Atlas de la Lumière
Atlas de la Lumière
Imaginez que notre Terre occupe le centre de l'Univers,
que l'ensemble des astres se meuvent autour d'elle :
le Soleil, la Lune, les planètes, les étoiles, les galaxies.
Observons à présent les variations de luminosité à sa surface ...
La surface de notre Terre baigne dans deux types de lumière :
les lumières naturelles en provenance des objets célestes situés à relative proximité de la Terre : le Soleil, la Lune, les aurores polaires résultant des multiples interactions du vent solaire avec les particules de la haute atmosphère. La rotation de la Terre autour de son axe se traduit par l'alternance jour/nuit dont les durées respectives varient au fil des saisons de l'année, conséquence directe de la révolution de la Terre autour du Soleil.- les lumières artificielles générées par les activités humaines. Additionnées les unes aux autres, elles constituent une forme de pollution : la pollution lumineuse, qui masque les objets célestes de faible luminosité telle la Voie Lactée, de nombreuses étoiles également, et nuisent au bon fonctionnement des écosystèmes terrestres.
La succession du jour et de la nuit sur Terre
Afin d'adopter la vision la plus globale possible, plaçons-nous sur une orbite géostationnaire à quelque 30 kilomètres au-dessus de l'équateur.
Sous cet angle, notre planète revêt l'aspect d'une sphère parfaite, richement colorée, entourée d'une fine couche d'atmosphère. Elle semble flotter dans l'espace, au milieu d'astres plus ou moins brillants. Parmi ceux-ci figure le Soleil, l'étoile la plus proche, dont le mouvement de rotation apparent se traduit par l'illumination progressive de la surface terrestre, au fil des heures de la journée et des saisons de l'année.
Aux latitudes intermédiaires (entre -60° et +60°), le jour succède régulièrement à la nuit que nos éclairages artificiels illuminent désormais, comme en témoigne cette imagerie satellitaire (Black Marble / Earth at Night) récemment publiée par la NASA. En conséquence, depuis la surface terrestre, le ciel étoilé nous apparaît désormais peuplé, non plus d'une myriade de points lumineux, mais de quelques astres parmi les plus brillants tels la Lune, les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne, des étoiles telles Sirius, Bételgeuse et Antarès.
La succession des jours et des nuits sur Terre aux latitudes intermédiaires (comprises entre -60° et +60°)
L'éclairage artificiel offre une vision nocturne de la surface terrestre - un cliché baptisé Black Marble / Earth at Night (*).
Aux latitudes polaires en revanche (au-delà de +60° et en-deça de -60°), aucune trace de pollution lumineuse d'origine anthropique. Seules quelques aurores (boréales ou australes) parsèment le ciel nocturne parfaitement sombre, constellé de milliers de points lumineux dont les mouvements apparents s'effectuent parallèlement au cercle de l'horizon. Sous ces latitudes en effet, point d'apparition ni de disparition d'étoiles dans le ciel nocturne. De simples rotations, d'éternelles rotations, à des hauteurs variables au-dessus de l'horizon au fil des saisons.
Ainsi, le Soleil d'hiver effectue sa rotation apparente sous le cercle de l'horizon boréal. Sa hauteur sous l'horizon est minimale le jour du solstice d'hiver. Aux équinoxes de printemps et d'automne en revanche, sa course apparente est parallèle au cercle de l'horizon. Le jour du solstice d'été enfin, elle s'effectue plusieurs dizaines de degrés au-dessus de l'horizon. Naturellement, la situation se trouve inversée aux latitudes australes. Pour cette raison, la durée du jour polaire s'étend de 0h - durant l'hiver boréal ou austral - à 24h - au cours de l'été boréal ou austral. Observez les variations de l'ensoleillement terrestre au fil des saisons au moyen de l'animation mise à votre disposition.
Le mouvement des étoiles au-dessus du cercle arctique s'effectue parallèlement à l'horizon. Parce que, durant l'hiver boréal, le Soleil demeure constamment sous l'horizon, la nuit dure 24h (*).
Le mouvement des étoiles au-dessus du cercle antarctique s'effectue parallèlement à l'horizon. Parce que, durant l'été austral, le Soleil demeure au-dessus de l'horizon, le jour dure 24h (*).
La succession des saisons sur Terre
La carte interactive ci-après affiche les zones terrestres éclairées par le Soleil à l'instant considéré (date du jour et heure de Greenwich). Faites varier l'heure du jour, le jour et le mois de l'année en cours et observez les effets de ces variations sur l'ensoleillement des différentes zones terrestres : continents, océans, équateur, latitudes polaires, etc. La transition d'une saison à la suivante vous apparaîtra évidente.
Simulation des variations d'ensoleillement des différentes zones terrestres au fil des heures de la journée et des saisons de l'année (**).
Par défaut, l'affichage concerne l'instant présent. Modifiez la date et l'heure GMT en positionnant vos curseurs sur les zones du formulaire ci-après :
Aux équinoxes de printemps et d'automne, les durées du jour et de la nuit égalent 12h en tout lieu sur Terre. Au solstice d'été, la durée du jour est maximale - comprise entre 12h et 24h selon la latitude considérée. Au solstice d'hiver en revanche, la durée du jour est minimale - comprise entre 0h et 12h, selon la latitude considérée. Déterminez facilement les dates auxquelles se produisent ces événements célestes au moyen du logiciel Culture Diff' conçu à cet effet.
Variation d'ensoleillement de la surface terrestre au fil de l'année (à 13h GMT),
du solstice d'hiver (à gauche) au solstice d'été (à droite) en passant par l'équinoxe de printemps (au centre) (**).
La pollution lumineuse
La pollution lumineuse d'origine anthropique modifie notre Terre. A 50 000 km d'altitude, l'éclairage artificiel dessine les contours des continents terrestres pourtant plongés dans la nuit noire.
Cette vue 3D de la Terre illuminée par le Soleil, environnée de la constellation d'Orion et de l'étoile Sirius, est le fruit de simulations numériques combinant images satellites de la Terre et algorithmes de positionnement des astres (Terre, Soleil, étoiles) sur la voûte céleste. Elle simule une vue acquise le 21 mars 2022 à la distance de 50 000 km (*). Bien que plongé dans l'obscurité, l'éclairage artificiel dessine les contours du continent américain.
La pollution lumineuse d'origine anthropique modifie notre Ciel. Depuis la surface de la Terre, seuls les objets célestes les plus brillants sont désormais visibles à l'oeil nu. Parce que les lumières artificielles emplissent le Ciel, créant un voile opaque.
Simulation du lever héliaque de l'étoile Sirius dans le ciel de la région Occitanie :
peu après être apparue dans l'angle sud-est du ciel elle disparaîtra, noyée dans les lueurs du Soleil levant.
Déplacez le curseur latéralement afin de matérialiser les effets de la pollution lumineuse sur les contours du paysage (*).
Ci-après, une photographie du Pic de Bugarach dans la Haute Vallée de l'Aude, que les simples phares d'une voiture suffisent à illuminer.
(*) Cette simulation a été effectuée au moyen de l'interface WebWorldWind développée par le consortium NASA/ESA et distribuée sous licence Apache 2.0.
(**) Cette simulation a été effectuée au moyen de l'outil de cartographie géographique OpenLayers. Le script de détermination des zones de jour et de nuit a été emprunté à Jean-Marc Viglino. Il est protégé par la licence OpenSource BSD compatible CeCILL-B.