Mesurer la noirceur du ciel

 

Le boitier Sky Quality Meter

Le Sky Quality Meter dit SQM est un petit boîtier ingénieux qui sert à mesurer la noirceur du ciel grace à un capteur photosensible. Les mesures sont suffisamment précises pour réaliser un classement de noirceur des sites d'où nous pratiquons nos observations.

http://www.unihedron.com/projects/darksky/
 

 

Après quelques années d'utilisation du SQM, j'ai une meilleure idée de la manière dont on peut classer les résultats obtenus, surtout par rapport au critère de l'observation du ciel profond:

Moins de 18,00 - Ciel exécrable
De 18,00 à 19,00 - Très mauvais ciel
De 19,00 à 19,50 - Mauvais ciel
De 19,50 à 20,00 - Ciel passable
De 20,00 à 20,50 - Ciel moyen
De 20,50 à 21,00 - Bon ciel
De 21,00 à 21,50 - Très bon ciel
De 21,50 à 22,00 - Excellent ciel
Plus de 22,00 - Ciel exceptionnel

Les résultats obtenus exposés ci-dessous collent bien avec mon impression générale, c'est à dire que si j'avais dû classer mes sites d'observation sans le SQM, je les aurais classés dans le même ordre que mon petit boîtier. Il est intéressant de comparer les valeurs obtenues avec un seul et même appareil, par contre il faut tenir compte d'une marge d'erreur (de +/- 0,2) si l'on veut comparer des mesures effectuées avec plusieurs appareils différents car en comparant plusieurs modèles appartenant à d'autres astronomes amateurs nous nous sommes aperçus qu'il pouvait y avoir de petites variations de sensibilité. Pour ma part je possède un boîtier plutôt pessimiste, dans la frange -0,2.

Le Sky Quality Meter connaît une autre limite de précision, celle du très beau ciel. En effet, lorsque le ciel est dénué de pollution lumineuse, le SQM est tellement sensible que la luminosité des astres eux mêmes fait baisser la valeur de la mesure. Ce phénomène est particulièrement bien visible lorsqu'on effectue des mesures avec ou sans la présence de la Voie Lactée, de la planète Jupiter, ou de Vénus. C'est pour cette raison que la société Unihedron a décidé de commercialisé un nouveau modèle, le SQM-L, qui intègre une lentille permettant de mesurer la noirceur d'un champ de 20° contre 80° pour les anciens boîtiers. Grace à ce champ réduit, on peut effectuer des mesures en dehors de la bande laiteuse et brillante de la Voie Lactée et donc gagner en fiabilité.
 

 

Méthode photographique

Sinon il existe une autre manière de quantifier la noirceur d'un site: Il suffit de faire des photographies du ciel à l'aide d'un objectif de type fish-eye qui permettra de photographier l'intégralité de la voûte céleste en une seule image. En utilisant à chaque fois le même temps de pause et le même réglage de sensibilité vous pourrez comparer la luminosité du ciel de chacun de vos sites d'observation. Voici quelques images réalisées avec ce procédé par Lionel Ruiz pour trois sites d'observation différents (dont vous trouverez les valeurs SQM dans le tableau ci-dessus). Le résultat est édifiant!

Le site de Pichauris (13) - SQM 20,14 - Voilà un site proche de la ville de Marseille qui souffre d'une pollution lumineuse assez conséquente! La Voie lactée est juste devinée et l'horizon ouest demeure inexploitable car il est noyé dans le halo lumineux de Marseille.
 

Lac de Saint-Laurent du Verdon (04) - SQM 21,13 - La Voie Lactée est belle mais il réside beaucoup de pollution lumineuse sur l'ensemble de l'horizon sud.

Le ciel de l'Hacienda des étoiles au Chili - SQM 21,78 - Le ciel est très étoilé jusqu'à l'horizon, la Voie Lactée est superbe, et on distingue même le pont zodiacal de poussières du système solaire qui s'étend sur le plan de l'écliptique.

 

Déterminer la noirceur du ciel à partir d'observations visuelles avec l'échelle de John Bortle :

 

  

Les descriptifs suivants ont été traduits de l'anglais par le site PGJ

 

La lumière zodiacale, le gegenschein, et la bande zodiacale, sont parfaitement visibles - la lumière zodiacale est impressionnante et la bande zodiacale traverse tout le ciel. Même en vision directe, la galaxie M33 est un objet évident à l’œil nu. La région du Scorpion et du Sagittaire de la Voie lactée projette une ombre diffuse évidente sur le sol. A l’œil nu la magnitude limite oscille entre 7.6 et 8.0 (avec effort); la présence de Jupiter et de Vénus dans le ciel semble dégrader l'adaptation à l'obscurité. Un halo (une très faible lueur naturelle visible jusqu'à 15 degrés de l'horizon) est tout à fait perceptible. Avec un instrument de 32 cm de diamètre, les étoiles de magnitude 17.5 peuvent être détectées avec effort, tandis qu'un instrument de 50 cm utilisé avec un grossissement modéré atteindra la magnitude 19. Si vous observez depuis un champ d'herbes bordé d'arbres, votre télescope, vos compagnons et votre véhicule sont pratiquement invisibles. C'est le paradis de l'observateur !

 

- Niveau 2 : Ciel noir

Une lueur peut être faiblement visible le long de l'horizon. M33 est plutôt facile en vision directe. La Voie lactée d'été est fortement structurée à l’œil nu, et ses parties les plus brillantes apparaissent comme marbrées aux jumelles. La lumière zodiacale est encore assez brillante pour projeter de faibles ombres avant l'aurore et après le crépuscule, et sa couleur peut être vue comme distinctement jaunâtre en comparaison au blanc bleuté de la Voie lactée. Tous les nuages dans le ciel sont visibles seulement comme des trouées noires ou des vides sur le fond étoilé. Vous ne pouvez voir votre télescope et le paysage que vaguement, excepté à l'endroit où ils se détachent sur le fond du ciel. Plusieurs amas globulaires du catalogue Messier sont des objets distincts à l’œil nu. La magnitude limite à l’œil nu est de 7.1 à 7.5, et un télescope de 32 cm atteint la magnitude 16 ou 17.

 

- Niveau 3 : Ciel rural

Quelques signes de pollution lumineuse sont visibles le long de l'horizon. Les nuages peuvent apparaître faiblement éclairés dans les parties les plus brillantes du ciel près de l'horizon mais sont sombres au zénith. La Voie lactée apparaît toujours complexe, et les amas globulaires tels que M4, M5, M15, et M22 sont des objets distincts à l’œil nu. M33 est facile à détecter en vision décalée. La lumière zodiacale est impressionnante au printemps et à l'automne (quand elle s'étend à 60° au-dessus de l'horizon après le crépuscule et avant l'aurore), et sa couleur est au moins faiblement perceptible. Votre télescope est vaguement visible à une distance de 7 à 10 mètres. La magnitude limite à l’œil nu est de 6.6 à 7.0, et un réflecteur de 32 cm atteint la magnitude 16.

 

- Niveau 4 : Transition entre zone rurale et banlieue

Des dômes de pollution lumineuse apparaissent clairement au-dessus des agglomérations dans plusieurs directions. La lumière zodiacale est clairement visible mais ne dépasse pas 45 degrés au-dessus de l'horizon en début et fin de crépuscule. La Voie lactée reste impressionnante bien au-dessus de l'horizon, mais ne conserve que ses principales structures. M33 est un objet difficile en vision décalée et n'est seulement détectable qu'à une hauteur de plus de 50° au-dessus de l'horizon. Les nuages en direction des sources de pollution lumineuse sont éclairés mais seulement faiblement, et restent noirs au zénith. Vous pouvez distinguer votre télescope assez clairement d'assez loin. La magnitude limite maximum à l’œil nu est de 6.1 à 6.5, et un réflecteur de 32 cm utilisé avec un grossissement modéré révélera des étoiles de magnitude 15.5.

 

- Niveau 5 : Ciel de banlieue

Seules quelques traces de lumière zodiacale sont vues aux meilleures nuits du printemps et de l'automne. La Voie lactée est très faible ou invisible près de l'horizon, et apparaît plutôt délavée au zénith. Les sources de lumières sont évidentes dans presque, sinon toutes, les directions. Pratiquement dans tout le ciel, les nuages sont notablement plus clairs que le ciel lui-même. La magnitude limite à l’œil nu est d'environ 5.6 à 6.0 et un réflecteur de 32 cm atteindra environ les magnitudes 14.5 à 15.

 

- Niveau 6 : Ciel de banlieue lumineuse

Aucune trace de la lumière zodiacale ne peut être vue, même lors des meilleures nuits. La présence de la Voie lactée n'est apparente que vers le zénith. Le ciel jusqu'à 35° au-dessus de l'horizon émet une lumière d'un blanc grisâtre. Les nuages n'importe où dans le ciel semblent assez lumineux. Vous n'avez aucun problème pour voir les oculaires et les accessoires du télescope sur une table d'observation. M33 est impossible à voir sans jumelles, et M31 est seulement modestement visible à l’œil nu. La magnitude limite est de l'ordre de 5.5, et un télescope de 32 cm utilisé à un grossissement modéré montrera des étoiles de magnitudes 14.0 à 14.5.

 

- Niveau 7 : Transition entre banlieue et ville

Le fond de l'ensemble du ciel présente une vague teinte blanche et grisâtre. De fortes sources de lumière sont évidentes dans toutes les directions. La Voie lactée est totalement invisible ou presque. M44 ou M31 peuvent être aperçues à l'oeil nu mais très indistinctement. Les nuages sont fortement éclairés. Même dans un télescope d'ouverture moyenne, les objets les plus brillants du catalogue Messier ne sont que de pâles fantômes d'eux-mêmes. La magnitude limite à l'oeil nu est de 5.0 en forçant, et un réflecteur de 32 cm atteindra à peine la magnitude 14.

 

- Niveau 8 : Ciel de ville

Le ciel est gris blanc ou orangé, et on peut lire les titres des journaux sans difficulté. M31 et M44 sont tout juste décelées par un observateur expérimenté lors des nuits claires, et seuls les objets Messier les plus brillants peuvent être détectés avec un modeste télescope. Certaines des étoiles qui forment les figures familières des constellations sont difficiles à voir ou sont totalement absentes. L’œil nu peut détecter des étoiles jusqu'à la magnitude 4.5 au mieux, si vous savez exactement où regarder, et la limite stellaire d'un réflecteur de 32 cm est au mieux de magnitude 13.

 

- Niveau 9 : Ciel de centre ville

Le ciel entier est illuminé, même au zénith. De nombreuses étoiles qui forment les figures familières des constellations sont invisibles, et les faibles constellations comme le Cancer ou les Poissons ne peuvent être vues. En dehors peut-être des Pléiades, aucun objet Messier n'est visible à l’œil nu. Les seuls objets célestes qui fournissent vraiment des vues plaisantes au télescope sont la Lune, les planètes, et quelques uns des amas d'étoiles les plus brillants (si vous pouvez les trouver). La magnitude limite à l’œil nu est de 4.0 ou moins.

Carte de la pollution lumineuse en France (Avex, Frédéric Tapissier)