L'héliomètre de Fraunhofer

 

 

A quoi sert un héliomètre ?

Un héliomètre ( ne pas confondre avec un héliographe ) est un appareil optique destiné
à mesurer des angles en astronomie.
On l'utilise en particulier pour mesurer le diamètre angulaire du Soleil ce qui permet d'en déduire
sa forme avec précision ainsi que la variation de distance Terre - Soleil au cours de l'année.
L'héliomètre construit par Fraunhofer a été utilisé par Bessel en 1837-1838 pour mesurer
la parallaxe de l'étoile 61 Cygn ( HIP 104214 ) et trouver ainsi sa distance au Soleil .
La sensibilité de l'appareil était de l'ordre de 1/10 de seconde d'angle.

 

Principe de l'héliomètre

Il s'agit d'une lunette astronomique dont l'objectif a été scié en deux parties égales
comme l'indique la figure ci-dessous.

Si on décale les deux demi lentilles on obtiendra deux images d'une étoile A.
La distance entre les images sera égale à l'écartement des demi lentilles.
Si l'étoile se trouve sur l'axe optique de la lunette on a :

 

Si la direction de l'étoile n'est pas confondue avec l'axe optique on a :

Pour mesurer l'angle entre deux étoiles très proches avec l'héliomètre
on procède de la façon suivante :
On fait glisser les deux demi lentilles de telle sorte que les centres optiques
se déplacent symétriquement sur l'axe X, X' jusqu'à ce que l'image B1 coïncide
avec l'image A2. on obtient alors la configuration suivante :

 

L'angle entre les deux étoiles étant très petit on peut confondre la tangente avec l'angle
exprimé en radians. Il est ainsi possible de mesurer des écarts angulaires très inférieurs
à 1" d'arc. C'est ainsi qu'a procédé Bessel en 1838 pour déterminer la parallaxe de l'étoile
61 Cygn et déterminer pour la première fois la distance d'une étoile au Soleil.
La parallaxe proposée par Bessel était de 0,31" ce qui correspond à une distance de 10,2 AL
La valeur admise actuellement pour cette étoile est de 0,29" soit 11,4 AL.
L'héliomètre utilisé par Bessel avait été fabriqué par Fraunhofer, le diamètre de l'objectif
mesurait 15 cm de diamètre et la lunette avait une focale de l'ordre de 1 mètre.
Des tambours démultiplicateurs permettaient un très faible déplacement des deux demi lentilles.

Image de l'héliomètre utilisé par Friedrich Bessel en 1837-1838