Les caprices du temps
Pour la plupart d'entre nous, la météorologie est devenue un service
essentiel, que ce soit pour planifier des sorties ou des activités de
plein air... bref, c'est un outil indispensable. Le temps préoccupe
tout particulièrement l'astronome amateur, car l'observation du ciel
requiert de bonnes conditions atmosphériques et une température tempérée.
Le Québec est situé dans une zone où d'importants échanges de chaleur se
produisent, les systèmes s'y succèdent à un rythme souvent rapide et non
constant. Pour bien comprendre ces phénomènes, passons à une brève
description de l'atmosphère.
L'atmosphère se divise en quatre couches principales (voir graphique). La Troposphère a une altitude moyenne de 11 kilomètres, et c'est dans cette couche que se produisent la plupart des phénomènes météorologiques. La température décroît de façon continue au rythme de 1 degré par 100 mètre d'élévation. Si la température est de 20 degrés au sol, alors à 2000 mètres d'altitude, il fait près de 0~ (dans des conditions idéales).
Ce refroidissement est tout simplement dû à la diminution de la pression au fur et à mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère. La deuxième couche, la Stratosphère, est importante car c'est dans cette région que se situe l'ozone atmosphérique dont on entend de plus en plus parler. L'ozone est en fait réparti sur une très vaste région plus de 30 kilomètres d'altitude ; contrairement à ce qu'on serait porté à croire, ce n'est pas une couche bien définie. L'ozone (O3) est produit lorsque les rayons UV, de hautes énergies, provenant principalement du Soleil, entrent en collision avec de l'oxygène (O2) de l'atmosphère. L'ozone ainsi formé nous protège des rayons ultraviolets (UV) du Soleil. La température de l'air augmente donc par suite de l'absorption par l'ozone des rayons ultraviolets provenant du Soleil. On peut noter que, si l'on ramène la couche d'ozone à la pression normale (niveau de la mer) elle ne mesure que deux à cinq millimètres d'épaisseur Bien mince pour nous protéger, n'est-ce pas ? Dans la troisième couche, la Mésosphère, on remarque que la température se refroidit à nouveau pour se réchauffer ensuite dans l'Ionosphère. A cette altitude, l'air se raréfie, les divers atomes et molécules existant à cette altitude sont fortement bombardés par les rayons du Soleil. La densité de l'air étant faible, les atomes et les molécules se déplacent à de grandes vitesses, d'où une augmentation de la température.
L'Ionosphère se situe à plus 85 kilomètres d'altitude, la pression n'y est
plus que de un millième de la pression au niveau de la mer. C'est dans cette
zone qu'apparaissent les météores et que se produisent les aurores boréales.
Les diverses couleurs observées dans les aurores sont produites principalement par
l'oxygène (vert et rouge), l'azote (bleu). Les aurores
boréales peuvent s'étendre de 80 à 1500 kilomètres d'altitude. Les Météores
se consument pour la plupart dans cette région. Certaines peuvent cependant
atteindre la Stratosphère et exploser; on les appelle communément des
"bolides".
Un phénomène bien connu est celui de la turbulence atmosphérique causée
par les différentes couches de l'atmosphère. Si la température de
l'atmosphère est uniforme pour plusieurs kilomètres d'altitude, on aura
alors peu de turbulences, la densité de l'air étant la même. Au contraire,
si l'atmosphère est composée de plusieurs couches de température variée,
alors un photon arrivant des étoiles s'en trouve dévié. Cest la différence
de densité de l'air qui contribue à faire dévier le photon de sa course
rectiligne. Voilà pourquoi les étoiles scintillent. C'est également la
turbulence qui fait que la résolution de nos télescopes (peu importe le
diamètre) est limitée à près de 1,8 seconde d'arc. Pour contrebalancer ce
fait, on construit donc les gros télescopes vers les plus hauts sommets
montagneux du globe pour éviter ainsi le plus d'atmosphère. Aujourd'hui,
grâce à l'ordinateur, on peut compenser le s'intillement atmosphérique,
ce qui a pour effet d'augementer de beaucoup la résolution des
télescopes. Présentement, le système le plus performant
fait plus de 4 000 corrections à la seconde, chaque fausse
image est instantanément corrigée.
Mais au fait, pourquoi le Soleil est-il rouge à son coucher ? La lumière provenant du Soleil interagit avec les molécules de l'atmosphère; ici, c'est la longueur d'onde de la lumière qui est en jeu. Plus la longueur d'onde est courte, plus l'atmosphère diffuse cette lumière. La longueur d'onde diminue du rouge vers le violet. C'est pourquoi le jour, le ciel paraît bleu (le bleu est très diffusé). Au coucher du Soleil par contre,
les longues ondes lumineuses ont été diffusées dans l'atmosphère, il ne reste que le rouge qui est la couleur la moins diffusée par l'air. Voilà pourquoi le Soleil paraît rouge. Les étoiles subissent aussi le même effet. Regardez vos photos couleurs prises près de l'horizon: les étoiles sont plus rouges.
Bien que l'observation du ciel dépende de la météo, c'est avec impatience
que les plus mordus de l'observation attendent un ciel dégagé avec des
étoiles étincelantes comme des diamants! Espérons un ciel radieux pour les
mois à venir.
Texte et images: Luc Bellavance
Luc Bellavance,Club d'Astronomie de Rimouski