Les instruments optiques d’observation de la Terre

L’optique spatiale est une discipline récente datant du début des années 1960. Elle a fortement participé à notre nouvelle vision du monde acquise au cours de ces cinquante dernières années, aussi bien pour la connaissance de la planète Terre que pour la connaissance de l’univers. […] Cet ouvrage est destiné à faire connaître l’optique spatiale d’aujourd’hui à un large public : étudiants, jeunes chercheurs et ingénieurs, ainsi qu’aux non-spécialistes du domaine optique et à toute personne intéressée par l’exploration spatiale.

Sous la direction de Georges Otrio et Guy Cerutti-Maori, l’ouvrage collectif Les instruments optiques d’observation de la Terre présente l’optique spatiale sous trois volets : Les programmes spatiaux (50 pages), Les spécificités du domaine spatial (56 pages), Instruments d’observation de la Terre opérant dans le spectre solaire (212 pages). La partie préliminaire contient la liste des auteurs, la dédicace à Georges Otrio par Gérard Blanchet, la table des matières, l’avant-propos, les remerciements, la préface de Roger-Maurice Bonnet et l’introduction. Le livre est complété par un index.

La première partie, rédigée par Jean-Jacques Dechezelles, présente les principaux programmes spatiaux scientifiques de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de la NASA (dont le programme JWST), et les principaux programmes spatiaux scientifiques en observation de la Terre (météorologie et imagerie). Les données factuelles font l’objet de nombreux tableaux, alors que les exposés sont synthétiques. La description du programme du télescope spatial James-Webb est particulièrement intéressante (pp. 47, 50-51). Notons aussi que les programmes spatiaux à vocation militaire sont cités. Les explications sur les programmes impliquant l’optique spatiale sont davantage développées.

La deuxième partie, rédigée par Guy Cerutti-Maori, porte sur les spécificités du domaine spatial. Le marché des satellites optiques étant un marché institutionnel, l’auteur présente les institutions spatiales européennes : l’Agence spatiale européenne fondée en 1975, en partenariat avec le Canada depuis 1979, l’Eumetsat fondée en 1986 et, en complément l’Union européenne [Traité de Lisbonne, 2009]. Les étapes d’un programme satellitaire impliquant l’industrie sont ensuite présentées dans leur contexte historique. Deux autres volets sont abordés dans ce chapitre : le processus détaillé du développement d’un instrument spatial optique, l’environnement spatial. Ce dernier volet, rédigé en collaboration, considère les caractéristiques de l’espace en fonction de leur impact respectif sur les instruments optiques : le vide absolu, la température, l’impesanteur. Dans ce contexte, l’environnement spatial (sous les angles thermique, mécanique, électrisant et chimique) est étudié d’une façon détaillée. Plusieurs figures et tableaux accompagnent l’exposé. Le chapitre est complété par une bibliographie.

La troisième partie, composée par plusieurs auteurs sous la direction de Georges Otrio et Guy Cerutti-Maori, présente les instruments optiques mis en œuvre. Intitulé Instruments d’observation de la Terre opérant dans le spectre solaire, ce chapitre est le plus volumineux. L’introduction présente deux grandes familles d’instruments embarqués sur un satellite (ou plusieurs coordonnés) : les instruments optiques et les instruments radiofréquences, ces instruments pouvant être du type actif ou du type passif. Un tableau affiche les neuf domaines des instruments optiques et leurs principales applications (page 140). Le contenu de ce chapitre, éminemment technique, étudie ces domaines (exemples) : très haute résolution spatiale (mission Pléiades), haute résolution spatiale (mission HRG/Spot 5), imageurs à très grand champ (missions Végétation, Parasol, GOCI), spectro-imageurs (missions ENVISAT / MIRIS, OLCI). Un très grand nombre de figures et tableaux accompagnent l’exposé. Une bibliographie de plusieurs pages complète ce chapitre.

Référence

Otrio, Georges; Cerutti-Maori, Guy; dir. – Les instruments optiques d’observation de la Terre. – Préface de Roger-Maurice Bonnet. – Londres (Royaume-Uni), ISTE Editions, 2015. – 354 p. – (Collection instrumentation et mesure). – ISBN 978-1-7840-5067-2. – [Citations : Introduction, pp. 27, 28]. – BAnQ : 522.2 I5993 2015.

Image

La Station spatiale internationale (ASC) – Source (8 septembre 2009) : NASA. – Une image de la SSI figure sur la page de couverture du livre.

Sur la Toile

Earth Online (ESA)

Astronomie et astrophysique

Livre numérique
Ce livre contient deux types de ressources : un répertoire de sites documentaires et un recueil de recensions de livres scientifiques.

Le répertoire de sites compte six parties : Actualités, Observatoires terrestres, Télescopes spatiaux, Atlas et bases de données, Ressources éducatives, Vocabulaire. La première partie référence des sites de nouvelles quotidiennes ou récentes. Les trois suivantes portent notamment sur les instruments des observatoires et télescopes et sur les images et données produites par ces outils scientifiques. La cinquième partie liste des ressources éducatives. La sixième partie regroupe des ressources terminologiques. Sauf exception, les sites référencés sont des sites institutionnels.

Ce répertoire est suivi, dans la septième partie du livre, par des recensions de livres scientifiques portant sur l’astronomie, l’astrophysique et la cosmologie : Recensions de livres spécialisés. Tous les livres recensés ont été publiés au vingt-et-unième siècle. Ils portent sur les connaissances, les découvertes et les enjeux de l’astronomie et de l’astrophysique.

Référence

Astronomie et astrophysique (Claude Trudel, CCDMD)

Les instruments de l’astronomie ancienne

Lorsque, pour mieux les comprendre, on recherche l’origine et les principes des instruments astronomiques anciens, on se frotte inévitablement à l’histoire des idées et à celle des civilisations.

Philippe Dutarte, dans son livre Les instruments de l’astronomie ancienne, de l’Antiquité à la Renaissance, relate l’histoire des plus célèbres instruments astronomiques de l’Antiquité et du Moyen-Âge : la sphère armillaire, les anneaux astronomiques, les astrolabes planisphériques, nautiques et universels, les quadrants, la naviculata, le cadran universel de Regiomontanus, le nocturlabe.

La dimension pédagogique

La table des matières, la préface, l’avant-propos et les remerciements de l’auteur précèdent le chapitre initial dédié au Traité de la Sphère écrit par Jean de Sacrobosco vers 1230-1231.

La préface d’Ahmed Djebbar, professeur d’histoire des mathématiques, Université des sciences et des technologies de Lille, résume l’ouvrage d’une façon admirable.

L’auteur, dans son avant-propos, souligne la démarche pédagogique utilisée par une équipe de professeurs auprès d’élèves du Lycée Édouard-Branly depuis nombre d’années : « Nos élèves, qui construisent ces instruments [anciens] avec des moyens technologiques modernes, sont amenés à de fréquents allers-retours entre théorie et pratique, investissant les domaines variés du savoir, habituellement cloisonnés dans chacune des disciplines scolaires. […] C’est cette expérience professionnelle que nous mettrons au service de cet ouvrage. »

Innovations technologiques et contexte culturel

Chacun de ces instruments est décrit d’après des auteurs contemporains : les documents de première source sont abondamment cités. Les biographies de ces savants, ainsi que de nombreuses illustrations de leur époque respectivement, accompagnent l’exposé.

Des encadrés mathématiques de plusieurs pages complètent les chapitres : Épicycles et épicycloïdes, Deux problèmes résolus par la sphère armillaire, Construction de la graduation de l’axe du Monde dans l’anneau d’Oughtred, Calcul de l’araignée et d’un tympan d’astrolabe, Détermination de la latitude à partir de la hauteur du Soleil, Calcul de correction du « règlement de la Polaire », Principe et construction du quadrant ancien, Arc de l’obliquité de l’écliptique, L’analemme d’Hipparque et de Ptolémée / Justification de la formule.

Des photos d’instruments fabriqués par des élèves du Lycée Édouard-Branly (Créteil) sont insérées dans le volume : Anneau astronomique (p. 94), Astrolabe (p. 110), Cadran de Regiomontanus (p. 247), Nocturlabe (p. 263). Des dessins de Gérard Delaforge, collègue de l’auteur, sont aussi insérés dans le livre : Araignée contemporaine (p. 160), Tympan pour la latitude de Paris (p. 162), Tracé d’un cadran de Regiomontanus (p. 249), Matrice de nocturlabe (p. 280).

Un livre d’une grande richesse historique, documentaire, scientifique et pédagogique.

Référence

Dutarte, Philippe. – Les instruments de l’astronomie ancienne, de l’Antiquité à la Renaissance. – Préface d’Ahmed Djebbar. – Paris : Vuibert, 2006. – viii, 294 p. – ISBN 978-2-7117-7164-4. – [Citations : Avant-propos, p. 2]. – BAnQ : 522.209 D975i 2006.

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Situs Terrae Circulis Coelestibus Circundatea (Situation de la Terre circonscrite par les cercles célestes) – (réimpression en 1708, atlas édité en 1660) – Stanford University Libraries. – [Cette planche de l’atlas céleste Harmonia Macrocosmica d’Andreas Cellarius est reproduite à la page 26 du livre de Philippe Dutarte].

Sur la Toile

Le dernier chapitre du livre présente des instruments astronomiques exposés dans ces musées :

France

Musée des Arts et Métiers (Paris)
Institut du monde arabe (Paris)
Musée du Louvre (Paris)
Musée national de la Marine (Paris)
Observatoire de Paris
Musée national de la Renaissance (Écouen)
Musée de l’optique (Biesheim)

Suisse

Musée d’histoire des sciences (Genève)

Italie

Museo Galileo (Florence)
Museo Poldi Pezzoli (Milan)

Angleterre

History of Science Museum (Oxford)
Science Museum (Londres)
Royal Museums Greenwich (Londres)
Whipple Museum of the History of Science (Cambridge)

Allemagne

Germanisches Nationalmuseum (Nuremberg)
Staatliche Kunstsammlungen (Dresde)
Deutsche Museum (Munich)

Belgique

Musée Plantin-Moretus (Anvers)

Pays-Bas

Rijksmuseum Boerhaave (Leyde)
National Maritime Museum (Amsterdam)

République tchèque

Národní technické muzeum (Prague)

États-Unis d’Amérique

Alder Planetarium (Chicago)

Photographier le ciel avec son cellulaire

Lorsque l’on regarde le ciel, on ne voit rien du temps présent. On observe toujours le passé de notre Univers et plus on regarde loin, plus on remonte dans le temps.

Cette observation est tirée du chapitre initial du livre Photographier le ciel avec un smartphone, un guide d’initiation composé par Patrick Lécureuil. L’ouvrage compte un avant-propos, sept chapitres, un glossaire et une bibliographie (livres, applications, sites).

Le chapitre initial constitue une introduction à l’astronomie. D’une façon succinite, mais claire, l’auteur présente l’histoire et la structure de l’Univers : chronologie (tableau), galaxies, Soleil, distances, types et évolution des étoiles (diagramme). Comme dans les autres chapitres, de nombreuses photos légendées illustrent les propos de l’auteur.

Le chapitre 2 présente les astres qui peuvent être vus à l’œil nu, compte tenu des conditions atmosphériques, du lieu et du moment d’observation : planètes, Lune, Voie lactée, objets profonds au-delà du Système solaire (amas d’étoiles, nébuleuses, galaxies), étoiles filantes; et avions, satellites, Station orbitale internationale. Les changements du ciel (cartes du ciel) et la luminosité des étoiles (tableau) font l’objet d’explications spécifiques.

Le chapitre 3 explique quelques notions en photographie et des recommandations pour la photographie de nuit avec un cellulaire : objectif, focale et ouverture; sensibilité; temps d’exposition; bruit et signal, lissage.

Le chapitre 4 détaille les caractéristiques les plus souhaitables pour l’astrophotographie avec un téléphone intelligent : capteur (dimensions, taille, nombre de photosites), format (RAW plutôt que JPEG), sensibilité au rouge et à l’infrarouge (donnée importante pour la photo de nébuleuses). Un tableau synthèse présente les recommandations de l’auteur.

Le chapitre 5 insiste sur l’importance d’un trépied et d’un adaptateur pour fixer le cellulaire sur le trépied. Plusieurs applications pratiques sont ensuite suggérées : Stellarium, Carte du Ciel, Star Walk 2, Daff Lune, ISS Detector (Station orbitale internationale); AstroCam, DeepSkyCamera, NightCap Camera.

Le chapitre 6 est le plus volumineux : Photographier le ciel. Avant d’aborder les sujets à photographier, l’auteur indique comment régler son cellulaire en tenant compte de certains désagréments (pollution lumineuse, satellites, avions et nuages).

Les sujets à photographier : levers et couchers du Soleil, rencontres planétaires, Lune, constellations (cartes du ciel et des constellations téléchargeables; utilisation du gratuiciel Sequator), Voie lactée, étoiles filantes (tableau sur les principaux essaims de météores), filés d’étoiles et circumpolaires, paysages sous les étoiles (utilisation du gratuiciel ICE), aurores boréales.

Ces sujets sont présentés sous quatre volets : description et contexte, prise de vue, exemples de photos légendées, tableau synthèse (mode, format d’image, objectifs, sensibilité, temps d’exposition, accessoires, techniques).

Le chapitre 7 explique comment traiter ses images prises au format RAW avec le gratuiciel Darktable.

Un livre remarquable à plusieurs égards : contenu didactique, mise en page, structure du livre, images exemplaires, papier glacé, format pratique.

Référence

Lécureuil, Patrick. – Photographier le ciel avec un smartphone. Guide d’initiation. – Louvain-la-Neuve (Belgique) : De Boeck Supérieur, 2024. – 128 p. – ISBN 978-2-8073-5915-4. – [Citation : p. 15].

Image

Lune en plein jour et Stade olympique.
Photo prise depuis le Jardin botanique de Montréal.
© 2018, Claude Trudel, Le monde en images, CCDMD.

Sur la Toile

L’Appel des étoiles (Site de l’auteur)
Entre Ciel et Terre (Site de l’auteur)
Patrick Lécureuil (Biographie)