Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

 

 

 

 

Choisir un site d'observation astronomique

Introduction (I)

Voilà le jour venu ! Vous venez d'acquérir le télescope de vos rêves. Reste maintenant à trouver un site d'observation. Peut-être avez-vous déjà une petite idée. Si vous habitez à la campagne et dans votre propre maison, vous avez peut-être de la chance, sinon la bataille risque d'être sinon perdue d'avance, du moins difficile à gagner dans les conditions de vie actuelles.

Disons déjà que porter sa préférence sur un site d'observation sans juger sur place des conditions d'observation et du micro-climat qu'il y règne est une aberration. Bien sûr un observateur occasionnel pourra s'en contenter mais certainement pas un astrophotographe assidu ou un astronome amateur suivant un programme scientifique.

Mis à part le budget et la disponibilité qui restent les principaux facteurs de décision, le choix d'un site est bien sûr avant tout conditionné par le but que l'on poursuit. Si seule la radioastronomie vous passionne par exemple peu importe qu'il y ait beaucoup de nuages ! En revanche, pour l'observation du Soleil il faut déjà un site bénéficiant d'un bon ensoleillement, ce qui n'est pas garanti sous les climats tempérés. Pour l'astrophotographie ou la spectroscopie un ciel clément et pur est plus que recommandé. De plus, si vous êtes passionné par l'astrophotographie des objets du ciel profond (nébuleuses et galaxies) il est recommandé d'installer son instrument dans un endroit bien sombre, éloigné de la lumière de la ville ou des infrastructures.

Voici les conditions indispensables à vérifier sur le site et à suivre sur une assez longue période, y compris l'hiver, avant de vous y installer.

Astro-Inn et lodge

Si vous êtes fatigué d'observer dans la grisaille où si vous avez la possibilité de profiter de vos vacances pour aller observer dans un endroit privilégié, voici les adresses de quelques particuliers prêts à vous héberger et à mettre à votre disposition du matériel astronomique de qualité, sans bien sûr oublier les clubs d'astronomie et les installations pilotées à distance (par exemple iTelescope).

L'observatoire AstroQueyras de Saint Véran dans les Alpes françaises.

Astronomythe - France

Observatoire d'Aniane - France

Observatoire des Côtes de Meuse - France

AstroQueyras - Saint Véran - France

Centre d'Astronomie des Pyrénées - France

La Ferme des Etoiles - France

Observatoire de la Perdrix - France

Liste des sites astronomiques du Gresac

Puimichel l'Observatoire "La Remise" - Belgique

Observatoire Centre Ardenne - Belgique

Eurospace Center de Redu - Belgique

COAA - Portugal

Icare - Suisse

New Mexico Skies - USA, NM *

Star Shadows Remote Observatory, USA, NM *

Jack Newton Observatory B&B - Canada

Grove Creek Observatory - Australia *

Hacienda des étoiles - Chili

Space Obs - Chili

Chile Excepcion - Chili

Observatorio del Pange - Chili

Namibia's Astrofarm - Namibie

* également piloté à distance

La météo

La turbulence

On dit souvent qu'au Mont Palomar, une allumette allumée dans la prairie, sous l'ouverture, crée des turbulences durant plusieurs minutes rendant impossible tout cliché où l'on demande la plus grande finesse d'image... S'il ne faut pas exagérer les propos des astronomes, il est un fait que leurs exigences imposent l'obscurité totale et le moins de turbulences et de poussières possibles dans une région qui s'étend sur plusieurs kilomètres autour du lieu d'observation.

Les télescopes sont à ce point sensible et le prix de la minute d'observation si élevé (plus de 1$) que le gouvernement chilien a garanti à l'ESO une zone d'exclusion de plusieurs centaines de kilomètres autour du VLT et du futur E-ELT afin que les astronomes puissent travailler dans les meilleures conditions.

Ces exigences mettent le doigt sur le principal facteur limitatif que tous les astronomes redoutent, une atmosphère turbulente qui empêche toute observation où l'on recherche la plus haute résolution.

Effet réel d'une turbulence moyenne à forte sur l'aspect d'une étoile. Si la plupart du temps vous observez un disque fractionné ou des images stellaires qui bouillonnent comme ci-dessus, ne choisissez pas cet endroit pour observer car le ciel est trop turbulent. Au centre, l'explication de la dégradation des images du fait de la présence de courants turbulents dans l'atmosphère. Images CCD réalisées par Kazuyuki Tanaka et schéma extrait d'un cours de l'Université d'Oregon.

La turbulence est sournoise et se manifeste d'au moins trois manières différentes :

- La turbulence atmosphérique provoquée par des déplacement d'air de température inégales. Elle se développe surtout à plusieurs kilomètres d'altitude mais provoque au sol des courants contraires et des bourrasques de vents. Elle peut également être liée aux courants jets. On ne peut que la subir. Son effet ne peut donc être contrecarré qu'en se déplaçant vers un site plus propice

- La turbulence locale est provoquée par des gradients de température plus ou moins forts fonction de la nature du terrain et des objets (bâtiments surchauffés, macadam, champs de blés, etc). La brise de mer, la brise de terre et les nuages orographiques (liés au relief) sont des effets de cette turbulence. Ils ont une influence dans les basses couches de l'atmosphère et jusqu'au sol. On peut les éviter en modifiant l'architecture locale ou plus facilement en se déplaçant.

- La turbulence interne est localisée dans l'instrument lui-même. Elle se produit tant que l'instrument n'a pas atteint son équilibre thermique. Expliquons brièvement ce problème qui est rarement développé.

Images réelles d'une étoile prise au foyer d'un Celestron de 200 mm avec une Barlow 3x et caméra CCD Pictor 416XT par Kazuyuki Tanaka. A gauche l'image théorique. A droite sa dégradation en fonction des conditions atmosphériques (turbulence nulle, faible, moyenne et forte).

L'échelle d'Antoniadi permet d'évaluer la turbulence atmosphérique en quantifiant la qualité des images stellaires entre I et V à partir du diamètre apparent de l'étoile : V < 0.4", IV = 0.4-0.9", III = 1-2", II = 3-4", I > 4".

La turbulence interne s'observe avant tout dans les télescopes à enceinte ouverte de type Newton ou Cassegrain. Si le télescope était entreposé à l'intérieur, à une température différente de celle de l'extérieur, en début d'observation il y aura formation d'un courant ascendant d'air dans le tube. Ce courant doit être annulé avant que vous ne fassiez vos premières observations ou vos photographies, sinon vous obtiendrez des images parfois plus brouillées que celles induites par l'effet de la turbulence atmosphérique ! Cet effet peut facilement être évité en ouvrant l'observatoire ou en sortant l'instrument au moins une heure avant la séance d'observation, la durée dépendant de l'instrument et de la différence de température.

Ce n'est que lorsque l'instrument (en particulier l'objectif) aura atteint son équilibre thermique que vous pourrez si nécessaire collimater l'optique (voir ci-dessus les figures de diffraction) pour obtenir la meilleure image et seulement ensuite commencer vos observations.

La nébulosité

Si vous faites de la photométrie ou de la spectroscopie stellaire notamment, surveiller les cumulus et les cirrus. Si la couverture nuageuse est trop importante au cours d'une année vous devrez bien conclure que ce site n'est pas propice à votre activité, pas plus qu'à l'astrophotographie.

La nébulosité est tellement invalidante en astronomie optique que les professionnels se demandent s'il sera encore possible d'observer le ciel en 2050...

En effet, une étude conduite en 2006 par le professeur Gerry Gilmore, titulaire de la chaire Opticon (astronomie infrarouge optique) à l'Institut d'Astronomie de l'Université de Cambridge, nous apprend que les traînées de condensation risquent à l'avenir de perturber les observations astronomiques conduites par les observatoires dans le domaine optique.

Contrails envahissantes annonciatrices d'une masse d'air humide et d'un changement de temps.

Ces traînées disparaissent généralement assez rapidement mais si le trafic aérien est dense et la masse d'air très humide, elles peuvent subsister plus d'une heure et même se transformer en nuages cirriformes.

Nous savons depuis plusieurs décennies que les astronomes éprouvent des difficultés pour conserver leurs "fenêtres" d'observation en raison de la pollution lumineuse qui les a conduit à installer leurs plus grands télescopes dans des lieux désertiques ou en haute altitude.

En extrapolant les conditions atmosphériques actuelles, Gilmore est parvenu à la conclusion qu'en 2050 il sera impossible d'exploiter de grands télescopes de 30 à 60 m de diamètre en raison de l'augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère et des traînées d'échappements (contrails) qui en découlent suite à l'augmentation du trafic aérien.

Mauvais temps pour les astronomes qui devront bientôt se convertir à la radioastronomie...

Il n'est pas exclu qu'à l'avenir les grands télescopes terrestres soient installés en Antarctique où, malgré le coût élevé d'exploitation et la durée réduite des séjours (6 mois en été), le ciel est exempt de contrails et relativement plus clément. Ccei dit, rien ne vaudra jamais un télescope spatial.

Les précipitations

Liées à la nébulosité il faudra surtout connaître son évolution au cours du temps. Au niveau climatologique renseignez-vous auprès des voisins ou d'un institut météorologique proche pour savoir s'il y a un risque réel de trombes d'eau, d'orages de grêle, etc, plus fréquents dans votre région qu'ailleurs. Il existe en effet des régions propices à leur développement, parfois liées à un fleuve ou une mer proche ou des différences de température élevées entre le sol (mer) et l'air.

Le vent

Attention au vent de sol pour les turbulences autour de l'observatoire. Ce vent peut aussi soulever la poussière. Si vous habitez sur une ligne de crète et s'il n'y a pas de bocages il risque d'y avoir des rafales de vent. Essayez alors, si possible, de vous installer dans un "trou" où il n'y a pas de turbulence. Notez aussi la localisation des fumées d'usines et la tendance générale de la direction des vents. En Europe occidentale un vent du nord est souvent annonciateur de mauvais temps (précipitations).

La température

Surveiller les variations diurnes et la vitesse des échanges thermiques jusqu'à la stabilisation au degré près. De ces variations dépendra la qualité des images les plus fines. Consulter la page suivante pour plus de détails.

L'humidité

Le moins possible car elle absorbe le rayonnement visible et oxyde le métal. Connaissez surtout la composition du sous-sol, ancien terrain marécageux, nappe aquifère, sol argileux, roche, etc. Choisissez un endroit où souffle un vent sec ou réputé pour son régime anticyclonique (qui ne vous garantit pas quelques averses...). Par temps chaud dans un régime anticyclonique il faut savoir que la brume matinale peut quelquefois persister toute la journée. Préférez un site situé au-delà de 800 m d'altitude ou au-dessus des vallées brumeuses. Attention au littoral qui peut baigner dans une brume de mer, aux lacs réputés pour leur humidité et éloignez-vous des rivières qui sont autant de sources de brumes et de brouillards.

La pollution lumineuses

Le site d'observation de Robert Gendler. A l'avant-plan son fameux télescope Ritchey-Chrétien de 317 mm f/9 construit par Optical Guidance Systems.

Le lieu d'observation de Robert Gendler.

En admettant que la turbulence soit très faible et les conditions météos propices à l'observation ou l'astrophotographie, il y a second facteur important à considérer : la pollution lumineuse.

Même dans les hauts-lieux de l'astronomie comme au Chili où les sites sont protégés par la loi, les effets de l'éclairage public des villes "proches" commence à se faire sentir. Ainsi, comme l'explique cet article du Daily Mail (2015), les astronomes utilisant les télescopes Gemini et Magellan (GMT) commencent à ressentir les effets de la pollution lumineuse de la ville de Coquimbo située respectivement à 60 et 100 km des observatoires. Ne soyons pas étonnés si on apprend un jour que les astronomes du VLT utilisent des filtres LPR (Light Pollution Rejection) !

La lumière parasite agit comme un écran total sur la faible lumière du ciel et réduit drastiquement le contraste des objets que l'on observe au travers. Dans ce cas le rapport signal/bruit est très faible, mais le signal est toujours présent et il suffit de disposer du filtre sélectif adéquat pour l'isoler et l'accentuer. 

Ainsi,  même si votre site d'observation est situé en pleine ville, pratiquement noyé dans la pollution lumineuse comme le lieu d'observation de Robert Gendler présenté à droite, vous pouvez malgré tout pratiquer l'astrophotographie à haute résolution ou à longue pose avec succès et même la spectroscopie.

Rappelons que les raies d'émission de l'éclairage public peuvent facilement être isolées et rejetées au moyen de filtres LPR.

En revanche, mieux vaut se placer dans un lieu abrité des lumières pour photographier les aurores même (sauf dans les régions polaires où elles brillent plus fort que les étoiles).

En CCD noir et blanc, l'usage des filtre sélectifs et RGB vous permettront également de vous affranchir de la pollution lumineuse et d'obtenir d'excellents résultats en astrophotographie du ciel profond.

A consulter : Light Pollution Map - Google Earthbuilder - Sky Quality Meter

La lumière du ciel nocturne

Les amateurs observant le ciel depuis des sites plongés dans l'obscurité ainsi que les astronomes travaillant dans les hauts-lieux de l'astronomie comme à l'observatoire de l'ESO au Chili constatent que même en l'absence de la Lune, le ciel n'est pas totalement sombre mais est parfois envahi d'étranges couleurs vertes et rouges. Que sont ces mystérieuses lueurs ? Et pourquoi apparaissent-elles plus souvent depuis les années 2010 ?

Si on exclut la présence de la Lune, la brillance naturelle du ciel est constituée de 3 composantes :

- La lumière du ciel nocturne, dite du fond du ciel pour 65%

- La lumière zodiacale pour 27%

- La lumière diffusée par les étoiles pour 7%.

Panorama du VLT et du ciel du Mt Paranal au Chili. Certaines nuits, le ciel est envahi de lueurs rouges et vertes,

mais elles ne sont pas nécessairement visibles à l'oeil nu. Document B.Tafreshi/Twanight/ESO.

La lumière du ciel nocturne est d'origine solaire et vue du sol elle provient donc indirectement de l'atmosphère terrestre. Le Soleil bombarde constamment l'atmosphère terrestre de rayonnements et de particules. La lumière ultraviolette solaire détruit les molécules d'oxygène et d'azote durant la journée, ce qui déclenche une chaîne complexe de réactions chimiques qui créent notamment de nouvelles molécules, comme l'ozone.

Quand la nuit tombe, certaines de ces molécules contribuent à d'autres réactions et collisions, leur faisant émettre de la lumière. Ce phénomène est connu sous le nom de chimiluminescence et nous le connaissons surtout à travers la flamme du gaz butane par exemple et des gadgets comme les bâtons lumineux et autre Luminol. En astronomie, le résultat est visible dans le ciel nocture sous la forme d'une faible lueur qu'on appelle lumière du ciel nocturne.

A l'œil nu, la plupart du temps cette lueur est invisible mais des photos panoramiques montrent les teintes rougeâtres de ce phénomène. La lumière du ciel nocturne apparaît parfois comme une faible lueur colorée à l'horizon, mais peut aussi présenter un assortiment de couleurs. La couche verte de la lumière du ciel nocturne se trouve à une centaine de kilomètres d'altitude. Comme on le voit ci-dessous, elle bien visible depuis la station ISS. Il y a également une lueur rouge d'air luminescent, brillant faiblement à des altitudes comprises entre 150 et 300 km.

L'étendue, la couleur et l'éclat de la lumière du ciel nocturne varient dans le temps et dans l'espace, et sont influencés par de nombreux facteurs. Ainsi, la lueur rouge est souvent la plus lumineuse en début de nuit et devient très faible vers ou après minuit.

Les analyses ont montré que la lueur rouge est principalement provoquée par l'excitation de l'oxygène (moléculaire vers 100 km et atomique dans les couches supérieures)  et les radicaux d'hydroxyle (OH) tandis que la lueur verte est émise par l'oxygène moléculaire et la jaune par le sodium.

Concernant la nature du phénomène, le Cerro Paranal, où sont installés les VLT, est situé sous l'Anomalie de l'Atlantique Sud (SAA). Ici, le champ magnétique qui protège la Terre et empêche les particules d'atteindre sa surface, est plus faible et permet à davantage de particules solaires de frapper l'atmosphère. Ceci peut produire une lumière du ciel nocturne plus vive.

A voir : Airglow, ESO, 2015

A lire : Airglow formation - Airglow observations (ARISE)

Les lueurs jaunes, vertes et rouges observées dans la haute atmosphère et l'ionosphère depuis la station ISS respectivement le 16 oct 2014 et le 18 mai 2015. Documents NASA et NASA/Terry Virts.

La lumière du ciel nocturne peut aussi prendre des formes étranges d'ondes de gravité. Ces ondes sont dues aux couches alternées de pression atmosphérique qui peut augmenter avec l'altitude alors que l'air se raréfie.

Si on comprend les origines de la lumière du ciel nocturne, pourquoi en voit-on de plus de plus dans les photos prises sur les sites de l'ESO au Chili depuis 2010 ? La lumière du ciel nocturne est-elle devenue plus fréquente ? Serait-elle liée à dess changements climatiques à l'échelle planétaire ? La questin reste ouverte.

Le récent développement des APN et autres CCD a permis d'enregistrer plus souvent des détails ténus du ciel nocturne. Mais des APN identiques peuvent révéler des ciels très différents à quelques semaines d'écart.

Puisque la lumière du ciel nocturne est générée par des rayonnements ultraviolets émis par le Soleil, des changements dans l'activité solaire peuvent avoir un fort impact sur l'éclat de la lumière nocturne. Le Soleil alterne entre des périodes d'activité forte et faible tous les 11 ans et était dans une période active récemment. Il semblerait que ce soit la principale raison de l'augmentation récente de la lumière du ciel nocturne. Le cycle le plus récent d'activité solaire intense et l'évolution de la photographie numérique ont permis d'observer en détail cet étrange phénomène.

Quelle que soit son origine, la lumière du ciel nocturne a beau être magnifique et très photogénique, elle peut nuire aux observations scientifiques. Certains types de lumière nocturne peuvent par exemple créer un bruit de fond sur les images proches infrarouges (par ex. celles du télescope VISTA) ou en spectroscopie (cf. cet article de Nature sur la raie du Li à 6708 Å) à cause du mouvement des structures lumineuses pendant ou entre les prises de vues.

Bref, même dans les coins les plus sombres de la planète, y compris en Australie ou dans les réserves de ciel obscur de l'IDA le ciel n'est jamais totalement noir !

Un tour d'horizon

Compte tenu de la rotation de la Terre, il va sans dire qu'un dégagement Est-Ouest est indispensable pour qui veut pratiquer l'astronomie dans de bonnes conditions. Outre la pollution lumineuse à éviter, il n'est pas toujours aisé de trouver un point culminant présentant un tel dégagement jusqu'à l'horizon. Bien souvent de la végétation, des collines, des montagnes ou pire encore, des constructions dessinent le relief ne rendant accessible qu'une portion de la voûte céleste parfois réduite à quelques dizaines de degrés autour du zénith.

Le site choisi par Alain Drozd en France (Cassis). Panoramique et ensoleillé, ce site serait idéal s'il n'y avait la brume de mer ramenant trop souvent l'humidité de la Méditerranée. Mais lorsque souffle un petit mistral et que le ciel est clair, ce site laisse rêveur.

Pour l'amateur désireux d'observer le ciel, tant le système solaire que les objets du ciel profond, l'essentiel est d'avoir une fenêtre d'au moins 90° dégagée et non polluée autour du méridien sud entre 25° et 90° d'élévation, quelle que soit la latitude du lieu. C'est le quadrant minimum nécessaire pour pouvoir localiser avec plus ou moins d'aisance la plupart des objets célestes et les observer durant quelques heures.

Par ailleurs si la nuit est noire d'encre et claire, si vous observez des objets du ciel profond près du zénith vous gagnerez presque une magnitude sur les limites théoriques et pourrez tenter d'utiliser des oculaires de forte puissance.

Les sites d'Okano Kunihiko à Tokyo (gauche) et de Lorenzo Lovato en Italie (droite).

En-dessous de 25° d'élévation, la végétation, l'humidité, les ondes de chaleur et la pollution (atmosphérique et lumineuse) risquent de réduire drastiquement vos chances de pouvoir observer quelque chose, exception faite des sites désertiques ou d'altitude.

Prochain chapitre

Votre observatoire

Page 1 - 2 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ