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Les télescopes

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Le début du XVIIe siècle marque un tournant décisif pour l'astronomie : il devient alors possible d’observer le ciel à l’aide de nouveaux instruments d'optique, les lunettes et les télescopes. Un télescope est constitué de miroirs réflecteurs permettant, tout comme les lunettes astronomiques, d’observer les objets lointains.

Le "Léviathan de Parsonstown"

La première mention d’un système de miroirs paraboliques permettant la vision des objets lointains se trouve dans un livre de musicologie, Prélude à l’harmonie universelle, écrit par le père Marin Mersenne (1588-1648) en 1634.
En 1652, le père Nicolas Zucchi (Nicolaus Zucchius, 1586-1670), dans son ouvrage Optica Philosophica, nota qu’il aurait eu dès 1616 l’idée d’utiliser des miroirs concaves métalliques pour grossir des corps éloignés. Ce fut la première apparition de la théorie d’un télescope à réflexion.
En 1663, James Gregory (1638-1675), mathématicien et astronome écossais, fut le premier à décrire le principe du télescope à réflexion dans son ouvrage Optica Promota. Un télescope grégorien est composé de deux miroirs concaves métalliques. Ce télescope donne alors une image droite de l'objet, ce qui permet des observations terrestres.
Le travail de Grégory inspira les astronomes, et ce fut à qui construirait en premier un télescope sur le modèle de Gregory : Cassegrain, Newton, Hooke.

En 1672, Laurent Cassegrain (1629-1693), professeur de physique au Collège de Chartres, modifia le modèle de Grégory en substituant un petit miroir convexe au miroir concave. Le principal avantage de ce modèle est sa compacité, l’image est plus nette et lumineuse mais inversée.
La même année, Sir Isaac Newton (1643-1727) présenta à la Royal society son propre modèle de télescope qu’il avait décrit auparavant dans son livre Lectiones Opticae. Le télescope de Newton est composé d’un miroir primaire de forme théoriquement paraboloïdale et d’un miroir secondaire plan. Le premier miroir permet de collecter la lumière provenant de la région du ciel pointée, le second permet de dévier la lumière hors de l’axe optique de manière perpendiculaire.

En 1673, Robert Hooke (1635-1703) construisit un télescope selon le modèle de Gregory, et revendiqua l’antériorité de l’invention sur celui de Newton.
Au cours du XVIIIe siècle, les télescopes utilisèrent des réflecteurs de plus en plus gros. L’astronome allemand William Herschel (1738-1822), découvreur de la planète Uranus en 1781, construisit un réflecteur en bronze de 122 cm de diamètre en 1789 pour l’observatoire astronomique de Slough, en Angleterre. Ce fut le plus gros télescope du monde jusqu'en 1845. Les miroirs de l'époque ayant une faible réflectivité, Herschel élimina le miroir secondaire dans le tube, pour éliminer la perte de lumière qu'il engendrait. Ce nouveau type de télescope fut naturellement baptisé "télescope d'Herschel".

Ce premier grand télescope fut suivit par un deuxième, construit à Birr en Irlande, et surnommé le "Léviathan de Parsonstown". Ce télescope, construit en 1845 par Lord Rosse (William Parsons, 1800-1867), est resté le plus grand télescope au monde jusqu'en 1917. Avec ce télescope, Rosse observa de nombreux objets célestes comme des nébuleuses.
Ces deux premiers grands télescopes possédaient des miroirs qui se ternissaient très vite et devaient souvent être repolis. Les lunettes astronomiques atteignirent rapidement leur limite à cause de la qualité de fabrication et du problème de la gravité sur les grandes lentilles.
En 1866, Léon Foucault (1819-1868) inventa un miroir plus léger en déposant une fine couche transparente d'argent du côté externe du verre d'un télescope. Cela permet une réflectivité bien meilleure que les métaux utilisés pour les miroirs de télescope jusqu'à présent, et cette couche d'argent peut être renouvelée sans altérer la forme du miroir en verre.

Le premier télescope à bénéficier de ce type de miroir fut celui des jardins de l’Observatoire de Paris, en 1875.

Après la construction de la lunette de l'Exposition universelle de 1900 à Paris et celle de l’observatoire de Yerkes dans le Wisconsin en 1897, les astronomes se tournèrent vers les télescopes pour améliorer leurs observations.
Dès lors, on put fabriquer des télescopes plus grands que les lunettes. De grands miroirs en verre sont alors construits : en 1908, un miroir de 1,5 m de diamètre pour le télescope de l'observatoire du Mont Wilson, et en 1917, un miroir de 2,5 mètres pour le télescope Hooker, pour ce même observatoire, qui devint alors le plus grand télescope au monde.
A partir de cette époque, les télescopes deviennent de plus en plus grands et de plus en plus complexes : certains ont même été envoyés dans l’espace, comme le télescope Hubble en 1990.

 

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