Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

L'observation visuelle des météores

Faites un voeux ! (I)

Quel amoureux de la nature n'a pas un jour observé une étoile filante traverser silencieusement la voûte céleste. Le spectacle reste excitant que l'on soit un observateur occasionnel ou un vieux routard des sentiers de randonnées et noctambule.

Si la plupart du temps l'évènement n'occasionne pas beaucoup d'émoi, lors d'une période à essaim on peut observer des heures durant un véritable spectacle cosmique et occasionnellement assister à l'explosion d'un bolide ou à la fragmentation d'un météoroïde à quelques kilomètres au-dessus du sol.

Travaux pratiques

Les astronomes se sont désintéressés de l'étude des météores durant des siècles, les assimilant à un phénomène atmosphérique analogue à la foudre. C'est seulement à la fin du XVIIIe siècle que l'on calcula leur vitesse et leur hauteur par triangulation, en les observant simultanément depuis plusieurs stations distantes de quelques kilomètres.

Ce n'est qu'en 1893 que l'astronome estonien Ernst Öpik décrit pour la première fois le processus par lequel les météores se consumment dans l'atmosphère.

La fréquence des météores et leur distribution dans le ciel n'est pas régulière. Ainsi observe-t-on des essaims de météores qui, au cours d'un certain intervalle de temps (quelques jours) apparaissent à peu près dans la même région du ciel.

De nombreux averses ou "pluies d'étoiles filantes" sont périodiques dont la plus connue du public est certainement celle qui nous arrive entre le 25 juillet et le 18 août, l'essaim des Perséides, qui donne l'occasion à la Télévision française d'organiser sa fameuse émission publique sur l'astronomie, "La nuit des Perséides" à la mi-août.

Certaines années, on peut dénombrer plus de 170 Perséides par heure au zénith (ZHR, voir plus bas). L'activité maximale des Perséides se manifeste généralement le 12 août vers 15h TU. En Europe, il faut patienter au moins jusqu'à 23h locale pour éviter les lumières du crépuscule avec l'inconvénient que leur nombre aura déjà diminué de moitié.

Lors d'une période à essaim, l'expérience démontre que si vous regardez le ciel environ 45° au-dessus de l'horizon et dans un rayon de 45 à 90° autour du radiant (le point du ciel d'où semblent provenir les météores), si vous patientez quelques minutes, vous avez toutes les chances de voir quelques météores et pourquoi pas même un bolide.

Alors si l'envie vous prend, prenez un siège, quelques friandises et observez le spectacle !

A lire sur le blog : Les Perséides arrivent (2010) - 2012 - 2014

A gauche, localisation du radiant de l'essaim des Perséides dont le maximum d'activité se manifeste entre le 10 et le 15 août (schéma valable pour 30-50°N). A droite, l'essaim des Perséides apparu en 2005 photographié par Fred Bruenjes au moyen d'un APN réflex Canon 1D Mark II équipé d'un objectif Sigma de 20 mm f/1.8 diaphragmé à f/3.2. Il s'agit d'un compositage de... 3555 photographies exposées chacune 10 secondes complétée par 11 photographies de la Voie Lactée exposées chacune 30 secondes à f/3.2. Sur cette image représentant environ 10 heures de pose, on dénombre quelque 160 météores.

Bien que le tableau des différents essaims dénombre de nombreuses apparitions, il n'est pas toujours facile de les repérer pour des raisons à la fois météorologiques, géographiques et physiques. Le nombre total de météores apparaissant en moyenne en l'espace d'une heure est pris au zénith, c'est le fameux ZHR ou "Zenith Hour Rate".

Ce nombre est calculé à la verticale de l'observateur et influence les résultats : ainsi à 60° au-dessus de l'horizon il n'en reste que les trois-quart, la moitié à 27° d'élévation, tandis que le nombre de météores visibles à 2.6° au-dessus de l'horizon n'est plus que de 10%.

Il faut aussi trouver un compromis avec l'élévation des météores sur l'horizon. Sachant qu'ils subissent les premiers effets de la friction atmosphérique au niveau de la couche d'ozone, à plus de 100 km d'altitude, la probabilité de les observer à hauteur de l'horizon reste en théorie élevée. Seul désavantage, notre horizon peut être bouché par la nature, brumeux ou rendu lumineux en raison de l'éclairage urbain, mais le point crucial est le fait que la traînée lumineuse produite par le météore sera d'autant moins lumineuse qu'il est plus éloigné de l'observateur. Sa magnitude tombe rapidement dans les limites de notre sensibilité visuelle et sa trace se perd dans le ciel.

L'activité des essaims est très variable suivant les années et même les professionnels éprouvent des difficultés à prédire la date exacte des maxima et le taux horaire avec précision. Les dernières grandes pluies datent respectivement de 1961 (Perséides), 1966 et 1999 (Léonides) auxquels s'ajoutent quelques beaux météores très brillants et même des bolides comme on le voit ci-dessous.

Formulaire en ligne : Signaler l'observation d'un bolide à l'IMO

Les Léonides photographiées le 17 novembre 1998 par Lorenzo Lovato peu après minuit avec un objectif de 16 mm f/2.8. Exposition de 15 à 20 minutes sur film Fuji 800. Le bolide de gauche atteignit la magnitude -10, ceux de droite présentaient une magnitude comprise entre -3 et -7.

Les amateurs peuvent être surpris par la quantité de météores apparaissant lors d'une pluie comme celle des Léonides. Ainsi le 18 novembre 1999 les observateurs espagnols relevèrent plus de 1800 météores par heure alors que les professionnels s'attendaient à en observer entre 500 et 1000 !

Imaginez-vous que par moment les observateurs d'Israël observèrent 70 météores par minute et ce durant plus d'une demi-heure ! Par contre toutes les régions ne sont pas frappées de la même façon. Au même moment les observateurs américains n'observèrent que 40 à 50 météores par heure, la plupart étant rapides et peu lumineux. En fait, les pays du Moyen-Orient étaient situés aux avant-postes et faisaient face à l'essaim des Léonides alors que le continent américain devait se contenter des quelques météores qui rattrapaient la Terre dans sa course comme l'explique le film suivant.

Origine et aspect des Léonides

A gauche, un fichier MOV de 553 Kb de la NASA expliquant l'origine de l'essaim des Léonides. A droite, un bolide issu des Léonides filmé le 18 novembre 2001 en Louisiane par "RebelStar" avec une caméra Sony 8mm. Fichier MPEG de 474 Kb. Au centre, la configuration de la Terre lors de la pluie des Léonides de 2001 avec mention du ZHR en fonction de l'heure. Document NASA/ARC de 983 Kb.

Pour information, la plupart des météores apparaissent entre 80 et 120 km d'altitude. Leur vitesse dépend des essaims et sera plus rapide pour les bolides.

En théorie quand les météores pénètrent dans l'atmosphère leur vitesse varie entre 11 km/s (39600 km/h) et 72 km/s (259200 km/h).

Voici la vitesse des principaux essaims :

- Léonides : 71 km/s

- Orionides : 67 km/s

- Perséides : 61 km/s

- Lyrides : 48 km/s

- Géminides : 35 km/s

- Taurides : 30 km/s

- d Léonides : 23 km/s

- Draconides : 23 km/s.

Venons-en à présent à la pratique avec le dépouillement et l'analyse des observations de météores.

Comment dépouiller les observations ?

L'expérience démontre que l'appareil photographique apporte une aide non négligeable comme nous allons le découvrir.

Lors de la sélection et du dépouillement des observations il faut tenir compte des trois points suivants :

- Les circonstances atmosphériques : les observations effectuées par une précision de la magnitude de plus de 0.5 magnitudes ne sont généralement pas traitées.

- La durée d'observation : compte tenu de la couverture nuageuse et d'une magnitude limite de +5.0 environ, il faut compter au minimum sur une séance d'observation de 2h à 2h30 pour obtenir des résultats exploitables.

- L'expérience de l'observateur : elle ressort des rapports d'observation envoyés.

Il faut noter que si la magnitude limite est très élevée et que l'observateur a vu très peu de météores, cela signifie qu'il était fatigué ou manquait de concentration. De telles observations ne sont pas non plus retenues par les associations.

Il faut ajouter que toutes les trajectoires des météores retenus sont classées selon le catalogue de la British Meteor Society. La numérotation des essaims est maintenue ainsi que la répartition des magnitudes. Un diagramme est ensuite établi pour chaque observateur qui a observé au moins 30% des étoiles filantes attendues en une nuit. Cette méthode permet aux observateurs de confronter leurs résultats.

Les corrections individuelles

Comme toute mesure subjective et compte tenu parfois du grand nombre d'observateurs inexpérimentés qui envoient des rapports d'observations à l'organisme centralisateur, il est nécessaire de dessiner un diagramme de répartition des magnitudes propre à chaque observateur pour pouvoir faire des comparaisons et dépister les erreurs personnelles.

Un bolide de magnitude -10 photographié par John Alasdair Macdonald le 15 mars 2015 à 21h sur les rives du Loch Ness en Ecosse avec un APN compact Sony RX100.

L'estimation des magnitudes est souvent ressentie par les débutants comme une expérience difficile et les différences pour chaque observateur apparaissent clairement dans les graphiques de la Dutch Meteor Society.

Un débutant éprouve des difficultés pour estimer la magnitude des météores les plus brillants qui ne sont pas évalués de façon uniforme. C'est un phénomène normal pour un observateur sans expérience que l'on retrouve dans l'évaluation des étoiles variables.

Les erreurs deviennent de plus en plus grande à mesure que la luminosité des météores augmente et dépasse la magnitude 0 du fait qu'il y a moins d'étoiles de comparaison. A l'inverse, les observateurs débutants sous-estiment souvent les météores très faibles. C'est une erreur logique par un ciel très étoilé qui conduit à donner à l'indice de population "r" une valeur trop élevée (r=3).

Enfin, on peut observer des cassures entre certaines magnitudes (entre 2 et 4 par exemple) qui sont souvent produites par des évaluations trop optimistes d'observations effectuées dans de mauvaises conditions et des évaluations pessimistes faites dans de bonnes conditions. Ce modèle s'applique non seulement aux essaims mais également à l'observation des météores sporadiques.

Un bolide de magnitude -10 issu des Léonides photographié par Lorenzo Lovato le 17 novembre 1999. La trace d'ionisation rouge provient du magnésium atmosphérique.

En règle générale on peut en déduire qu'au moins il y a de météores pour une magnitude donnée au plus forte est la ligne ascendante courant par les points trouvés. L'angle que cette droite forme avec l'axe des magnitudes représente la valeur moyenne de lumination pour cet essaim, conditionné par le facteur "r", l'indice de population. Au plus ce facteur est petit, au plus grande est la lumination moyenne. Il faut en tenir compte car au plus un observateur estime la luminosité intense, plus "r" sera petit. Les circonstances de l'observation jouent donc un rôle important.

Il est important que les observateurs prennent connaissance de leur "équation personnelle" afin de déduire les principales différences entre leurs propres évaluations et la moyenne pour en tenir compte dans leurs prochaines observations. On peut également envisager à terme d'attribuer à chaque observateur assidu et confirmé un facteur de correction déterminé, à l'image de ce qui se fait pour l'étude des Phénomènes Lunaires Transitoires.

Mais à partir de ce simple graphique nous ne pouvons pas encore déduire les facteurs de corrections individuels. Il faut pour cela que l'observateur ait noté un grand nombre de météores durant sa séance d'observation. De plus la magnitude limite par station d'observation joue probablement un rôle perturbateur. Une analyse des facteurs influençant l'estimation de la luminosité a été entreprise par la British Meteor Society voici quelques années (Robert Mackenzie).

Deuxième partie

Page 1 - 2 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ