Quels sont les appareils ayant le plus grand pouvoir de résolution sur Terre?

[evrardo]

Bonjour,
Je cherche à savoir quel sont les appareils ayant le plus grand pouvoir de résolution, parce que je ne comprends pas très bien:

* Le GTC, télescope des Canaries, dont le miroir fait 10,4m a un pouvoir de résolution égal à celui du télescope spatial Hubble de 2,4m. Comment est possible?

* Maintenant on couple plusieurs radiotélescopes répartis sur Terre. Et avec l'interférométrie on arrive à des pouvoir de résolution beaucoup plus puissants que ceux des meilleurs télescopes du monde. Mais un radiotélescope ne capte que les sources radios, il ne peut donc pas obtenir des images par exemple des anneaux de Saturne, ou d'un astéroïde?

Merci pour vos explications.
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[WizardOfLinn]

Hubble n'est pas gêné par l'atmosphère...
Mais les grands téléscopes terrestres, comme le VLT, ont maintenant des systèmes d'optique adaptative qui permettent de compenser en temps réel la turbulence atmosphérique, par déformation d'un miroir, ce qui fait que l'avantage de Hubble, en terme de résolution, est en train de disparaitre (par contre, il y a toujours avantage à être au dessus de l'atmosphère pour certaines bandes spectrales).

[evrardo]

Hubble n'est pas gêné par l'atmosphère...
Mais les grands téléscopes terrestres, comme le VLT, ont maintenant des systèmes d'optique adaptative qui permettent de compenser en temps réel la turbulence atmosphérique, par déformation d'un miroir, ce qui fait que l'avantage de Hubble, en terme de résolution, est en train de disparaitre (par contre, il y a toujours avantage à être au dessus de l'atmosphère pour certaines bandes spectrales).

Ok ok. Je ne savais pas qu'il y avait des optiques "adaptatives".

Et au sujet de mon autre question: un radiotelescope ne capte que les ondes radios, il ne peut donc pas fournir une image comme par exemple celle du sol lunaire, ou du sol de Mars?

[PPathfindeRR]

Et au sujet de mon autre question: un radiotelescope ne capte que les ondes radios, il ne peut donc pas fournir une image comme par exemple celle du sol lunaire, ou du sol de Mars?

Effectivement, la longueur d’onde va jouer sur la résolution de l’image.
Pour conserver la même résolution, plus nous voulons observer dans les grande longueur d’onde (infra-rouge, radio, …) et plus le diamètre de l’instrument doit être grand ;
Et vice-versa, plus nous voulons observer dans les grande longueur d’onde mais en conservant le même diamètre de l’instrument et plus la résolution de l’image sera dégradée.

La formule pour calculer la résolution est :
Angle apparent en degré = 68,75 x lambda / diamètre de l’instrument

Je précise que pour cette petite formule ci-dessus, il faut conserver les mêmes unité.
Si on mesure le diamètre de l’instrument en mètre, alors on mesure la longueur d’onde en mètre également :
1 Nanomètre (1 nm) correspond à 1 milliardième de mètre, soit 0,000 000 001 mètre (10^-9 mètre)

Par contre en lumière visible (lumière blanche qui est composée de toutes les longueurs d’onde), on n’a pas trop le choix que de faire une moyenne.

Pour faire un petit exemple :

Disons que la longueur d’onde moyenne pour la lumière blanche entre les deux maxima (UV et IR) est d’environ 560 nm, soit 0,000 000 56 mètre (560 x 0,000 000 001)

Maintenant, quelle serait la résolution de l’œil humain ?
Prenons pour l’exemple, 5 mm pour la pupille de l’œil et 560 nm pour la lumière blanche, ça nous donne :

--> 68,75 x lambda (en mètre) / diamètre de la pupille de l’œil (en mètre)
--> 68,75 x 0,000 000 56 mètre / 0,005 mètre
--> 0,000 038 5 / 0,005 = 0,007 7°
Soit :
--> 0,007 7° x 60 = 0,462’ (minute d’arc)
--> 0,007 7° x 3 600 = 27,72’’ (seconde d’arc)

quelle serait la résolution d’un télescope d’amateur de 200mm de diamètre ?

--> 68,75 x lambda (en mètre) / diamètre du miroir primaire (en mètre)
--> 68,75 x 0,000 000 56 mètre / 0,2 mètre
--> 0,000 038 5 / 0,2 = 0,000 192 5°
Soit :
--> 0,000 192 5° x 60 = 0,011 55’ (minute d’arc)
--> 0,000 192 5° x 3 600 = 0,693’’ (seconde d’arc)

quelle serait la résolution d’un télescope de 1 m de diamètre ?

--> 68,75 x lambda (en mètre) / diamètre du miroir primaire (en mètre)
--> 68,75 x 0,000 000 56 mètre / 1 mètre
--> 0,000 038 5 / 1 = 0,000 038 5°
Soit :
--> 0,000 038 5° x 60 = 0,002 31’ (minute d’arc)
--> 0,000 038 5° x 3 600 = 0,138 6’’ (seconde d’arc)

Bon après, en astronomie amateur, on ne se prend pas trop la tête avec ça, on fait juste 120/diamètre du miroir (en mm) :
par exemple un 200mm donne une résolution approximative de 0,6 seconde d’arc (120/200 = 0,6’’)

Bref, non seulement, plus le diamètre de l’instrument augmente et plus la résolution de l’image sera bonne…
mais si on change les 560 nm de mon exemple ci-dessus, cela modifiera également la valeur de la résolution de l’image.

[A voir en vidéo sur Futura]

[evrardo]

Salut Pathfinder, merci pour ta longue explication....mais tu m'as fait le calcul pour des appareils optiques. Or je posais la question pour les radiotélescopes:
Est ce que les RT peuvent obtenir l'image de la surface d'un objet comme la lune, un astéroide ou autre?

La formule pour calculer la résolution est :
Angle apparent en degré = 68,75 x lambda / diamètre de l’instrument.

J'ai fait le calcul selon ta formule.
Pour un RT fonctionnant dans la fréquence de 600 Mhz, les 3 RT du Deep Space NetWork étant éloignés en moyenne de 10 000 km, on aurait une résolution de 0,01"?
C'est vraiment peu non?

[Gilgamesh]

Salut Pathfinder, merci pour ta longue explication....mais tu m'as fait le calcul pour des appareils optiques. Or je posais la question pour les radiotélescopes:
Est ce que les RT peuvent obtenir l'image de la surface d'un objet comme la lune, un astéroide ou autre?

J'ai fait le calcul selon ta formule.
Pour un RT fonctionnant dans la fréquence de 600 Mhz, les 3 RT du Deep Space NetWork étant éloignés en moyenne de 10 000 km, on aurait une résolution de 0,01"?
C'est vraiment peu non?

Oui, effectivement, bien que la résolution soit moins bonne quand la longueur d'onde augmente à taille de miroir égal, le fait pour les ondes radios de pouvoir enregistrer électroniquement la phase de l'onde (ce qui est impossible en optique car la fréquence, dans les 10¹⁵ Hz est telle qu'aucun circuit électronique ne peut soutenir un tel rythme) permet de faire de l'interférométrie à très longue base : il n'y a pas besoin d'une ligne retard entre les deux instruments, le signal est enregistré numériquement avec un horodatage très précis et comparé avec le même signal enregistré sur un autre instrument. On s'affranchit de la sorte complètement de l'obstacle de la distance et on peut même utiliser des sondes spatiales pour ce faire, ce qui fait que les meilleures résolutions accessibles en astronomie, et de très loin, sont obtenues par ce moyen.

[evrardo]

Oui, effectivement, bien que la résolution soit moins bonne quand la longueur d'onde augmente à taille de miroir égal, le fait pour les ondes radios de pouvoir enregistrer électroniquement la phase de l'onde (ce qui est impossible en optique car la fréquence, dans les 10¹⁵ Hz est telle qu'aucun circuit électronique ne peut soutenir un tel rythme) permet de faire de l'interférométrie à très longue base : il n'y a pas besoin d'une ligne retard entre les deux instruments, le signal est enregistré numériquement avec un horodatage très précis et comparé avec le même signal enregistré sur un autre instrument. On s'affranchit de la sorte complètement de l'obstacle de la distance et on peut même utiliser des sondes spatiales pour ce faire, ce qui fait que les meilleures résolutions accessibles en astronomie, et de très loin, sont obtenues par ce moyen.

Ok, mais donc que pour des objets ayant une source radio! galaxies, quasars....

Je veux dire par là, qu'un RT ne peut pas obtenir une image du sol d'une planète éloignée par exemple.

[bb98]

Bonjour

Un radio télescope traite les ondes électromagnétiques dans le domaine de la radio. Un interféromètre donnera des franges d'interférences qui ne sont pas une
image au sens usuel du terme, mais donnent de riches enseignements sur la source radio étudiée.

Des télescopes optiques peuvent fonctionner en interférométrie optique; c'est par exemple le cas des 4 télescopes du VLT. On obtient alors une capacité de
séparation égale à celle d'un télescope virtuel dont le diamètre serait la distance séparant les télescopes unitaires. Là encore on obtient des franges.
Antoine Labeyrie a montré que l'on pouvait reconstituer une image, au sens usuel du terme, en multipliant les "axes" entre 2 télescopes unitaires.
Le même Labeyrie a calculé quelle devraient être les performances d'un tel interféromètre optique "ultime" pour "voir" les continents, par exemple,
sur une hypothétique exoplanète similaire à la Terre, située à quelques dizaines d'AL. Seul un dispositif assez...important, situé dans l'espace
permettrait, le cas échéant, ce genre d'exploit.

Les meilleures performances en optique sont de l'ordre de la milli seconde d'arc ( mas )

On en restera aux spectres obtenus par des moyens infiniment plus simples pour très longtemps encore.

Bonnes lectures

[PPathfindeRR]

Ok, mais donc que pour des objets ayant une source radio! galaxies, quasars....

Je veux dire par là, qu'un RT ne peut pas obtenir une image du sol d'une planète éloignée par exemple.

Si on peut !
On voit par exemple des tas d'image du sol de Venus en image Radar... au travers de son épaisse couche nuageuse...

Ou même des astéroïdes de seulement quelques centaines de mètres, par exemple le géocroiseur 2014HQ124 pris avec le Radiotélescope d'Arecibo.

Ou encore, en tapant sur google image, on vois des tas d'images en infra-rouge des planètes Jupiter et Saturne.

[evrardo]

Ok, merci pour vos explications.

Mais si les RT arrivent à avoir une image aussi précise du sol de Vénus.
Si les RT, ou les télescopes usant de l'interférométrie, ont une telle précision, de l'ordre de 0,001" comme le dit bb98. Ce qui donne une précision de 1,7 mètre sur le sol lunaire. Pourquoi ils ne produisent pas ces images?

[bb98]

Bonjour

Parce que des images, dans le visible, ne sont PAS un objectif primordial.
Ces instruments sont étudiés, réalisés, mis en oeuvre pour faire des spectres d'astres lointains.

Il est bien plus primordial d'obtenir un spectre détaillé d'une binaire spectroscopique ou d'un quasar lointain,
obtenir par de la spectro très fine, la métallicité d'un très grand nombre de galaxies lointaines, etc.

Des missions comme LRO ont réalisé des cartes lunaires avec une précision décimétrique. S'y reporter.

Chaque mission, chaque instrument a un but précis et on ne fait pas, au niveau professionnel, des images
lunaires pour le plaisir

[evrardo]

Bonjour

Parce que des images, dans le visible, ne sont PAS un objectif primordial.
Ces instruments sont étudiés, réalisés, mis en oeuvre pour faire des spectres d'astres lointains.

Il est bien plus primordial d'obtenir un spectre détaillé d'une binaire spectroscopique ou d'un quasar lointain,
obtenir par de la spectro très fine, la métallicité d'un très grand nombre de galaxies lointaines, etc.

Des missions comme LRO ont réalisé des cartes lunaires avec une précision décimétrique. S'y reporter.

Chaque mission, chaque instrument a un but précis et on ne fait pas, au niveau professionnel, des images
lunaires pour le plaisir

Ok, merci pour ton explication.