Les vraies couleurs

Ken Tapping, le 13 février 2013

Dans le ciel, cette semaine…

  • Mercure voisine Mars de près, au ras de l’horizon, au sud-ouest, peu après le coucher du Soleil. /li>
  • Jupiter domine dans la partie sud-ouest du firmament presque toute la nuit.
  • Saturne apparaît à 1 h.
  • La Lune entrera dans son premier quartier le 17.

Si vous vous êtes déjà servi de jumelles ou d’un télescope bon marché, sans doute aurez-vous remarqué qu’un objet très contrastant, clair sur fond noir – la Lune, par exemple, sera couronné d’une bordure multicolore quand on l’observe. Ce problème, appelé « aberration chromatique », qui empire dès qu’on passe à de plus forts grossissements, empoisonne la vie des constructeurs de télescopes depuis des siècles. Son origine est simple : le verre dévie plus fortement le bleu que le rouge, si bien que les couleurs ne sont pas toutes au point à la même distance.

Newton avait totalement résolu le problème en concevant un télescope où un miroir concave recueillait la lumière et formait l’image. Son « télescope à réflexion » est l’ancêtre des instruments qu’on peut voir dans les grands observatoires, tel le télescope Canada-France-Hawaï, ainsi que des plus gros télescopes qu’utilisent les amateurs. Malheureusement, fabriquer de petits télescopes à réflexion efficaces est malaisé. C’est pourquoi on continue de recourir abondamment aux lentilles dans ce qu’on appelle les « télescopes à réfraction ». Des siècles de lutte pour vaincre l’aberration chromatique ont engendré des lentilles et des télescopes très ingénieux, de sorte que celle-ci n’est plus vraiment problématique, sauf dans les jumelles et les télescopes de très piètre qualité.

Le champion des télescopes de conception exotique est assurément Johannes Hevelius. Cet astronome polonais du XVIIe siècle avait constaté que l’aberration chromatique diminuait avec la convexité de la lentille, bref quand la focale de cette dernière était plus longue. Il entreprit donc la construction de quelques-uns des plus longs télescopes de l’histoire. Son projet le plus ambitieux était un télescope de 45 m de longueur, soutenu par un immense mât et ajusté par une multitude de haubans. Il constata pour son malheur que régler un problème en amène parfois un autre tout aussi épineux. En effet, l’instrument s’affaissait sous son propre poids et se courbait dans le vent. Aussi surprenant que cela paraisse, il parvint néanmoins à réaliser des observations utiles avec cet instrument, mais peu d’astronomes lui emboîtèrent le pas dans sa quête d’une solution à l’aberration chromatique.

Au XVIIIe siècle, des ingénieurs spécialisés en optique découvrirent qu’en combinant une lentille convexe faite d’un type particulier de verre à une autre lentille fabriquée avec du verre d’une autre sorte, on produisait une image annulant en bonne partie l’aberration chromatique pour le bleu et le rouge, les couleurs les plus problématiques. Ils baptisèrent ces lentilles « achromatiques » et leur invention autorisa la fabrication, pour la première fois, de télescopes utiles pour les marins et d’autres personnes, dont les astronomes. Aujourd’hui encore, les télescopes et jumelles « achromatiques » abondent. Les ingénieurs ont toutefois poursuivi leurs recherches pour éventuellement aboutir à quelque chose d’encore mieux. Ils ont combiné les lentilles pour que l’aberration chromatique soit largement compensée à trois longueurs d’onde, celles du rouge, du bleu et du vert. Ce perfectionnement majeur nous a donné les lentilles « apochromatiques », désormais abondamment employées dans les meilleurs télescopes et jumelles. Grâce aux techniques contemporaines de conception et de fabrication assistées par ordinateur, les lentilles apochromatiques voient leur qualité monter et leur prix baisser constamment. Il vaut cependant la peine de se rappeler qu’il y a peu de temps encore, nous ne possédions pas de tels instruments. Pour créer une meilleure lentille, il fallait expérimenter différents types de verre, résoudre des calculs sur papier et façonner la lentille à la main.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

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