L'oeil en astronomie

 

 

 Tout astronome possède un instrument que l'on peut qualifier de base et qu'il méconnais bien souvent : son œil.

 

 Si l'on y regarde de plus près, on se rendra vite compte que c'est notre premier instrument d'observation. Que l'on soit observateur à l’œil nu, avec des jumelles ou un télescope, que l'on pratique la photographie ou la spectroscopie, l'oei est toujours présent dans la chaîne de vison et/ou d'analyse. Il est donc indispensable d'en prendre soin et de le connaître car sans lui, impossible de s'en mettre plein la vue !

 

Voici un petit cour qui ne se veut pas exhaustif mais plutôt appliqué qui a pour but de comprendre peu mieux cet instrument et ainsi pouvoir en profiter pleinement dans notre loisir qu'est l'astronomie.

 

Constitution

 

Pas de panique cette figure ne représente qu'une vue physiologique de l’œil. L'un des points les plus important est la rétine. Située au fond de l’œil, c'est elle qui permet la formation des images, qui sont ensuite transférées via le nerf optique jusqu'au cerveau.

 

La rétine est tapissée de cellules qui sont particulièrement serrées au niveau de la fovéa. L'image qui se forme sur la fovéa est nette, autour de cette zone, elle est floue. La fovéa mesure environ 200 µm de diamètre pour un œil qui mesure environ 17 mm de diamètre. 

 

Le cristallin est quand à lui la lentille de l’œil, c'est lui en se déformant qui permet de faire la mise au point à différentes distances.

 

En astronomie un paramètre que l'on voit souvent est la pupille. Elle est important pour nous mais c'est surtout son diamètre qui nous intéresse. La pupille de l’œil est un diaphragme qui permet de limiter la quantité de lumière pour ne pas être ébloui. En pleine journée la pupille mesure environ 1 mm de diamètre, par contre, en pleine nuit noire, son diamètre monte à 6/7 mm pour les plus jeunes et plutôt 5 mm avec l'âge. En astronomie, le sujet étant peu lumineux, elle sera quasiment toujours dilaté au maximum. Et tant mieux, on récupère ainsi un maximum de lumière et donc d'informations sur les objets du ciel profond.

 

Le champ visuel

 

Il y en a 3 qui nous intéressent, détaillons les ici :

1. Le champ total fixe : Il correspond au champ total perçu par un œil qui reste fixe.Il est très grand, environ 150° par œil, et environ 180 avec les 2 yeux. Ce champ total fixe est exploité avec les oculaires à très grand champ tels les 100° voir 110° de la série Ethos de Televue.
2. Le champ de vison nette fixe : Il correspond pour un œil ixe au champ perçu par la fovéa. Il est d'environ 1°, donc notez le bien,il est très petit.Il est intéressant d'avoir cette valeur en tête lorsque l'on place son œil derrière un télescope, lorsque vous regardez un objet promenez votre œil dessus pour que la zone nette se déplace. Vous pourrez ainsi voir le maximum de détails dans cette zone.
3. Le champ de vison nette total : c'est le champ que peut examiner l’œil par rotation dans son orbite, il est d'environ 45 °.Donc, en théorie, un champ plus grand dans un oculaire ne sert à rien mais rien ne vous empêche de tourner légèrement la tête pour augmenter un peu cet angle. Personnellement j'adore les oculaires grand champ pour la plongée dans l'espace qu'il procurent.

 

L’accommodation

 

L’œil est un instrument formidable, il  fait la mise au point tout seul. Sans appuyer sur un bouton comme sur les appareils photo ou tourner une molette comme sur un instrument d'astronomie. Au repos, l’œil effectue la mise au point à l'infini. en forçant mais sans se fatiguer, un œil normal peut faire la mise au point jusqu'à 25 cm. En dessous de cette distance, les musclent forcent beaucoup et la mise au point deviens très vite fatigante. Dans un instrument d'astronomie, l'image est projetée à l'infini puis récupérée par notre œil : nous observons donc en position de repos de l’œil ou presque.

 

Mais l’œil n'est pas parfait, il a souvent des défauts et voici les plus courants : 

 

 

1. La myopie : C'est en fait l’œil qui est trop convergent, les objets lointains sont flous ( on imite la taupe). en astronomie, pas de problème; on peut se passer de ses lunettes, il faudra simplement refaire la mise au point derrière une personne qui a un œil emmétrope.
2. L'hypermétropie : L'oeil est cette fois-ci trop peu convergent. Le sobjets situés près seront flous. Les objest à l'infini sront vus nets. Toujours pas de problème en astronomie, un petit tour de mise au point et 'est net.
3. La presbytie : C'est un problème lié à l'âge, on doit éloigner son  journal pour le lire. Pas de problème en astonomie vu que l'on regarde à l'infini.
4. L'astigmatisme : C'est u nproblème de révolution de l'oeil. Il y a 2 images qui se forment, une pour un axe sur la rétine et l'autre axe un peu plus loin ou près.

 

 

Avec un instrument d'astronomie, vous serez obligé de garder vos lunettes pour continuer à avoir une image nette.

 

Le pouvoir séparateur

 

 En astronomie ce paramètre est très important. Il permet de savoir si un détail est visible ou pas. en pratique, le pouvoir séparateur de l’œil est d'environ 1' d'arc ( soit 1/60^ème de degré). Mais ceci reste un ordre de grandeur. En effet ce pouvoir de séparation dépend de la forme des détails, de leur couleur, de la luminance de l'objet, du contraste, du rayon de notre pupille ( plus il est grand plus le pouvoir séparateur est important), de la fatigue, ....

 

Pour information l’œil est capable de détecter des très faibles niveaux de lumière en même temps que de très hautes lumières, on appel cela la dynamique. Elle est d'environ 10 000 000 pour l’œil contre 60 000 pour les caméras CCD.

 

Il faut distinguer le pouvoir de séparation du pouvoir de perception qui l'aptitude de notre œil à déceler un objet ponctuel. En effet notre œil voit des étoiles qui ont un diamètre apparent bien inférieur à la minute d'arc précédemment annoncé ??? Le pouvoir de perception dépend de la luminosité de l'objet et du contraste entre l'objet et son environnement. Le pouvoir de perception est bien meilleur sur un fond noir ce qui nous arrange bien en astronomie.

 

La vision diurne et nocturne

 

Analysons la figure ci contre.

Nous remarquons que suivant la longueur d'onde ( la couleur ) l’œil n'a pas la même sensibilité.

 

De plus suivant que nous regardons un objet à fort éclairement ( de jour, vision diurne) ou à faible éclairement ( de nuit, vision nocturne), le pic de sensibilité n'est pas situé au même endroit. Le maximum se situe vers 550 nm, jaune vert, de jour ( couleur du soleil ou pas loin), il se décale vers les courtes longueur d'onde, 505 nm de nuit ( proche de la raie OIII).

 

Ceci viens du fait que notre rétine est composée de cônes et de bâtonnets.

 

Les cônes ( 2.5µm de diamètre environ) sont principalement utilisés pour la vision de jour et sont sensibles à la couleur. Ils sont principalement disposés au centre de la rétine.

 

Les bâtonnets sont plus denses en périphérie de la rétine et sont utilisés, grâce à leur sensibilité, en vision nocturne. En contrepartie les bâtonnets restituent mal les couleurs, c'est pourquoi la nuit, tous les chats sont gris. Notre œil est capable de détecter dans le noir une bougie à 27 km.

 

Il existe un troisième type de vision que l'on appel vision mésopique ( photopique pour le jour, scotopique pour la nuit) qui mélange en fait la vision diurne et la vision nocturne. C'est grâce à cette dualité que nous arrivons a percevoir des couleurs dans les gros télescopes.

 

 L'oeil et l'astronomie

 

 L'acclimatation de l’œil

 

La vision de jour est quasi instantanée ( passer d'une pièce sombre à ne pièce éclairée ne prend que quelques secondes à l’œil pour s'adapter ). Mais le passage de la vision de jour à la vision nocturne est beaucoup plus long et prend plusieurs minutes.

 

C'est pourquoi il est important de rester plusieurs minutes dans le noir pour optimiser notre vision nocturne. On considère souvent qu'il faut au minimum de 1/4 heure pour être pleinement opérationnel en vision nocturne.

 

La mise au point la nuit

 

Pourquoi est-ce si difficile ? La mise au point est déclenchée par la fovéa qui est tapissée de cônes peu sensibles à la lumière. Il est donc difficile de localiser précisément cette mise au point et ce, d’autant plus que les objets sont souvent diffus.

 

Vous avez dit lumière rouge ?

 

La lumière rouge est dite inactinique. Cela signifie que cette lumière permet ( si elle n'est tout de même pas trop forte) de garder son acclimatation nocturne. De plus, les cônes (vision de jour)  sont facilement activés par le rouge ce qui facilite l'activation de la fovéa et donc la mise au point pour lire nos cartes.

 

Si la lumière rouge est trop forte, vous devrez attendre de nouveau 1/4 heure pour retrouver votre vison photopique alors que vous n'avez mis qu'une fraction de seconde pour repasser en vision diurne.

 

Pourquoi passer du temps pour observer ?

 

Il est important de passer du temps car :

• La turbulence ( indépendante de votre œil) est fluctuante. Plus on passe de temps à observer, plus on a de chance d'attraper des détails lors des trous de turbulence
• Le champ de vision net est faible, il faut donc promener son œil sur l'objet pour bien voir les détails
• La vision périphérique nécessite le même traitement que ci dessus pour bien voir les faibles extensions
• L’œil ne travail pas seul. Il fait naturellement une images toutes les 1/10^ème de seconde environ mais notre cerveau, est lui capable d'enregistrer, d'intégrer une partie de l'image plus longtemps. Il nous aide à reconstruire une image nette à partir d'une image floue. Ce temps d'intégration est estimé à 6 secondes maximum !! ce qui est énorme.

 

 La vision décalée ?

 

Si vous avez suivi ce qui a été dit précédemment, vous avez toutes les réponses. 

 

La nuit nous utilisons les bâtonnets pour avoir une sensibilité maximale. Ces bâtonnets sont principalement situés en périphérie de la rétine. Il vaut donc mieux utiliser sa vision périphérique pour détecter de faibles volutes diaphanes dans le ciel.

 

Une autre propriété des bâtonnets est qu'ils ost capables de détecter des détails sur un objet en mouvement, mais uniquement de manière furtive. Effectuer un balayage du champ de l'ocualire peut donc s'avérer payant pour détecter certains détails.

 

Quelques objets visibles à l’œil nu

 

Cette liste n'est pas exhaustive mais simplement un piqûre de rappel sur les beautés célestes simples a observer sans instrument particulier.

 

La lune, son fin croissant du matin avant le p'tit dèj' ou su soir pour le plein d'espoir, la lumière cendrée peu avant ou après la nouvelle lune, les formes particulières lorsqu'elle est plein ( lapin, homme à al pipe, visage, ...)

 

Ajoutez au tableau une ou plusieurs planètes  et vous obtenez une conjonction dans le ciel du soir ou du matin enrobé de mille couleurs chatoyantes.

 

La voûte céleste : le simple fait de l'observer dans son intégralité pour sa beauté propre, son écoulement d'étoiles qu'est la voie lactée, ses mille feux brillants de toutes les couleurs si on y regarde bien, ses amas d'étoiles tels le Pléiades ou les Hyades, la petite tâche diffuse qu'est le double amas de Persée. La faible tâche de l'mas d'hercule pour ceux qui ont une bonne vue et qui bénéficient d'un bon ciel peut faire un joli challenge.

 

Un ciel moyen suffit pour observer la zone diffuse qui représente la célèbre galaxie d'Andromède. C'est l'objet le plus lointain observable à l’œil nu, sa lumière a mis plus de 2 000 000 années pour nous arriver. Nous regardons dans le passé de la même durée que le temps mis par cette  lumière pour nous arriver. Dites vous aussi que vous englobez plusieurs milliards d'étoile dan cette tâche. Et arriverez vous à voir un peu plus bas sa sœur M33 beaucoup plus faible ?

 

Pour ceux qui préfèrent les nébuleuses, vous pouvez observer l'une des plus célèbre : la nébuleuse d'Orion.

 

Si vous restez assez longtemps dehors, vous verrez de temps à autre une étoile filante passer rapidement dans le ciel.Ce n'est qu'un minuscule cailloux qui se consume dans notre atmosphère à cause des frottements de l'air.

 

Et qui sait, peut être verrons nous la première grande comète de ce siècle avec une superbe chevelure nous invitant aux rêves.

 

Pour les plus perspicaces et patients d'entre nous, vous pouvez observer le ballet des planètes devant le ciel étoile. Il faut bien qu'elles méritent leur nom qui signifie astres errants.

 

Pour clore les paupières

 

Prenez bien soin de vos yeux, sans eux point de salut. Et rappelez vous que simplement avec eux, vous pouvez observer tous les différents objets qu'ils soient dit du ciel profond ou du système solaire.

 

Le soleil n'a pas été abordé ici car il reste dangereux de le regarder sans filtres adaptés et ce quel que soit les conditions.

 

Bonnes observations à tous.