Que peut-on observer dans le ciel?
Une fois la nuit tombée, la voûte céleste offre un spectacle magnifique. Les étoiles brillent de mille feux au milieu d'une sphère aussi mystérieuse qu'étincellante... Le ciel nocturne est si vaste, si beau, si impressionnant ! Sa beauté et son charme en font rêver plus d'un, à commencer évidemment par les astronomes. Il est vrai que l'Univers renferme de nombreux trésors à découvrir toute l'année.
Mais au fait, pourquoi observe-t-on le ciel ? Que peut-on voir au-dessus de nos têtes ? Et surtout, comment faire pour admirer tout cela ?
Le texte qui suit tente de répondre à ces trois questions. Si vous débutez en astronomie, alors vous êtes au bon endroit pour faire votre premier pas...
Bonne lecture !
Pourquoi observer le ciel ?
Un intérêt historique...
L'Astronomie est une science ancienne. L'humanité s'intéresse au ciel depuis presque toujours : dès la Préhistoire, les hommes ont observé la voûte céleste et l'ont représentée comme l'attestent les peintures rupestres retrouvées dans certaines grottes. Durant l'Antiquité, plusieurs penseurs et scientifiques ont cherché à illustrer les principes fondamtentaux qui régissent l'univers. Jusqu'à aujourd'hui, les connaissances relatives à l'étude du ciel n'ont cessé de se dévoiler, et même après plusieurs millénaires d'observation, ce formidable progrès n'est qu'un début...
Du monde plat et géocentrique d'autrefois, à la planète presque ronde incluse dans un système héliocentrique lui-même logé quelque part dans une immensité nommée Univers, la Terre n'a pas toujours été représentée comme dans les manuels d'aujourd'hui. Il aura fallu accomplir un grand nombre d'observations, d'expériences et de réflexions pour déterminer l'ordre et le fonctionnement du cosmos. D'ailleurs, à notre époque, toutes les énigmes n'ont pas encore été résolues.
L'astronomie gravitationnelle, pour ne citer qu'elle, dévoile à peine sa nature. Ce seul exemple illustre à quel point les recherches continuent. Plus que jamais, les scientifiques s'investissent pour trouver des réponses aux questions physiques et métaphysiques.
Comprendre le monde...
Si l'Homme s'intéresse autant au ciel, c'est notamment parce qu'il a toujours cherché à comprendre ce qu'il voit au-dessus de sa tête. L'astronomie est une science d'observation : on ne peut pas s'approcher "physiquement" des objets célestes, exception faite de la Lune qui a pu être brièvement arpentée par les astronautes américains au cours du programme Apollo. Les sondes et rovers d'exploration permettent dans certains cas de capturer des poussières cosmiques, ou même rapporter des échantillons prélevés sur des comètes et astéroïdes.
Plusieurs expériences menées depuis plusieurs decennies ont pour but de récolter des particules venues sur Terre sous forme d'entrées atmosphériques. Bien que ces contacts avec des éléments "extraterrestres" aient engendré de nombreuses découvertes et avancées scientifiques, il n'est pas possible d'affirmer que cela a contribué à une progression majeure dans la compréhension de l'Univers. Autrement dit, les astronomes se contentent depuis toujours d'analyser visuellement le ciel, à l'oculaire comme en imagerie.
C'est en captant la lumière que l'on étudie les étoiles, phénomènes célestes et rayonnements divers. A charge pour les observateurs d'analyser correctement et d'interpréter les données de la manière la plus juste possible.
Un moyen de rêver et de s'évader...
Observer le ciel, c'est admirer un spectacle quasi permanent, en constant renouvellement. Pour beaucoup d'entre nous, le ciel nocturne offre une vision à part entière de notre monde : sur une immense voûte obscure, des milliers de points lumineux scintillent en silence, arborant une teinte tantôt bleutée, tantôt blanchâtre, parfois rougeâtre ou même jaunâtre ... D'une intensité variable, certaines étoiles donnent l'impression de rayonner si fort que l'on pourrait croire à leur explosion imminente ! Et parmi tous ces astres, la chance nous laisse repérer une étoile filante de temps à autre. Le ciel, c'est aussi le lieu d'un ballet de satellites, où la station spatiale internationale mène la danse... Et sur Terre, pendant ce temps, l'astronome se perd rapidement dans ses pensées : d'où venons-nous ? Où allons-nous ? Que sommes-nous dans cet univers si vaste et si mystérieux ? Les millénaires d'observation passés n'ont toujours pas suffi à tout découvrir, et une somme infinie de connaissances restent à mettre en lumière. D'ici là, l'astronome peut tout de même profiter de belles images de planètes, nébuleuses, galaxies, amas stellaires, et tant d'autres choses.
De nuit, mais parfois aussi de jour, l'astronomie incarne un moment au cours duquel on peut oublier le quotidien, les guerres, les angoisses, les différences... Tout en gardant les pieds sur Terre, le fait d'avoir la tête dans les étoiles a du bon !
Les plus grands rêveurs, plus optimistes les uns que les autres, ont souvent eu l'envie de partir à l'aventure au delà de ce que certains appellent « l'ultime frontière ». Qui sait ce qu'il y a encore à découvrir, à faire et à voir... Et d'ailleurs, cette grande question en appelle une autre, et non des moindres : sommes-nous seuls ? Existe-t-il une vie ailleurs que sur Terre ? S'il y a parfois un grand fossé entre le rêve et la réalité, il peut aussi n'y avoir qu'un pas, et cela se vérifie tous les jours en astronomie.
A défaut de permettre de rêver, l'étude du ciel passe au préalable par une réalité bien concrète : comme toute science, elle a son étendue et son intérêt, mais aussi ses limites. Pour celui qui souhaite se plonger dans le monde de l'astronomie, il importe de prendre en considération les possibilités et les contraintes de la pratique de l'observation.
Que peut-on observer ?
Les constellations :
L'observation du ciel commence par ce qui demeure le plus accessible, c'est-à-dire tout ce qui est visible à l'oeil nu. Avant même de penser aux planètes ou aux objets célestes les plus impressionnants alors que ce sont des cibles difficiles, l'astronome débutant a tout intérêt à s'intéresser à ce qu'il peut voir sans instrument, ou du moins, sans instrument artificiel. En effet, le premier outil de l'observateur, c'est l'oeil ! A l'oeil nu, il est possible de contempler ce qu'on appelle les constellations : il s'agit de dessins imaginaires formés par les étoiles. Certes, à l'oeil nu les étoiles ne ressemblent qu'à de petits points lumineux, mais n'oublions pas qu'une étoile est un soleil ! Sans que cela ne soit évident, le simple fait de pouvoir observer des soleils mérite qu'on en parle : la Terre tourne autour du Soleil et se trouve donc à une distance relativement proche de ce dernier. C'est pour cette raison que notre Soleil nous éclaire si fortement et que nous le voyons aussi bien. Les étoiles, elles, pourraient tout-à-fait nous éclairer de la même manière si nous étions proches d'elles. Elles sont trop éloignées pour nous abreuver de leur lumière comme le fait notre Soleil. Leur distance par rapport à la Terre est si grande qu'elles apparaissent comme de minuscules points. C'est également pour cette raison qu'en l'absence du Soleil, de nuit, le ciel reste quasiment noir...
Regarder une étoile à l'oeil nu, c'est observer un soleil. Certaines étoiles sont plus chaudes que d'autres, d'où la variation de leur couleur. Grâce aux constellations, l'astronome peut facilement identifier chaque étoile.
Si les constellations peuvent faire écho à l'astrologie, elles ont surtout une fonction de localisation : ces dessins imaginaires permettent de regrouper virtuellement les étoiles. Mieux encore : les constellations permettent de localiser n'importe quel objet céleste : planètes, astéroïdes, comètes, nébuleuses, galaxies, etc...
Au total, on dénombre 88 constellations officielles. Celles-ci ont été déterminées par l'Union Astronomique Internationale et sont utilisées par les astronomes du monde entier. Chacune d'elles dispose d'une forme unique. Les plus anciennes constellations possèdent même une histoire, souvent liée à une mythologie ou à des croyances.
A l'aide d'une carte céleste, vous pouvez facilement découvrir leur apparence, leur nom, mais aussi les étoiles qui les composent.
En raison du mouvement de la Terre sur elle-même ainsi que de sa course autour du Soleil, les constellations semblent se déplacer d'Est en Ouest, chaque nuit durant. Au fil des mois et des saisons, il est donc possible d'observer différentes constellations. D'une année sur l'autre, le ciel reste toutefois le même. On peut ajouter que la position des constellations varie dans le ciel en fonction du lieu d'observation : les constellations visibles depuis l'hémisphère Nord diffèrent donc de celles visibles depuis l'hémisphère Sud.
Objets du système solaire et évènements célestes :
Une fois les constellations repérées, vous voilà prêt pour traquer les objets du système solaire ! La cible la plus facile n'est ni plus ni moins que la Lune. Éclairé par le Soleil, notre satellite naturel nous montre toujours la même face. Les rayons du Soleil l'illuminent de façon différente, ce qui explique pourquoi l'apparence de la Lune semble changer au fil des jours. C'est d'ailleurs ce que l'on nomme les phases. Les cratères et reliefs lunaires restent les mêmes mais mais reçoivent un éclairage variable sur une période de 29 jours environ. On notera au passage que cette période est appelée lunaison. Au cours d'une lunaison, la Lune est d'abord en croissant, en quartier, gibbeuse, pleine, puis à nouveau gibbeuse, en quartier et en croissant. Entre chaque lunaison, la face visible de la Lune n'est quasiment pas illuminée ; on parle alors de la nouvelle Lune.
Éloignons-nous du système Terre-Lune pour évoquer les planètes : à l'oeil nu, les planètes ressemblent à de simples étoiles, à ceci près qu'elles ne scintillent pas. Effectivement, elles sont éclairées par le Soleil (contrairement aux étoiles qui émettent leur propre lumière). Attention : n'espérez pas distinguer le moindre détail sans télescope. Les planètes sont trop éloignées pour pouvoir identifier leur apparence clairement. Munissez-vous d'une lunette astronomique ou d'un télescope afin de « zoomer » sur ces cibles. Pour plus de rigueur, l'astronome parle de grossissement plutôt que de zoom. Le terme « grandissement » peut également être employé. Grâce à un grossissement de quelques dizaines de fois, les planètes montrent déjà leur silhouette ainsi que leur principale teinte. Les détails les plus facile d'accès apparaissent à condition que l'atmosphère terrestre soit suffisamment stable.
Mercure est une petite planète rocheuse mais elle est assez lumineuse pour constater qu'elle revêt une apparence similaire à... la Lune ! Sa couleur grisâtre peut surprendre dans un instrument amateur.
Vénus, très fortement lumineuse, n'est pas facile à étudier ! Si elle se repère aisément dans le ciel, sa surface ne montre que très peu de détails. Dans les meilleures conditions, il est possible d'apercevoir quelques nuages qui semblent se détacher du reste de la surface.
Mars, lumineuse mais compacte, doit être observée à fort grossissement. L'amateur peut s'amuser à repérer les pôles glacés ainsi que les plus grandes plaines. De manière plus épisodique, les zones nuageuses et les tempêtes peuvent être visibles.
Jupiter, la plus grande planète du système solaire, brille fortement elle-aussi. Ses quatre principaux satellites naturels demeurent déjà observables avec une paire de jumelles grossissant 8 à 10 fois ! Un plus fort grossissement permet d'admirer les bandes nuageuses ainsi que les plus grosses tempêtes dont la plus connue est surnommée l'oeil de Jupiter (on parle aussi de la grande tache rouge). L'ombre des satellites à la surface de la planète est visible sous un très bon ciel, avec un instrument d'au moins 100 mm de diamètre.
Saturne, objet très populaire en raison de ses anneaux, est à la portée d'un grand nombre d'instruments, y compris les jumelles. Un faible grossissement ne donne accès qu'à la silhouette presque circulaire de la planète entourée de ses anneaux. Si les conditions atmosphériques l'autorisent, vous pouvez apercevoir des nuances dans les anneaux ainsi qu'à la surface de la planète. Les grandes tempêtes, lorsqu'elles se produisent, peuvent aussi être visibles.
Uranus et Neptune sont plus difficiles à observer. Leur surface ne présente que rarement des détails (ceux-ci ne sont d'ailleurs accessibles qu'avec un instrument de grand diamètre). Ces deux planètes ne sont pas visibles à l'oeil nu.
Pluton n'est pas observable. Les télescopes de très grand diamètre ne montrent qu'un point tout au plus, y compris en photo.
Le système solaire comporte également des astéroïdes. Les plus lumineux d'entre eux peuvent parfois être observés. Au télescope, ils ressemblent à un point blanchâtre, sans détail apparent.
Les comètes, quant à elles, se promènent constamment dans le système solaire. Il arrive parfois qu'elles s'approchent de la Terre lorsqu'elles sont attirées par le Soleil. Lorsqu'elles sont suffisamment grosses, elles peuvent générer une traînée observable au télescope (il s'agit en fait de la queue de la comète, qui correspond à la la fonte de la glace contenue dans le noyau). Ces objets peuvent exceptionnellement être visibles aux jumelles, voire même à l'oeil nu, mais de tels évènements s'avèrent assez rares.
D'un mois à l'autre, tous ces objets célestes se rencontrent dans le ciel. Par exemple, il n'est pas rare que la Lune passe à proximité d'une étoile remarquable ou d'une planète. Ces rapprochements sont appelés « conjonctions ». Il ne s'agit que d'une apparence, car en réalité les objets célestes restent très éloignés les uns par rapport aux autres. Vus depuis la Terre, ils donnent l'impression d'être proches. Les conjonctions se produisent chaque mois. Cela peut concerner deux planètes, une planète et la Lune, mais aussi une étoile avec une planète... Les « combinaisons » possibles sont nombreuses. Dans tous les cas, ces phénomènes demeurent très souvent visibles à l'oeil nu. Ils peuvent se produire durant plusieurs soirées d'affilée, à n'importe quel moment de la nuit.
De même, certains objets du système solaire donnent lieu à des "syzygies" : ce terme scientifique correspond tout simplement à l'alignement de deux ou plusieurs corps célestes. Ainsi, les éclipses sont des syzygies ! Les transits planétaires (passage d'une planète entre le Soleil et la Terre) en sont également. Les alignements d'objets situés en dehors du système solaire sont beaucoup plus délicats à observer : un télescope est nécessaire pour tenter de les identifier.
Objet du ciel profond :
Les objets du ciel profond correspondent à tout ce qui se situe en dehors de notre système solaire. Il s'agit d'objets très éloignés qui peuvent se trouver dans notre galaxie ou au delà.
Au sein de notre galaxie, on observe notamment des étoiles. On en dénombre environ 340 milliards. Chaque autre galaxie en contient une quantité colossale. Ces étoiles naissent dans des lieux précis nommés nébuleuses : ce sont des nuages de gaz et de poussière. Les nébuleuses ne sont observables qu'au télescope. Quelques cibles font figure d'exception et peuvent être repérées aux jumelles, voire éventuellement à l'oeil nu si le ciel est suffisamment pur.
Notre galaxie, surnommée la Voie Lactée, contient également des amas d'étoiles. On peut aussi parler d'amas stellaires. Ce sont des zones où s'amassent des centaines voire des milliers d'étoiles. Les amas peuvent se créer au cours du temps, mais aussi se défaire et s'éparpiller. En effet, chaque étoile possède sa propre trajectoire et ne reste pas fixe : sa position change au sein de la galaxie. Tout comme les nébuleuses, les amas s'observent au télescope, mais aussi aux jumelles, et exceptionnellement à l'oeil nu (sous un ciel de qualité).
Naturellement, la Voie Lactée n'est pas seule dans l'Univers : il existe des milliards et des milliards d'autres galaxies ! Celles-ci sont elles-mêmes regroupées en amas de galaxies. On parle ici de structures immenses, tellement étendues qu'il est impossible d'en définir les limites. Les galaxies les plus proches et les plus lumineuses sont observables au télescope. En revanche, nous ne pouvons en dénombrer que très peu par rapport à la quantité totale existant dans l'Univers : les scientifiques estiment que nous ne connaissons que 1% de l'Univers observable...
Quel matériel pour observer ?
Observations à l'oeil nu :
L'oeil est le premier outil de l'être humain. Il offre une image large et à très faible grossissement. Il n'est pas capable de distinguer les détails des objets éloignés. Cependant, il permet d'observer :
→ Les principales étoiles, leur couleur, leur luminosité, mais aussi leur scintillement qui est un bon indicateur de la turbulence atmosphérique;
→ La Lune : les mers lunaires sont distinguables, tout comme l'évolution des phases lunaires;
→ Les planètes : chacune d'elles possède une teinte unique. Les planètes ne scintillent pas et changent de position d'une nuit sur l'autre, ce qui permet de les repérer facilement. Seules Uranus, Neptune et Pluton demeurent inaccessibles à l'oeil nu. Pour apercevoir les détails à la surface de chaque planète, l'oeil ne suffit pas : il est nécessaire d'employer des jumelles ou un télescope;
→ Les comètes sont rarement visibles sans télescope, mais certaines d'entre elles ont marqué la civilisation jusqu'à aujourd'hui;
→ Les étoiles filantes : il s'agit de poussières cosmiques qui entrent dans l'atmosphère et qui se consumment (d'où leur visibilité... à condition d'observer au bon moment, vers la bonne direction!).
Observations aux jumelles :
Les jumelles ont l'avantage de fonctionner de façon très simple, d'autant qu'elles sont très maniables. Elles donnent un grossissement qui varie de 5 à 30 fois selon les modèles. Ces faibles grossissements permettent déjà de belles observations :
→ Cratères et reliefs lunaires importants;
→ Satellites naturels autour des autres planètes;
→ Apparence générale des planètes les plus lumineuses, comme par exemple les bandes sur Jupiter, les anneaux autour de Saturne, les calottes de Mars, les phases de Vénus;
→ Étoiles doubles : il s'agit de deux étoiles très proches dans apparence. Les étoiles doubles dites "physiques" tournent l'une autour de l'autre, tandis que les étoiles doubles dites "optiques" ne sont doubles qu'en apparence (cela est dû à un effet de perspective causé par l'alignement des deux étoiles avec la Terre). Les étoiles doubles possèdent parfois de belles couleurs et valent donc le détour;
→ Astérismes : il s'agit de constellations non-officielles, souvent de taille réduite. Les astérismes sont incorporés aux constellations officielles pour les localiser plus facilement;
→ Amas stellaires : sans détail particulier, ils prennent l'apparence d'une boule grisâtre, diffuse, de très petite taille;
→ Nébuleuses et galaxies : souvent très éloignées et faiblement lumineux, ces objets présentent parfois quelques détails discrets. C'est surtout leur forme et leur localisation qui sont intéressantes à chercher dans le ciel. D'ailleurs, les jumelles sont le complément idéal du télescope.
Observations au télescope :
Le télescope est l'instrument le plus puissant et le plus complexe. Il permet d'obtenir des images d'objets très éloignés, très peu lumineux, et donne aussi accès à des informations visuelles que les jumelles et l'oeil nu ne permettent pas. Tout ce qui se trouve dans le ciel peut être observé au télescope :
→ La Lune : quel que soit le grossissement employé, la Lune offre un spectacle saisissant et impressionnant. Les grands cratères côtoient les plus petits détails géologiques. Les mers et bassins regorgent de paysages aussi riches que variés. Grâce au terminateur, cette limite de démarcation entre la zone éclairée et la zone d'ombre, l'apparence lunaire évolue d'heure en heure, durant toute la lunaison (29 jours environ) ;
→ Les planètes : Hormis Pluton qui est inaccessible, les planètes de notre système solaire possèdent chacune une apparence unique. Parmi les éléments visibles au télescope, on peut citer entre autres : les phases de Vénus, les calottes polaires de Mars, les anneaux de Saturne et leurs nuances, Jupiter avec ses bandes nuageuses, sa grande tache rouge et ses nombreux satellites, La teinte reposante d'Uranus et de Neptune...
Il serait long et difficile de lister tout ce qui peut être observé sur chaque planète. Une seule observation ne suffit pas pour appréhender la beauté et la richesse de ces paysages planétaires !
→ Les amas d'étoiles : ces objets sont plutôt nombreux. Certains se ressemblent, d'autres se distinguent. Il est intéressant de « résoudre » ces objets, c'est-à-dire essayer de bien discerner les étoiles qui les composent. Cet exercice s'avère parfois ardu ! Les amas n'en sont pas moins de magnifiques objets à découvrir ou à redécouvrir;
→ Les nébuleuses : contrairement aux photos du télescope spatial Hubble, l'observation des nébuleuses avec un télescope amateur peut en décevoir plus d'un. Les couleurs demeurent rarement visibles car l'oeil n'est pas assez sensible pour les percevoir. Néanmoins, ces objets valent tout de même le détour : l'exemple le plus remarquable est M42, alias la nébuleuse d'Orion : avec ou sans couleurs, cet objet s'avère majestueux. Un grossissement de quelques dizaines de fois seulement peut déjà laisser un souvenir mémorable à celui qui s'y colle ! Les nébuleuses plus modestes, comme les nébuleuses planétaires par exemple, possèdent quelques détails assez curieux malgré leur « simple » forme arrondie. Essayez, vous pourriez être surpris !
→ Les galaxies : ces objets s'avèrent difficiles à repérer et en déçoivent malheureusement plus d'un. Les télescopes les plus modestes n'offrent que très peu de détails et ne montrent qu'une apparence floue, grisâtre, peu lumineuse et pauvre en détails. Il est important de rappeler que les galaxies, malgré leur envergure, sont extrêmement éloignées de la Terre, ce qui explique pourquoi on les voit si petites. Un télescope de diamètre moyen (200 mm et plus) permet de meilleures observations, ce qui n'enlève rien à la difficulté. De plus, mieux vaut les chercher par une nuit sans Lune, tout comme les nébuleuses ! Certaines galaxies font exception comme Andromède ou les Nuages de Magellan;
De manière générale, un télescope grossit de quelques dizaines à plusieurs centaines de fois. Certains instruments de très grand diamètre atteignent même plus de mille fois. Mais attention : le grossissement doit être déterminé selon ce que l'on souhaite observer, mais aussi en fonction de la qualité du ciel. S'il est intéressant de recourir à de forts grossissements sur les planètes ou sur les amas par exemple, il peut être judicieux de limiter le grossissement pour mieux contempler les cibles dans leur environnement;
Le choix et l'utilisation des télescopes feront l'objet d'un nouvel article publié prochainement.
Comment faire pour trouver les cibles ?
Lorsqu'il s'agit de chercher un objet dans le ciel, amateurs et professionnels emploient les mêmes méthodes. La technique la plus rudimentaire consiste à utiliser une carte céleste. Elle représente toutes les constellations ainsi que les principaux objets « fixes ». Disponible en format papier, elle se retrouve également sous forme d'application (Star Walk, Stellarium, Google Sky...) et sous forme de logiciel (Winstars, Stellarium PC, SkySafari, COELIX, Celestia...).
Les télescopes motorisés possèdent également un système capable de pointer automatiquement les objets : il s'agit du système Go-To. L'ordinateur intégré contient des listes d'objets, dans lesquelles il suffit de faire son choix. Le télescope s'occupe du reste...
Pour conclure...
Le présent article s'apparente plus à un résumé des observations qu'à un inventaire exhaustif. Il existe d'autres objets célestes, plus rares et plus spécifiques, qui sont moins souvent observés par les observateurs débutants. Ces objets particuliers seront abordés ultérieurement afin de ne pas surcharger le texte actuel. De même, n'hésitez pas à consulter les catalogues d'objets (Messier, NGC, etc...) qui apportent une multitude d'informations complémentaires.
Observer le ciel, c'est d'abord faire preuve de patience. Il faut prendre son temps, rester calme, et être attentif aux repères visuels qui aident au repérage d'une cible. Certains objets semblent difficiles à localiser, et le résultat au télescope peut donner l'impression de s'être investi pour pas grand chose. C'est au fil des différents essais que se forme l'expérience. Plus on observe, plus les objets célestes deviennent faciles à pointer. L'Astronomie est école de patience et de modestie...
Plus important que tout, il convient de se faire plaisir. Une séance d'observation, c'est aussi un moment paisible, où le côté technique de l'observation ne doit pas devenir un calvaire. L'Astronomie a beau être une science, elle est aussi l'occasion de passer un bon moment au contact de la nature, et l'on aurait bien tort de s'en priver...
- Article rédigé par Jean-Baptiste Faupin pour Astropleiades. -
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