Aberration

Aberration des intruments. 
L'aberration des instruments provient de divers défauts des systèmes optiques. On distingue principalement deux grandes catégories d'aberrations optiques : Les aberrations monochromatiques et les aberrations chromatiques.

Les aberrations monochromatiques.
Les aberrations monochromatiques (ou aberrations de Seidel)  se produisent même avec une lumière monochromatique (une seule couleur ou longueurs d'onde). Elles sont dues à la géométrie du système optique et à la forme des surfaces réfractantes ou réfléchissantes. Il existe cinq aberrations monochromatiques principales, souvent appelées :

• L'aberration sphérique (= aberration de sphéricité). - Les rayons lumineux passant par le bord d'une lentille sphérique sont focalisés à un point différent de ceux passant par le centre. Cela crée une image floue, surtout en périphérie. Cause : la surface sphérique d'une lentille ne focalise pas parfaitement tous les rayons en un seul point. 

C'est une aberration de sphéricité dont souffre le miroir primaire du télescope spatial Hubble. Jusqu'à ce qu'elle soit corrigée par l'adjonction d'un système optique approprié, les rayons étaient focalisés à l'arrière du miroir secondaire.

• La coma. -  Les points objets situés hors de l'axe optique sont imagés comme des taches en forme de comète, pointant vers ou loin de l'axe optique. Cause : différentes zones de la lentille créent des images de tailles légèrement différentes et décalées latéralement. 

• L'astigmatisme. - Pour un point objet hors de l'axe, les rayons lumineux dans le plan tangentiel (vertical) et le plan sagittal (horizontal) ne sont pas focalisés au même point. L'image est floue et allongée selon une direction. Cause : asymétrie du système optique pour les rayons hors axe. 

• La courbure de champ. - L'image d'un objet plan et perpendiculaire à l'axe optique est formée sur une surface courbe plutôt que sur un plan. Il est difficile d'obtenir une image nette sur toute la surface, le centre ou les bords peuvent être nets mais pas les deux en même temps.. Cause : propriété intrinsèque des lentilles et miroirs sphériques. 

• La distorsion. - L'image est déformée géométriquement, les lignes droites de l'objet apparaissent courbes dans l'image. Les proportions de l'objet ne sont pas conservées dans l'image. Il existe deux types principaux de distorsion :

+ Distorsion en barillet : les bords de l'image sont courbés vers l'intérieur.

+ Distorsion en coussinet : les bords de l'image sont courbés vers l'extérieur.

Cause : la distorsion vient d'une variation du grandissement en fonction de la distance à l'axe optique. 

• L'aberration chromatique longitudinale (= aberration chromatique axiale). - Les différentes longueurs d'onde de la lumière sont focalisées à des points différents le long de l'axe optique. Le bleu est généralement plus réfracté que le rouge et est donc focalisé plus près de la lentille. Il en résulte des franges colorées autour des images, un flou coloré, une difficulté à obtenir une image nette pour toutes les couleurs simultanément.Cause : Dispersion de la lumière par le matériau optique. 

• L'aberration chromatique transversale ( = aberration chromatique latérale, = différence chromatique de grandissement). - Les différentes longueurs d'onde de la lumière ont des tailles d'image légèrement différentes. On observe des franges colorées sur les bords de l'image, surtout vers les bords du champ de vision, et les objets apparaissent légèrement colorés sur les côtés. Cause : Différence de grandissement pour les différentes longueurs d'onde. 

Aberration de la lumière.
L'aberration de la lumière, ou aberration proprement dite, ne relève pas, quant à elle, de l'instrumentation, mais de l'astrométrie. Cette aberration correspond au petit écart observé dans la position apparente d'une étoile (ou de tout autre astre), par rapport à sa direction vraie au cours de la journée ou de l'année. 

L'aberration de la lumière a été découverte en 1727 par James Bradley  en essayant de mesurer la parallaxe stellaire, et sa découverte a été une preuve importante de la vitesse finie de la lumière et du mouvement de la Terre autour du Soleil.

On distingue :

• L'aberration anuelle, qui fait décrire aux astres une petite ellipse sur la sphère céleste, est due à la composition de la vitesse de la Terre autour du Soleil et de celle de la lumière en provenance de cet astre. Son amplitude maximale, appellée constante de l'aberration annuelle, est de 20,48". 
 

• L'aberration diurne, d'amplitude beaucoup plus faible, est liée au déplacement de l'observateur lors de la rotation de la Terre sur elle-même. 

• L'aberration séculaire est due au déplacement du Système solaire dans la Galaxie. Ce phénomène est extrêmement faible et généralement négligeable.