Le grossissement se calcule en divisant la distance focale de l’instrument par celle de l’oculaire, et il n’existe pas de bonne valeur en soi : il en existe une par objet. Les cibles étendues et peu contrastées demandent un grossissement faible, les objets petits et concentrés en supportent un fort. La limite haute exploitable dépasse rarement deux fois le diamètre de l’instrument exprimé en millimètres, et la turbulence atmosphérique la ramène souvent bien en deçà.
C’est le point sur lequel les débutants se trompent le plus, et le seul argument commercial que l’on trouve encore sur les emballages de télescopes d’entrée de gamme. Un instrument annoncé à « 600 fois » ne montrera jamais quoi que ce soit à 600 fois. Comprendre pourquoi demande trois notions simples.
En deux mots
Grossir, c’est étaler la même quantité de lumière sur une image plus grande, donc plus sombre. On grossit pour séparer des détails fins sur des objets brillants, et on grossit peu pour voir des objets étendus et faibles. Le grossissement n’ajoute jamais d’information : il en répartit.
La règle de calcul
Le grossissement s’obtient en divisant la distance focale de l’instrument par la distance focale de l’oculaire employé, les deux étant exprimées dans la même unité. Un télescope de 750 mm de focale équipé d’un oculaire de 25 mm donne un grossissement de 30 fois. Le même instrument avec un oculaire de 10 mm donne 75 fois, et avec un oculaire de 6 mm, 125 fois.
Deux conséquences en découlent. La première est que le grossissement dépend du couple instrument et oculaire, jamais de l’instrument seul : un oculaire donné ne « fait » pas un grossissement, il en fait un différent sur chaque tube. La seconde est qu’une lentille de Barlow, intercalée avant l’oculaire, multiplie la focale effective de l’instrument, et donc le grossissement, par son facteur nominal.
Le diamètre de l’instrument n’entre pas dans ce calcul. Il intervient ailleurs, et de façon décisive : c’est lui qui détermine la quantité de lumière collectée et le pouvoir séparateur, c’est-à-dire la finesse des détails que l’optique est physiquement capable de distinguer. Grossir au-delà de ce que le diamètre permet ne fait qu’agrandir une image déjà floue.
La pupille de sortie, la notion qui explique tout
La pupille de sortie est le diamètre du faisceau lumineux qui sort de l’oculaire et entre dans l’œil. Elle s’obtient en divisant le diamètre de l’instrument par le grossissement. Un instrument de 150 mm utilisé à 30 fois donne une pupille de sortie de 5 mm ; le même à 75 fois donne 2 mm ; à 125 fois, un peu plus de 1 mm.
Cette valeur mesure directement la luminosité de l’image perçue. Plus la pupille de sortie est grande, plus l’image est claire, mais plus elle est petite, plus les détails sont étalés et donc séparables. Toute la question du grossissement se ramène à un arbitrage entre ces deux effets, et c’est pour cette raison que les fiches d’objets du site indiquent une pupille de sortie conseillée à côté d’une plage de grossissement.
| Grossissement | Focale de l’instrument divisée par focale de l’oculaire |
| Pupille de sortie | Diamètre de l’instrument divisé par le grossissement |
| Grossissement minimal utile | Celui qui donne une pupille de sortie d’environ 6 à 7 mm |
| Grossissement maximal exploitable | Rarement plus de deux fois le diamètre en millimètres |
Les deux limites, en bas et en haut
La limite basse tient à l’œil. La pupille humaine dilatée dans l’obscurité atteint au mieux six à sept millimètres, et cette valeur diminue avec l’âge. Si la pupille de sortie de l’instrument dépasse celle de l’œil, une partie du faisceau est perdue : on collecte de la lumière que l’on ne voit pas, et sur un télescope à miroir secondaire, l’ombre de ce secondaire finit même par apparaître au centre du champ. Descendre en dessous d’environ vingt fois sur un instrument de 150 mm n’apporte donc rien.
La limite haute tient à l’optique. Au-delà d’un certain grossissement, on n’agrandit plus des détails mais la tache de diffraction elle-même, c’est-à-dire l’image floue qu’un point lumineux forme inévitablement à travers une ouverture de dimension finie. Le seuil communément retenu place ce grossissement maximal exploitable à environ deux fois le diamètre exprimé en millimètres, soit de l’ordre de 300 fois pour un instrument de 150 mm. Cette valeur est un plafond théorique, atteint seulement lors de nuits exceptionnelles.
La turbulence, le vrai facteur limitant
Dans la pratique, ce n’est presque jamais l’optique qui fixe la limite, mais l’atmosphère. Les couches d’air traversées par la lumière n’ont ni la même température ni le même indice de réfraction, et elles se déplacent. L’image se déforme, ondule et se brouille en permanence : c’est la turbulence, que les observateurs désignent aussi par le terme anglais de seeing.
Le point essentiel est que le grossissement amplifie la turbulence exactement comme il amplifie le reste. Une nuit médiocre plafonne donc à un grossissement bien inférieur au maximum théorique, et insister ne produit qu’une image plus grande et plus instable. La bonne méthode consiste à monter progressivement, oculaire après oculaire, et à s’arrêter au dernier palier où l’image reste nette : ce palier change d’une nuit à l’autre, et parfois d’une heure à l’autre.
Deux facteurs aggravants sont faciles à éviter. Observer un objet bas sur l’horizon impose de traverser beaucoup plus d’atmosphère, donc beaucoup plus de turbulence. Et un instrument sorti d’une pièce chauffée crée sa propre turbulence interne tant qu’il n’a pas atteint la température extérieure, ce qui demande un temps de mise en équilibre non négligeable.
Le contre-sens le plus répandu
L’idée qu’un fort grossissement montre davantage est fausse, et elle est fausse pour une raison précise : le grossissement ne crée aucune lumière supplémentaire. Il étale la lumière collectée sur une image plus grande, donc plus sombre par unité de surface. Sur un objet étendu et peu contrasté, cet étalement le fait tout simplement disparaître dans le fond du ciel.
L’exemple le plus parlant est la galaxie d’Andromède, plus étendue que six pleines Lunes : un grossissement élevé la fait sortir du champ sans rien révéler, et il faut au contraire chercher le plus grand champ possible. À l’inverse, la nébuleuse de la Lyre, minuscule et compacte, demande de 120 à 250 fois et une nuit stable pour livrer sa forme d’anneau.
Il existe une exception intéressante, souvent mal comprise. Sur un objet étendu observé depuis un ciel pollué, monter légèrement en grossissement assombrit le fond du ciel plus vite qu’il n’assombrit l’objet, et peut donc améliorer le contraste perçu. Ce gain reste limité et ne vaut que dans une plage étroite, mais il explique que le meilleur grossissement pour une nébuleuse ne soit pas toujours le plus faible.
Quel grossissement pour quel type d’objet
Les plages ci-dessous correspondent à celles indiquées dans les fiches d’objets du site. Elles supposent un instrument d’amateur courant et une nuit normale, et doivent être ajustées à la turbulence du moment.
| Très grands objets étendus, amas larges, grandes nébuleuses | 20 à 40 ×, pupille de 4 à 6 mm |
| Nébuleuses et amas ouverts de taille moyenne | 30 à 60 ×, pupille de 3 à 5 mm |
| Galaxies compactes et étoiles doubles bien séparées | 40 à 90 ×, pupille de 2 à 4 mm |
| Amas globulaires et nébuleuses planétaires étendues | 80 à 150 ×, pupille de 1 à 2 mm |
| Petites nébuleuses planétaires | 120 à 250 ×, pupille inférieure à 1 mm |
La Lune et les planètes constituent un cas à part : très brillantes, elles ne souffrent pas de l’assombrissement lié au grossissement et acceptent tout ce que la stabilité de l’air autorise ce soir-là. C’est sur elles que l’on apprend le mieux à reconnaître une bonne nuit d’une mauvaise.
Une conclusion pratique se dégage de tout cela : mieux vaut trois oculaires bien choisis, couvrant un grossissement faible, moyen et fort, qu’une collection d’oculaires rapprochés. Le catalogue des objets célestes indique pour chaque cible la plage conseillée, la page choisir son instrument traite du diamètre et de la monture, et la section astronomie rassemble l’ensemble de ces repères. Pour un premier essai concret, le grand amas d’Hercule est l’objet idéal : il change complètement d’aspect selon le grossissement employé.