II. Regarder le ciel

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A/ L'instrument d'observation : l'œil :

L'œil est le premier instrument d'observation, et le seul pour la plupart des gens ! Le seul en tous cas pendant des millénaires... Il faut apprendre à s'en servir.

Tout d'abord, savoir qu'il n'est pas parfait, même quand on est tout jeune...

Pensez à une voiture qui vient vers vous la nuit, dans une vaste plaine (pas forcément morne...) : de très loin, vous voyez la tache de ses phares... LA tache ? Elle a pourtant DEUX phares ! Mais maintenant qu'elle s'approche en effet, vous en voyez deux. Vous ne vous êtes jamais posé de question à ce sujet ? C'est tellement naturel, qu'on n'y prête aucune attention, et pourtant, il y a une explication.

B/ Constitution de l'œil :

L'œil comprend une lentille convergente, le cristallin, et une surface sensible, la rétine, sur laquelle se forment les images (il a la même structure qu'un appareil photo, à moins que ce soit l'inverse).

L'œil comprend une lentille convergente, le cristallin, et une surface sensible, la rétine, sur laquelle se forment les images (il a la même structure qu'un appareil photo, à moins que ce soit l'inverse)

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La rétine est constituée de minuscules cellules juxtaposées, sensibles à la lumière. Chacune indique au cerveau si elle reçoit de la lumière. Le schéma montre que les images de deux étoiles, une bleue et une rouge, vont se former sur la rétine.

L'œil peut donc distinguer séparément deux objets à condition que leurs images se forment sur deux cellules différentes. Sinon, la seule cellule touchée indiquera au cerveau qu'il voit un seul objet. La taille des cellules de la rétine fait que l'œil peut distinguer deux objets à condition qu'ils soient séparés par un angle d'au moins 1′ (lire : une minute). Lorsque la voiture est trop loin (disons au moins 5 km), l'angle sous lequel on voit ses phares est plus petit que 1′, et donc les images des deux phares tombent sur la même cellule de la rétine ; nous ne voyons qu'une seule tache lumineuse.

Reprenons la voiture au loin, mais observons-la maintenant avec des jumelles. Nous allons bien distinguer les deux phares. On dit qu'un instrument d'optique a un . Cette locution imagée (naturellement ! ) indique qu'il est capable de vous montrer deux objets, et non un seul, là où il y en a effectivement deux. Les jumelles ont un pouvoir séparateur meilleur que l'œil. Un grand télescope a un pouvoir séparateur encore meilleur que des jumelles. En d'autres termes, cela signifie qu'il nous permettra de voir de plus petits détails. Dans le ciel, il y a de nombreuses étoiles doubles, et il faut parfois de puissants instruments pour les distinguer.

Ceci étant, le pouvoir séparateur de l'œil est d'une minute d'arc (notée 1′)... La belle affaire !

le cercle est divisé en 360°, (lire : 360 degrés d'arc, ou simplement 360 degrés) ; chaque degré est divisé en 60′ (lire : 60 minutes d'arc, ou simplement 60 minutes) et chaque minute est encore divisée en 60" (lire : 60 secondes d'arc, ou simplement 60 secondes). Il y a donc 360 × 60 = 21.600 minutes d'arc dans le cercle, ou bien 360 × 60 × 60 = 1.296.000 secondes d'arc. Mais ceci n'est pas très parlant ;
Pour comprendre, voici un cercle avec trois rayons. L'angle entre les rayons rouge et vert vaut 60°, et celui entre les rayons vert et bleu vaut 10°. Cette dernière valeur représente donc, à nos yeux, un petit angle.la pleine lune a un diamètre apparent de 30′ (soit un demi-degré) ; donc à l'œil nu, on peut y voir des détails trente fois plus petits qu'elle-même ;1′ correspond à l'angle sous lequel on voit une pièce de 1 euro (23 mm) à 79 mètres...l'angle formé par les deux lignes ci-dessous fait à peu près 20′ :

Le pouvoir séparateur de l'œil normal est d'une minute d'arc, mais de multiples défauts peuvent l'altérer.

Le but d'un instrument astronomique est d'augmenter l'angle sous lequel on voit un objet, pour le faire passer au-dessus du pouvoir séparateur de l'œil. Ce qui nous donne l'impression de nous en rapprocher !

C/ Vision nocturne:

La rétine est constituée de deux sortes de cellules sensibles différentes, les cônes et les bâtonnets. Les premières détectent la couleur, mais sont relativement peu sensibles, elles servent en vision diurne. Les autres ne voient pas la couleur, mais sont très sensibles à la moindre lumière. Elles sont disposées différemment dans la rétine :

La plus grande partie de la rétine ne contient que des bâtonnets ;Le fond, où se forme l'image d'un objet qu'on regarde en face, contient essentiellement des cônes. On le nomme macula (tache) ;Le centre de la macula (fovéa) ne contient que des cônes, aveugles la nuit, mais donne la finesse maximum en pleine lumière.

Ainsi, dans des conditions de faible éclairement, ce seront les bâtonnets qui nous permettront de voir, mais en noir et blanc... Ce n'est pas pour rien que la nuit, tous les chats sont gris !

Ces rapides explications vous permettront de comprendre un phénomène bien connu des astronomes : lorsque vous regardez un objet vraiment faible, il ne faut pas chercher à le regarder bien en face, en centrant son image sur la fovea, au centre de la rétine. Il vaut mieux regarder un peu à côté, comme pour l'ignorer... Ce seront alors les bâtonnets sensibles qui agiront, et vous aurez la surprise de bien le distinguer... sans couleurs évidement.

La rétine contient 130 millions de bâtonnets, mais seulement (!) 6.500.000 cônes ! 

Résumons :

Bâtonnets: faible performance ; grande sensibilité ; présents partout ; noir et blanc ; vision nocturne ; vision scotopique.
Cônes: hautes performances ; faible sensibilité ; au centre de la rétine ; couleur ; vision diurne ; vision photopique.

Scotopique est synonyme de nocturne, et photopique est synonyme de diurne. Ce sont les termes savants... pour mémoire.


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