chapitre 2

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chapitre 2
Les techniques astrophotographiques (2)
par Alain Kohler
2. L'astrophoto argentique sur monture non entraînée
C'est par là que doit commencer tout débutant. Il suffit de disposer d'un appareil réflex et d'un objectif lumineux
comme discuté dans le précédent chapitre et d'un pied. On parle également de photographie sur pied fixe.
La photographie sur monture non entraînée est de loin la technique la plus simple, celle qui demande le moins de
moyens et qui donne, cela est peu connu, d'excellents résultats par rapport aux moyens financiers et temporels
investis.
2.a Le pied photo
Il faut choisir un pied assez robuste : l'appareil photo ne doit pas commencer à tanguer en cas de légère brise. Il
doit disposer d'un système convivial pour orienter l'appareil dans tous les coins de l'espace en permettant un
blocage conséquent même avec un appareil assez lourd : en fait, il n'est de loin pas indispensable d'avoir un
système de blocage indépendant sur 2 axes, une manette gouvernant les 2 axes suffit.
On exagère parfois sur la robustesse des pieds photos. Or, comme on le
verra, la photographie sur pied fixe se fait avec des petits systèmes,
habituellement des objectifs de courtes focales. Seuls les cas où l'on travaille
avec de grands téléobjectifs méritent une attention particulière sur ce point.
Il est par contre indispensable que le pied dispose d'une platine pivotable sur
90 degrés (ou un système équivalent), de sorte qu'on puisse orienter le plan
photo pour cadrer correctement : certaines constellations par exemple se
cadrent bien dans un format vertical. D'autre part, l'inclinaison de la
constellation dans le ciel n'est pas toujours la même selon l'heure
d'observation.
Il est préférable de ne pas trop allonger le pied lors de l'installation car on
perd en stabilité et on risque de shooter le pied par inadvertance dans la nuit.
Pour les appareils qui disposent d'un système de visée perpendiculaire,
l'équivalent d'un coudé à 90 degrés en astronomie, il ne faut pas hésiter à
rendre minimal la hauteur du pied (par exemple 50 cm).
2.b Filé d'étoiles non désirable
On entend par filé d'étoiles, l'allongement des étoiles sur la photo compte tenu de la rotation apparente de la
voûte céleste consécutivement à un trop grand temps de pause. Il faut limiter le temps de pause de sorte que les
étoiles nous apparaissent encore pratiquement rondes sur le cliché.
Photo des constellations et de champs stellaires
Il convient de prendre l'objectif le plus lumineux possible, si possible avec un rapport f/d égal ou inférieur à 2.
Et choisir un film extrêmement sensible, au moins 800 ISO. Le but est évidemment de récolter le plus de lumière
dans un laps de temps court. On travaillera donc avec l'objectif en pleine ouverture (c'est-à-dire sans
diaphragmer) et tant pis pour les quelques défauts qui apparaîtront sur la photo (coma sur les bords de la photo
et vignettage) : le but de l'opération n'étant pas de faire un cliché d'une qualité irréprochable mais bien de voir
les étoiles formant la constellation.
L'objectif travaillant à pleine ouverture sera particulièrement sensible au voilage consécutif d'une diffusion par
l'air des sources de lumière (la "pollution" lumineuse). On choisira évidemment un coin le plus sombre possible
en évitant par ailleurs de rester dans un entonnoir de lumière diffuse que consiste par exemple une plaine très
habitée.
La focalisation ne pose en général pas de problème : il suffit de régler votre objectif sur l'infini.
Certains objectifs pourraient présenter une focalisation douteuse sur l'infini. On espère alors que la focalisation
devienne meilleure en réglant vers 50 m ou 10 m, sinon cela ne sera pas possible de focaliser. Faire des tests
puis noter la position donnant la meilleure mise au point. Mais ce genre de problème est peu fréquent et
rarement critique.
La grosse difficulté est de savoir combien de temps il faut pauser pour avoir des clichés acceptables. En fouillant
dans la littérature, on trouve de tout : du "fada" de la perfection à "l'enfoutiste" total. Si bien que les temps de
pause proposés peuvent varier d'un facteur dix !
Il faut tenir compte d'un juste milieu : d'une part l'extrême perfection demandée par le puriste n'est pas le but
essentiellement recherché ici et d'autre part il convient de ne pas être trop gêné par un filé d'étoiles très apparent.
J'ai réalisé une analyse sur des clichés faits à différents temps de pause sur la constellation d'Orion (déclinaison
voisine de zéro) avec un objectif de 50 mm ouvert à f/d = 1,4 et un film dia de 1600 ISO. La qualité du ciel est
bonne sans être excellente. La constellation était au sud-est et donc encore non culminante.
L'analyse a été faite sur les dias projetées. Grandeur des images projetées : 80 x 120 cm (écran normal).
Deux distances d'observation ont éré choisies : 2,5 m (confort du spectacle) et 0,25 m (punctum proximum). La
première distance reviendrait par exemple à regarder une photo de 24 x 36 cm à 75 cm d'elle (bonne vue
d'ensemble, plus près on perd la vue d'ensemble). La deuxième analyse est beaucoup plus précise et une borne
minimale de qualité lorsqu'on analyse de près une photo d'un tel format.
Pause
5s
à 2,5 m
"excellent"
à 0,25 m
"excellent"
10 s
"excellent"
début
de mag 10
détectabilité "bon"
15 s
"très bon"
20 s
25 s
30 s
1 min
magnitude limite
mag 8
bien
détectable
"juste suffisant"
juste détectable pour très apparent pour mag
10,5
les étoiles faibles
toutes les étoiles magnitude maximale
"bon"
"médiocre"
bien
détectable traits allongés
"juste suffisant"
"inacceptable"
bien
détectable "inacceptable"
dès 30 s, on commence
même
pour
les
à
distinguer
la
grosses
étoiles
nébuleuse la "Rosette",
"médiocre"
la boucle de Barnard,
mais on perd en
magnitude stellaire :
voilage et bougé
traits
allongés "inacceptable"
fort voilage, image trop
"inacceptable"
claire
remarques
pas de vignettage visible
la constellation se détache
très bien
très peu de vignettage
la constellation se détache
bien
le meilleur compromis
léger vignettage
vignettage très apparent
la
constellation
se
distingue moins bien
image de mauvaise qualité
On retrouve le même genre de critique pour les photos au 28 mm ouvert à f/d = 1,8 (avec un décalage d'un
facteur 2 bien sûr avec le temps de pause).
Tous ces clichés souffrent évidemment du même défaut optique hors axe (coma) du fait qu'on travaille en pleine
ouverture et qui peut être plus ou moins important selon la qualité des objectifs utilisés.
Cette analyse, un peu subjective, permet de se rendre compte quelle tolérance sur le bougé est acceptable ou
non. Comme le travail est fait avec un objectif de 50 mm, il couvre un champ de 39° sur 26° dans le ciel.
L'analyse a été faite à l'endroit le plus sévère, soit à l'équateur céleste (3 rois). En 1 jour, une étoile à l'équateur
céleste balaie un grand cercle de 360° pour un observateur terrestre, soit 15° chaque heure, ou encore ¼ de degré
chaque minute.
En 5 secondes (parfait dans les 2 analyses), l'étoile parcourt 1/48ème de degré, soit 1870 fois moins que la
longueur de la photo. Par exemple, si celle-ci mesure 1,2 m (dia projetée), le déplacement est 1870 fois plus
petit, soit 0,64 mm. Sur une photo de 36 cm (sur 24 cm), ce déplacement est de 0,2 mm.
Comparaison entre le
cliché de 10 s (à gauche) et
le cliché de 20 s (à droite).
Il s'agit d'une sélection
d'un champ de l'image
donnée par l'objectif de 50
mm pour une analyse plus
fine.
L'image complète couvrirait la page de ce bulletin.
Le filé n'est que peu constatable en 10 s de pause
alors qu'il est clair en 20 s.
Le gain en magnitude sur
le cliché de droite est faible
(de l'ordre de 0,5 mag).
Concernant uniquement le filé d'étoiles, on considère ici (moyenne des 2 analyses) que 5 secondes donnent
d'excellents résultats, 10 secondes de bons résultats et 20 secondes des résultats acceptables. Dans le cas présent
d'une focale de 50 mm, la pause de 10 secondes est le meilleur compromis entre un filé pas trop important et un
nombre d'étoiles suffisant. De plus, le vignettage n'est encore pas trop apparent.
En fait, et c'est une bonne surprise, la magnitude limite en 10 secondes frôle la barre de 10 ! La magnitude
limite est déjà d'ailleurs de 8 au bout de 5 secondes, soit un nombre d'étoiles nettement supérieur par rapport à
une observation visuelle (magnitude limite autour de 6). Un accroissement du temps de pause n'apporte pas
grand chose de plus.
La formule générale du temps de pause optimal t en secondes en fonction
de la distance focale f de l'objectif en mm est :
t (s) =
500
f (mm)
Pour le perfectionniste, ce temps est à diviser par 2. Et on peut le multiplier par 2 si on est plus "tolérant".
Il faut aussi tenir compte que ce temps de pause correspond à la situation la plus défavorable de champs célestes
au voisinage de l'équateur céleste (soit une déclinaison nulle). Pour une déclinaison de 45°, multiplier le temps
par 1,5 et pour une déclinaison de 60°, multiplier le temps par 2.
Cette formule met en évidence qu'il est illusoire de vouloir travailler avec des téléobjectifs d'une part parce que
le temps de pause devient plus court et d'autre part parce qu'ils sont moins lumineux. Comparons un objectif de
50 mm ouvert à f/d = 1,4 et un téléobjectif de 300 mm ouvert à f/d = 5,6. Ce dernier est (5,6/1,4)2 soit 16 fois
moins lumineux que l'objectif de 50 mm et on doit poser 6 fois moins longtemps (300/50) donc on aura environ
100 fois moins de lumière (16 x 6), ce qui correspond à une perte de 5 magnitudes ! Si l'on compare avec la
situation précédente, cela veut dire tout au plus des étoiles de magnitude 5 avec en prime un champ nettement
plus petit, si bien que les étoiles seront très peu nombreuses sur le cliché.
En conclusion, la photographie des constellations sur pied fixe donne des résultats très satisfaisants
(beaucoup plus satisfaisants que ce que l'on croit habituellement) si on respecte les quelques repères
suivants :
•
•
•
•
choisir un site sombre
travailler avec un objectif très lumineux, de courte focale (< 80 mm) en pleine ouverture
prendre un film très sensible d'au moins 800 ISO
travailler autour du temps de pause optimum
Photo de la Lune, du Soleil et de ses éclipses
La Lune et a fortiori le Soleil sont très lumineux. Dès lors, un temps de pause inférieur à la seconde permet la
réalisation de clichés, sauf dans le cas d'une éclipse totale de Lune où l'on peut dépasser la seconde.
Pour voir des détails sur ces astres, il faut une longue focale de l'ordre de 300 mm et plus.
Un chapitre particulier sera consacré à la photographie lunaire et solaire.
Eclipse totale de Lune de septembre 1997 :
1 s de pause avec téléobjectif de 300 mm ouvert
à f/d = 4 sur film de 400 ISO
Eclipse partielle de Soleil de mai 1994 :
1/2000 s de pause avec téléobjectif de 300 mm
ouvert à f/d = 22 sur film de 100 ISO
2.c Petit filé d'étoile acceptables
L'idée ici est d'admettre dans certains cas un léger filé d'étoiles, car ces étoiles ne constituent qu'un arrière-fonds
par rapport à l'objet principal devant.
Photo d'étoiles filantes
L'idée est exactement la même qu'avec les constellations, à savoir obtenir le maximum de lumière en ne
regardant pas trop sur les défauts inhérents de la photo (vignettage et coma).
Le filé est ici presque nécessaire : en effet, la technique usuelle consiste à faire beaucoup de photos dans une
portion du ciel choisie en espérant qu'une étoile filante brillante passe dans le champ. Or, cette pêche est souvent
fastidieuse car les poissons sont peu nombreux et ne mordent pas forcément (soit l'étoile filante n'est pas dans le
champ, soit elle est trop faible). Il est alors nécessaire de faire de la photographie sur plusieurs heures pour avoir
la chance d'en attraper à condition évidemment de choisir un essaim assez actif (Perséides, Aquarides, Léonides
ces dernières années). Si l'on s'amuse à ne faire que 15 secondes de pause par photo, on comprend vite que le
nombre de photos risque de devenir astronomique !! On travaille habituellement autour de 2 à 4 minutes par
photo et comme l'objectif est très ouvert, il est nécessaire de travailler dans un site très sombre.
Un objectif de 80 mm étant en moyenne moins lumineux qu'un 50 mm et de plus le champ étant plus petit, la
probabilité de pêcher une étoile filante tombe considérablement : pour cette raison, on donnera la préférence aux
objectifs lumineux de distance focale égale ou inférieure à 50 mm.
Il est clair qu'il faut prendre un film le plus sensible possible mais s'il est trop sensible, le voilage apparaîtra ce
qui diminue la chance de distinguer une étoile filante qui serait passée dans le champ. Par exemple, si l'on
travaille à f/d = 1,4 dans un site de qualité moyenne, il est inutile de prendre un film de 1'600 ASA si l'on pause
2 minutes, le voilage sera bien trop important. Il est difficile de donner une règle très précise car le critère ici très
important est la qualité du ciel : le mieux est de faire des tests quelques jours avant l'apparition de l'essaim.
La portion du ciel à viser est de préférence à choisir assez haute (pour minimiser le voilage) et à environ 90
degrés du radian de l'essaim : cela donne des traits d'étoiles filantes de "bonne" longueur (on peut aussi faire
dans la direction du radian mais les traits sont nettement plus petits, cette visée étant surtout intéressante lorsque
l'amas est hyperactif, comme les Léonides chaque 33 ans, et qu'on a la chance d'avoir plusieurs étoiles filantes
sur le même cliché).
En conclusion, on a quelques chances (mais c'est vraiment difficile !) de photographier une étoile filante si l'on
respecte les règles générales suivantes :
•
•
•
•
•
•
•
•
cibler un essaim très actif
choisir un site le plus sombre possible
travailler avec un objectif très lumineux, de courte focale (< 55 mm) en pleine ouverture
faire des pauses de 2 minutes ou 4 minutes
faire des essais avec différents films quelques jours avant l'essaim
analyser les résultats en espérant que la sensibilité du film adéquat soit de 400 ISO ou plus.
faire les photos à une période bien centrée autour du pic d'activité de l'essaim.
choisir un coin du ciel qui soit assez haut et de préférence à environ 90 degrés du radian de l'essaim
Photo de comètes
Disons tout de suite que les clichés sont possibles seulement si la
comète est hyperbrillante comme le furent les 2 comètes de 1996
et 1997 (Hyakutake et Hale-Bopp). Pour fixer les idées, la comète
devrait être facilement visible à l'œil nu.
Là aussi un petit filé d'étoiles n'est pas trop gênant. La comète
elle-même, qui se déplace un peu par rapport au fond stellaire,
peut supporter un faible bougé car sa nature nébuleuse ne donne
des contours pas très définis. Mais il ne faut toute de même pas
exagérer et pauser 4 minutes car le signal de la comète risque une
dilution trop importante.
• choisir un site le plus sombre possible
• travailler avec un objectif très lumineux, de focale assez
courte (< 100 mm) en pleine ouverture. La focale doit être
telle que toute la comète figure sur la photo.
• faire une pause de l'ordre de la minute
• la sensibilité du film doit être au moins de 800 ISO.
Ci-joint, la comète Hyakutake prise avec un appareil photo sur
pied fixe de 100 mm de focale ouvert à f/d = 3,5. Pause de 20
secondes sur film Tmax 3200 ISO. Jean-Marc Fasmeyer.
Photo de satellites
La plupart des satellites ont un éclat faible (magnitude supérieure à 3) et les résultats sont assez décevants. Le
mieux est de travailler sur deus objets :
a)
La station spatiale internationale (ISS) : sa magnitude peut très bien être négative quand elle passe non
loin du site d'observation. On peut ici faire une photo de l'ordre de la minute ou même moins (dépendant de la
position de l'ISS par rapport à l'observateur) pour obtenir un grand trait dans une constellation traversée par
l'ISS.
b)
Les flash Iridium. Ce sont des satellites qui reflètent avec un panneau la lumière en direction de
l'observatoire. L'éclat est bref (pas plus de quelques secondes) mais très intense (jusqu'à mag – 8 !). Ils peuvent
être prédits très précisément quelques jours à l'avance (date et endroit dans le ciel). Il faut pointer alors dans la
direction souhaitée et commencer la photo environ 10 secondes avant l'événement. On peut arrêter la pause
directement après le flash. Le ciel n'a pas besoin d'être très bon et on peut travailler avec de plus longues focales
(jusqu'à 100 mm) pour autant qu'on soit sûr de l'endroit à viser. Le film peut être de sensibilité moyenne (200 à
400 ISO).
2.d Filé d'étoiles voulu, circumpolaire
L'idée principale est ici de donner un effet dynamique lié à la rotation apparente de la voûte céleste. Le temps de
pause dépasse habituellement la dizaine de minutes. Il est par ailleurs possible que certains films révèlent mieux
la couleur des étoiles avec cette technique. Il faut toutefois mentionner qu'il est parfois difficile de deviner les
constellations.
Si on pointe en direction de l'étoile polaire, on obtient en plus un côté didactique : la voûte céleste semble
tourner d'est en ouest autour d'un axe passant par le pôle nord céleste très près duquel se trouve l'étoile polaire
(alpha de la Petite Ourse) : cette dernière est donc quasiment un point sur les photographies. Les clichés ciblés
sur la polaire sont appelés circumpolaires.
A la différence d'un ciblage quelconque pour lequel une pause supérieure de 30 minutes n'apporte que peu de
choses du point de vue esthétique, un cliché circumpolaire peut être pausé jusqu'à plusieurs heures. Les traces
circulaires seront de 15° par heure d'exposition (puisque la voûte céleste fait 360° en près de 24 h).
On privilégiera la présence d'un paysage en avant plan. Comme le temps de pause est long, un film autour de
400 ISO suffit et il faut par ailleurs diaphragmer l'objectif pour éviter un voilage qui apparaîtrait nécessairement
après une très longue pause. Ce choix de l'ouverture est délicat, il dépend évidemment du temps de pause, de la
sensi-bilité du film et malheureusement d'un facteur très important pas toujours évident à quantifier : la noirceur
du ciel.
Les clichés circumpolaires pris dans des sites très sombres peuvent être spectaculaires. Les conseils :
•
•
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•
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choisir un site le plus sombre possible (important !)
film autour de 400 ISO
pour un circumpolaire choisir une petite focale (< 35 mm)
cadrage avec un avant plan
choix du temps de pause selon le but recherché
diaphragmer de manière judicieuse (essais souhaitables…) : pour donner une idée,
diaphragmer à f/d = 5,6 pour un bon site et un temps de pause de l'ordre de 30 min.
Un filé d'étoiles au-dessus du Breithorn et mise en
évidence de la voie lactée
Circumpolaire de 20 minutes au-dessus des sapins
D'autres applications de la photographie sur pied fixe sont réalisables comme la photo de conjonctions, des
aurores boréales, etc… Il appartient avant tout d'être imaginatif, de trouver des avants plans originaux : la
création photographique est alors sans limite.