A la brune, entre chien et loup : il y a bien des façons de parler du crépuscule, cet instant fragile où le jour n’est plus mais où la nuit n’est pas encore
Du point de vue de la mécanique céleste, le crépuscule ne se produit qu’au moment où le Soleil se trouve sous la ligne d’horizon. Il existe donc deux crépuscules : après le coucher du Soleil et avant son lever.
Si on applique cette définition à la Lune et à la Terre, on se s’aperçoit au premier coup d’œil que le crépuscule n’y a pas le même aspect : sur la Lune, le ciel est toujours d’un noir d’encre, tant le jour que la nuit. Les ombres sont taillées comme au rasoir : pas de pénombre, pas de clair-obscur. Dans ce monde minéral, il n'y a place que pour la lumière ou la nuit.
Rien de tout cela sur Terre : au crépuscule, la lumière se fait tamisée, les ombres sont adoucies par le clair-obscur de la tombée du jour.
Cette différence d’aspect des crépuscules lunaires et terrestres tient au fait que, contrairement à la Lune, la Terre possède une atmosphère.
L’atmosphère terrestre diffuse, un peu à la manière d’un prisme, la lumière blanche envoyée par le Soleil.
Mais toutes les couleurs de l’arc-en-ciel ne diffusent pas de la même façon dans l’air et, en particulier, si les couchers de Soleil se parent d’une chaude lumière rouge ou orangée, c’est parce que cette partie du spectre lumineux est moins bien diffusée
que les longueurs d'onde plus bleues.
Lorsque les rayons du Soleil entrent dans l’atmosphère, ils rencontrent des atomes, des molécules d’azote, d’oxygène, de CO², d’infimes gouttelettes d’eau et de la poussière. Or, les molécules d’air et en particulier l’azote et le dioxygène ont la taille idéale pour diffuser dans toutes les directions les plus courtes longueurs d’ondes de la lumière (violet, indigo, bleu). Les longueurs d’ondes plus longues, comme les rouges et les jaunes, ne sont que très peu diffusées par ces molécules d’air. Ce principe de diffusion, qui s’applique seulement si la taille des particules (ici les molécules composant notre atmosphère d’air mesurent environ 0,1 nm de diamètre) est petite devant les longueurs d’onde du visible, se base sur les lois de Rayleigh selon lesquelles le bleu est beaucoup plus intensément diffusé que le rouge.
De ce fait, lorsque nous dirigeons notre regard vers le Soleil ou au voisinage de celui-ci, nous percevons les rayonnements de grande longueur d’onde les plus directs, autrement dit les moins diffusés par l’atmosphère alors que si nous regardons ailleurs dans le ciel, nous percevons des rayonnements de courte longueur d’onde dont la trajectoire à partir du Soleil a été déviée plusieurs fois. Le mélange de violet, indigo, bleu et un petit peu des autres couleurs, éparpillés dans l’atmosphère donne la couleur bleue caractéristique du ciel.
Au moment du crépuscule, lorsque les rayons solaires doivent traverser tangentiellement l’atmosphère de la Terre, ce phénomène se fait encore plus sentir, ce qui explique les belles couleurs qu’arborent les couchers et les levers du Soleil
On distingue en fait 3 crépuscules distincts :
---Le crépuscule civil
--- Le crépuscule nautique
--- Le crépuscule astronomique
Le crépuscule civil est la période où le centre du Soleil est situé à moins de 6° sous l'horizon (un horizon idéalisé, situé à 90° du zénith). Pendant le crépuscule civil, les planètes et les étoiles les plus brillantes apparaissent et il subsiste encore suffisamment de lumière pour que vous puissiez réaliser la plupart de vos activités sans avoir besoin d’une source de lumière artificielle.
Le crépuscule nautique est la période où le centre du Soleil est situé entre 6° et 12° sous l'horizon. Il s'agit du moment où les étoiles de magnitude 2 deviennent visibles ; en même temps, en mer, la ligne d'horizon est toujours visible permettant ainsi une navigation aux étoiles. À la fin de cette période (en soirée) ou à son début (en matinée), les dernières ou premières lueurs peuvent être discernées dans la direction du Soleil.
Le crépuscule astronomique est la période où le centre du Soleil est situé entre 12° et 18° sous l'horizon. Pendant le crépuscule astronomique, et dans le cas d'un ciel libre de toute pollution lumineuse, les étoiles les plus faibles, de magnitude 6, deviennent visibles à l'œil nu. Mais il subsiste encore suffisamment de lumière du jour pour que les objets diffus du ciel profond, comme les nébuleuses ou les galaxies, ne puissent pas être observés dans des conditions satisfaisantes au télescope, même si cette lumière est imperceptible à l'œil nu.
Le soir, la fin du crépuscule astronomique marque le début de la nuit complète et le matin, l'apparition du crépuscule astronomique marque la fin de la nuit noire, avant l'apparition des toutes premières lueurs de l’aube. Avec la fin du crépuscule s’étend le domaine de la nuit noire, chère aux astronomes, qui peuvent alors se lancer à la chasse aux objets du ciel profond… sous réserve que la Lune ne vienne pas jouer les trouble-fêtes…
La durée du crépuscule dépend essentiellement de 2 facteurs :
--- La latitude
--- La saison
Plus l’observateur est situé proche de l’équateur et plus le Soleil, observé à la même heure, lui semble être haut dans le ciel. Inversement, plus on se rapproche du pôle et plus le Soleil semble bas sur l’horizon. Avec une conséquence : quand le Soleil est haut dans le ciel, il se couche « à pic » et descend plus rapidement sous l’horizon, avec comme conséquence un crépuscule plus court. Inversement, plus au nord, le Soleil est moins en haut dans le ciel et se couche plus lentement, entraînant des crépuscules plus longs. Par contre, à l’équateur, le crépuscule peut disparaître en moins de 20 m.Le eptit schéma ci-dessous illustre ce phénomène : en 1, le Soleil est beaucoup plus bas sur l'horizon qu'en 2 et a un plus long chemin à parcourir pour atteindre le même point sous l'horizon.
1°) la latitude :
Plus l’observateur est situé proche de l’équateur et plus le Soleil, observé à la même heure, lui semble être haut dans le ciel. Inversement, plus on se rapproche du pôle et plus le Soleil semble bas sur l’horizon. Avec une conséquence : quand le Soleil est haut dans le ciel, il se couche « à pic » et descend plus rapidement sous l’horizon, avec comme conséquence un crépuscule plus court. Inversement, plus au nord, le Soleil est moins en haut dans le ciel et se couche plus lentement, entraînant des crépuscules plus longs. Par contre, à l’équateur, le crépuscule peut disparaître en moins de 20 m . Le petit schéma ci-dessous illustre ce phénomène : en 1, le Soleil est beaucoup plus bas sur l'horizon qu'en 2 et a un plus long chemin à parcourir pour atteindre le même point sous l'horizon
2°) Les saisons :
Le tableau présenté ci-dessous montre bien que la durée du crépuscule diminue au fur et à mesure qu’on se rapproche de l’équateur. Mais il montre également le rôle que jouent les saisons dans la durée du crépuscule : aux latitudes moyennes, le crépuscule est au plus court à l'approche des équinoxes, plus long vers le solstice d’hiver et encore plus long vers le solstice d'été.
Comment cela fonctionne-t’il ? Encore une histoire de hauteur du Soleil au-dessus de l’horizon…Ce phénomène est dû à l'inclinaison de la Terre sur son orbite. Comparez les positions de la Terre au moment de l'été et au moment de l'hiver sur le schéma ci-dessous.
Si on agrandit ce schéma (cf schéma ci-dessous) et qu'on regarde dans quelle direction se trouve le Soleil, on constate que les rayons du Soleil (dessinés en jaune dans le dessin) proviennent de très haut dans le ciel en été (66° au-dessus de l'horizon), mais de beaucoup plus bas dans le ciel d'hiver (20°).
Selon cette hauteur, le Soleil passe sous la ligne d’horizon plus ou moins tangentiellement et met donc un temps plus ou moins long pour atteindre le point symbolisé par le petit cercle brun foncé sur le schéma ci-dessous.
Au final, la durée du crépuscule dépend de la combinaison du facteur latitude et du facteur saison. Avec des conséquences pratiques pour la vie des habitants de la Terre :
--- Au-delà des cercles polaires, le Soleil ne passe pas sous la ligne d’horizon lors de du solstice d’été : il ne fait qu’effleurer l’horizon au milieu de la nuit pour remonter ensuite dans le ciel pour une nouvelle journée. C’est ce qu’on appelle le Soleil de Minuit.
--- En deçà des cercles polaires, et jusqu’à une latitude d’environ 60°, le Soleil descend sous l'horizon au moment du solstice d’été mais le crépuscule civil se poursuit toute la nuit, un phénomène connu sous le nom de Nuit Blanche.
--- Au dessus de 55°, c'est le crépuscule nautique qui dure toute la nuit lors de la période du solstice d’été. De fait, on peut voir, une fois le Soleil couché, son halo se déplacer lentement au fil des heures vers le nord puis vers l’est avant que le Soleil ne se lève pour une nouvelle journée.
--- Enfin, pour les personnes qui habitent jusqu’à 50° de latitude, le crépuscule astronomique peut durer toute la nuit pendant plusieurs semaines aux alentours du solstice d’été. Et aucune fenêtre de nuit noire ne se produira durant la nuit pour espérer observer dans de bonnes conditions les objets du ciel profond : c’est ce qui se produit en Normandie durant le mois de juin.
Les logiciels ainsi que les revues d’astronomie proposent souvent des graphes permettant de visualiser rapidement la durée du crépuscule et celle de la nuit noire, vous permettant ainsi de préparer au mieux vos observations du ciel.
Le schéma ci-dessus vous montre en jaune le jour, en noir la nuit et en bleu les crépuscules. Les heures sont en abscisse et les dates en ordonnée. Un trait représente la culmination au méridien de l’objet à observer (ici l’amas globulaire Omega du centaure). La lecture du graphe montre que, par exemple, le 12 juin, Omega du Centaure passe au méridien au tout début du crépuscule : peu de chance de l’observer de manière satisfaisante ce jour-là, par conséquent ! Par contre, le 29 mars, la culmination d’Omega se produit à 1 h TU, au beau milieu de la nuit noire. Le seul inconvénient de ce graphe est qu’il ne tient pas compte de la Lune qui, lorsqu’elle est pleine, peut venir vous pourrir la plus sombre des nuits noires.
Le second schéma, ci-dessous, publié dans le « guide du ciel » de Guillaume Cannat, intègre au contraire ce paramètre : la Lune y est représentée sous la forme d’une ligne bleue dont la forme épouse ses phases.
La couleur des barres du graphe de gauche indique la latitude de l’observateur : les barres en bleu clair symbolisent la durée des nuits noires pour les lieux situés à 35° de latitude nord. Les barres en bleu foncé sont valables pour 40°. Et, enfin, les barres en blanc symbolisent la nuit noire pour les endroits placés à 50° de latitude nord, comme Toussaint et Fécamp.
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