L’œil étant l’organe de la vision, il est le premier instrument optique de l’astronome amateur. Les autres instruments optiques utilisés en astronomie ne sont que des aides ou des outils pour améliorer la vision d’objets célestes. Il est donc important pour l’astronome amateur de maximiser ses capacités visuelles et de choisir l’instrument optique approprié pour tirer un meilleur profit des ses soirées d’observation.
La figure 1 illustre une coupe horizontale de l’œil droit. L’analogie avec un appareil photo permet de mieux comprendre les diverses parties de l’œil. Un appareil photo est constitué d’un boîtier, d’un objectif et d’une surface d’enregistrement des images sur un film. Le globe oculaire est le boîtier. Il est constitué d’une cavité sphérique comprenant un corps transparent, l’humeur vitrée. La cornée, l’humeur aqueuse et le cristallin permettent le passage des rayons lumineux comme l’objectif de l’appareil photo. La pupille joue le rôle du diaphragme de l’objectif en contrôlant la quantité de lumière qui atteint la rétine. Le diamètre de la pupille est contrôlé par la contraction ou la relaxation des muscles de l’iris. Le cristallin est une lentille qui permet la mise au point. La rétine, tout comme le film, réagit à la lumière à l’aide de photorécepteurs qui génèrent des influx nerveux acheminés vers le cerveau par le nerf optique.
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Figure 1 : Section horizontale de l’œil droit. Adaptée de Keith K. Bowen, Vision and the Amateur Astronomer dans Sky & Telescope, avril 1984. |
La rétine tapisse le fond de l’œil. Outre les cellules nerveuses, elle est constituée de cellules spécialisées sensibles à la lumière. Ce sont les photorécepteurs. Les photons qui frappent les photorécepteurs provoquent une transformation chimique des photopigments à l’intérieur des cellules. Cette transformation chimique déclenche un influx nerveux qui est acheminé au cerveau par le nerf optique.
Il y a deux sortes de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets.
Les cônes sont responsables de la vision centrale. Ils sont très abondants dans la région de la fovéa comme l’illustre la figure 2.
Il existe des cônes rouges, verts et bleus selon leur
sensibilité à la perception d’une de ces couleurs.
Les cônes sont moins sensibles à la lumière que les bâtonnets. Ils sont surtout utilisés en plein jour.
La densité des cônes est très élevée dans la fovéa ce qui favorise l’acuité visuelle. Il y a environ 6 millions de cônes dans cette région.
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Figure 2 : Répartition des bâtonnets et des cônes sur une ligne horizontale à travers la rétine. Adaptée de Keith K. Bowen, Vision and the Amateur Astronomer dans Sky & Telescope, avril 1984. |
Les bâtonnets sont répartis dans la périphérie de la rétine comme l’illustre la figure 2. Ils sont beaucoup plus nombreux que les cônes soit environ 100 millions de bâtonnets.
Il n’y a qu’un seul type de bâtonnet. La vision périphérique donne une vision dans les teintes de gris. Les bâtonnets n’étant pas sensibles au rouge, la lumière rouge n’affecte pas l’accommodation à l’obscurité.
Les bâtonnets sont 25 à 100 fois plus sensibles que les cônes à la lumière. Ils sont utilisés en vision nocturne.
La vision périphérique assurée par les bâtonnets donne une plus faible résolution.
La contraction du muscle radial de l’iris provoque une
dilatation de la pupille. Plus de lumière entre alors dans l’œil pour
compenser la diminution de la luminosité ambiante. Une augmentation du diamètre
de la pupille de 5 à 7 mm double la quantité de lumière qui entre dans l’œil,
car la quantité de lumière qui entre dans l’œil est fonction du carré du
diamètre de l’objectif.
La sensibilité des bâtonnets à la lumière est fonction de la présence de pigments rétiniens appelés rhodopsine. Dans l’obscurité, la régénération de rhodopsine augmente la sensibilité des bâtonnets à la lumière. La durée de régénération varie de 20 à 30 minutes.
En astronomie, il faut développer la vision périphérique de façon à ce que les photons frappent la région de la rétine riche en bâtonnets plus sensibles à la lumière.
L’objet céleste doit alors se situer entre 8 et 16 degrés
du côté du nez par rapport à l’axe central de vision.
C’est la région de la rétine dépourvue de photorécepteurs et où commence le nerf optique. Il faut éviter que l’objet céleste se trouve entre 13 et 18 degrés du côté de la tempe par rapport à l’axe central de vision.
Le choix des jumelles ou des oculaires d’un télescope doit être basé sur
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le diamètre de la pupille de la personne |
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le diamètre de la pupille de sortie de l’oculaire (en anglais, exit pupil). |
Il existe une règle qui permet de mesurer le diamètre de la pupille. La figure 3 en est une illustration. Après une période de 30 minutes dans une pièce très faiblement éclairée pour favoriser la dilatation de la pupille, il faut placer la règle très près de l’œil. Déplacez la règle de bas en haut jusqu’à ce que vous voyiez deux cercles qui se touchent. Lisez sur la règle le diamètre de votre pupille vis-à-vis les cercles.
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Figure 3 : Règle servant à mesurer le diamètre de la pupille.N.d.E.: Il faut s'assurer d'avoir la bonne échelle car le graphique affiché à l'écran n'est pas nécessairement à la bonne échelle. Par exemple, les deux trous les plus distancés doivent être écartés de 9 mm. |
Le diamètre de pupille de sortie d’un oculaire correspond au faisceau de lumière le plus étroit sortant de l’oculaire d’un télescope ou de jumelles. L’œil de l’observateur doit être placé exactement au diamètre de pupille de sortie pour maximiser la quantité de lumière sortant de l’oculaire et entrant dans l’œil par la pupille.
Diamètre de pupille de sortie = Diamètre de l'objectif / Grossissement.
Diamètre de pupille de sortie = Longueur focale de l'oculaire / Rapport F/D.
où
Rapport F/D = Longueur focale du télescope / Diamètre de l'objectif.
La figure 4 est une représentation graphique des deux équations
précédentes. L’abscisse représente la longueur focale de l’oculaire et
l’ordonnée le diamètre de pupille de sortie de l’oculaire. En reliant par
une droite l’ordonnée à l’origine (coin inférieur gauche) au rapport F/D
qui varie de 3 à 20, il est possible d’estimer le diamètre de la pupille de
sortie en fonction de la longueur focale de l’oculaire. Par exemple, pour un
rapport F/D de 7,5 du télescope, un oculaire de 30 mm donnera un diamètre de
sortie de 4 mm.
La figure 4 donne aussi le diamètre maximum moyen de la
pupille en fonction de l’âge. Par exemple, à 30 ans le diamètre maximum
moyen de la pupille est légèrement inférieur à 7 mm et à 80 ans légèrement
inférieur à 5 mm. Il existe de grandes variations interindividuelles dans le
diamètre maximum de la pupille.
Les lettres H, M et L correspondent respectivement à une
grossissement élevé (H pour High en anglais), moyen (M pour Medium en anglais)
et faible (L pour Low en anglais). Ces grossissements correspondent à un diamètre
de pupille de sortie inférieur à 1 mm pour H en utilisant un oculaire de
faible longueur focale, entre 1 et 2 mm pour M, entre 2 et 4mm pour L. À des
diamètres de sortie supérieurs à 4 mm, nous obtenons des grossissements très
faibles obtenus avec des oculaires de longueur focale élevée.
Il faut éviter d’utiliser des oculaires qui donnent des diamètres de pupille de sortie supérieurs au diamètre maximum de la pupille de l’observateur. En effet, une partie seulement de la lumière sortant de l’oculaire traversera la pupille. Il faut donc choisir des jumelles ou des oculaires dont le diamètre de pupille de sortie est légèrement inférieur au diamètre maximum de la pupille de l’observateur.
Par exemple, pour un jeune adulte ayant un diamètre maximum de la pupille de 7,5 mm, des jumelles 7X50 ou 11X80 conviennent, car leur diamètre de pupille de sortie est voisin de 7 mm.
Pour une personne âgée, avec un diamètre maximum de la pupille de 5,5 mm des jumelles 8X40 sont plus appropriées. Pour le choix des oculaires, il faut utiliser la figure 4 ci-dessous.
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Figure 4 : Graphique du diamètre de pupille de sortie de l’oculaire en fonction de sa longueur focale et du rapport F/D du télescope. Adapté de Observer’s Handbook 2003, The Royal Astronomical Society of Canada. |
Le vieillissement entraîne une diminution du diamètre maximum de la pupille, une diminution de l’élasticité du cristallin, un jaunissement du cristallin et une diminution de l’acuité visuelle.
La consommation d’alcool éthylique entraîne une dépression du système nerveux central qui pourrait affecter le centre de la vision au cerveau. L’alcool affecterait aussi la vision nocturne (3).
Le tabagisme provoquerait une augmentation du point
aveugle par diminution du débit sanguin consécutive à la contraction des
vaisseaux sanguins par la nicotine et une hypoxie, c'est-à-dire une diminution
du taux d’oxygène dans le sang (4).
Quelques médicaments peuvent affecter la vision par une dilatation (mydriase) ou une contraction (myosis) de la pupille. Des troubles d’accommodation de la vision peuvent être ressentis par certaines personnes. Consultez votre pharmacienne ou pharmacien pour identifier les médicaments qui peuvent affecter la vision.
Outre les troubles de la vision nécessitant le port de
lunettes, plusieurs maladies peuvent affecter la vision. Consultez votre médecin
pour connaître l’influence de votre maladie sur la vision.
Pour maintenir l’accommodation à l’obscurité, évitez les sources lumineuses. Utilisez une lumière rouge qui affecte moins l’accommodation à l’obscurité. Utilisez la vision périphérique pour les objets célestes peu lumineux. Choisissez un instrument optique, jumelles ou oculaires d’un télescope, dont le diamètre de pupille de sortie est légèrement inférieur au diamètre maximum de votre pupille.
