientifique de la Renaissance puisqu'elle permettra la fondation d'une nouvelle tradition, la tradition des académies, des sociétés savantes mais également celle d'autres réseaux de correspondants initiés.

Aujourd'hui, on considère que les héritiers de cette académie sont :

  • l'Accademia nazionale dei Lincei, italienne,
  • et l'Académie pontificale des sciences ou Pontificia Academia Scientiarum, du Vatican.

Composition d'une lunette astronomique

Une lunette astronomique est composé d'un tube fermé où sont disposés d'une part et d'autre de celui-ci un objectif et un oculaire.

Le tube peut être fixe ou télescopique, notamment dans le cas des longues-vues utilisées par les marins. L'oculaire est situé, comme son nom peut laisser entendre, du côté de l’œil de l'observateur. Il est de petite taille. L'objectif, quant à lui, se situe de l'autre côté du tube et est généralement de plus grande taille que l'oculaire.

Quelles sont les lois de Kepler ?
Il est très facile d'observer les différences entre l'oculaire et l'objectif. Il vous suffit de trouver une lunette de Kepler et la différence vous sautera aux yeux !

Fabriquer une lunette avec deux lentilles

On fabrique une lunette astronomique avec deux lentilles de focale f'1 = 0,60 m et f'2 = 2,0 cm.

1 - L'étoile à observer est à l'infini et est vue de la Terre sous un angle α. L'œil, placé derrière l'oculaire de la lunette convenablement réglée, observe une image vue sous un angle α'.

Faire un schéma du montage à réaliser et expliquer son fonctionnement.

Préciser la valeur du grossissement de la lunette.

2. On nomme pouvoir séparateur de l'œil, l'angle minimal qui sépare deux objets situés à l'infini pour que l'œil puisse distinguer les deux objets. On observe la lune avec cette lunette et on suppose que le pouvoir séparateur de l'œil vaut 1'. Quelle distance minimale doit séparer 2 objets sur la Lune pour que cet œil puisse les distinguer ?

On donne DTerre-Lune = 3,8.105 km.

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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !