Monture azimutale et rotation de champ

Les montures azimutales comportent un axe vertical (azimut) et un axe horizontal pour orienter l’instrument en élévation. Elles sont plus intuitives à manipuler que les montures équatoriales, sans avoir à gérer les retournements au méridien. Leur mise en station ne nécessite pas de pointer vers le pôle céleste : c’est intéressant en ville quand l’étoile Polaire est masquée par un bâtiment. Ce type de monture est très populaire chez les astronomes amateurs notamment avec la formule Dobson.

Cependant, une monture azimutale présente une limitation importante pour la photographie du ciel profond.

La motorisation sur les deux axes permet en effet le suivi des objets mais celle-ci ne corrige pas la rotation apparente de la voûte céleste, comme le fait une monture équatoriale qui compense exactement le mouvement de rotation de la Terre. Ainsi, en photographie, l’objet visé reste bien au centre de l’image mais cette dernière « tourne » dans le cadre, à une vitesse angulaire w qui dépend de la position de l’observateur sur la Terre, de l’azimut Az et de la hauteur de pointage de l’instrument.

La formule exacte est w = w_T x cos(Lat) x cos(Az)/cos(Haut)  où w_T est la vitesse de rotation sidérale de la Terre soit 15,041 °/h ou 15,041 ’/mn.

On voit que le phénomène de rotation de champ est plus marqué aux latitudes inférieures à 60°. Il est nul (le sens de rotation s’inverse) sur des directions de pointage est-ouest et maximum sur un méridien nord-sud ; enfin il est très fort quand l’instrument pointe près du zénith.

L'angle de rotation maximum admissible sur une image est de l’ordre de 4 minutes d’arc, soit 1/15^e de degré ; au-delà, les étoiles en bord de champ seront filées sur chacune des images. Le tableau suivant indique le temps de pose unitaire à ne pas dépasser pour respecter cette contrainte, la latitude du lieu d’observation étant de 45°.

En pratique, on ne dépasse pas 30 s car le suivi d’une monture azimutale est moins précis que celui d’une monture équatoriale, même si l’autoguidage est possible sur une étoile proche du centre de l’image. Ces 30 s constituent cependant une durée suffisante pour de nombreux objets grâce à la grande sensibilité des caméras astronomiques disponibles aujourd’hui ; il faudra juste compenser par un nombre élevé de poses, et le logiciel de pré-traitement alignera les images en rotation.

Pour le planétaire où le temps de pose est très court (quelques ms), il n’y a pas de risque de filé sur les images unitaires mais le traitement de vidéos > 30 s nécessitera peut-être un logiciel comme Winjupos pour pré-aligner les images en rotation. En pratique l'alignement réalisé par Autostakkert est très performant (cocher l'option "multi-scale").

Les grands télescopes terrestres sont presque tous fixés sur une monture azimutale. Pour pouvoir faire des poses longues, un dispositif fait tourner le capteur dans le plan focal à une vitesse qui annule la rotation de champ. Il existe des modèles de rotateur pour les caméras amateurs, assez chers ; cela ajoute de la complexité.

Une autre solution consiste à incliner avec une cale (wedge en anglais) l’axe de rotation vertical de la monture jusqu’à faire coïncider celui-ci avec l’axe de rotation de la Terre. On se retrouve avec une configuration de type équatorial, l’angle de la cale correspondant à la colatitude (90°-latitude) du lieu. Cela ne convient que pour des latitudes > 40° et pour de petits instruments car en l’absence de contre-poids, le porte-à-faux est important.

Enfin, les télescopes Dobson peuvent être montés sur une table équatoriale motorisée qui assure un suivi d'une heure environ et compense la rotation de champ. La précision n'est cependant pas suffisante pour l'astrophotographie en pose longue.