astronomie, météorologie

Samedi 11 septembre 2010 6 11 /09 /Sep /2010 10:30

- Définition de l'épicycloide,

 

Math,

- Courbe décrite par un point d'une courbe mobile,

qui roule sans glisser sur une courbe fixe.

Courbe décrite par un point d'un cercle mobile,

roulant sans glisser sur un cercle fixe,

et qui peut être soit intérieur,

soit extérieur au cercle mobile.

 

 

Hipparque


La théorie des épicycles (1)

Hipparque (-161 à à -121)

Avec Hipparque, on en revient au système traditionnel,

le géocentrisme. N'empêche que la progression continue.

  • Il découvre :
    • le mécanisme des saisons dû à la rotation de la terre?
    •  et à l'inclinaison de 23°27' de son axe sur l'orbite.
    • la précession des équinoxes?
    •  due à cet axe qui tourne en 26 000 ans.
  • (Il y a 3000 ans le pôle nord était pointé,

    vers Alpha du Dragon alors qu'il est,

    maintenant orienté vers l'étoile polaire.)

  • Afin de justifier le mouvement apparemment,
  •  irrégulier de certains astres,
  •  il imaginera la théorie des épicycles,
  •  théorie qui sera surtout développée par Ptolémée.

Précession des équinoxes :

Mouvement que décrit l'axe d'un gyroscope,

soumis à un couple de forces,

tendant à modifier sa direction.

En astronomie, la précession des équinoxes,

est un phénomène résultant des attractions,

de la Lune et du Soleil sur la Terre,

et consistant en un mouvement très lent,

autour d'une normale au plan de l'écliptique,

de l'axe de rotation de la Terre,

lequel " dessine " ainsi un cône de révolution,

de demi-angle au sommet égal à 23°27' ;

ce mouvement est rétrograde,

uniforme, et sa période est de 26 000 ans.

 

Découvert par Hipparque, en 128 av. J.-C.,

ce phénomène a été étudié au XVIIIe siècle,

par James Bradley, à Greenwich ;

elui-ci a mis en évidence que,

au mouvement séculaire de précession,

s'ajoute un mouvement périodique de nutation.

Il fallut attendre Isaac Newton,

pour obtenir l'explication,

mécanique de la précession :

la Terre n'étant pas une sphère parfaite, -

son diamètre au niveau des pôles,

ayant quelque 38 km de moins,

que son diamètre à l'équateur -,

l'attraction exercée par la Lune et le Soleil,

provoque ce mouvement de précession,

comparable à celui d'une toupie,

subissant l'action de la pesanteur.

Bien que de masse plus faible que le Soleil,

la Lune joue un rôle,

important dans ce mouvement,

car elle est très proche de la Terre.

De plus, l'orbite de la Lune,

étant légèrement inclinée,

par rapport au plan de l'écliptique,

et ne restant pas fixe par rapport,

à la Terre et à ce plan,

il existe des fluctuations dans,

le mouvement de précession de l'axe de la Terre,

- c'est le mouvement de nutation,

découvert par Bradley,

de période égale à 18,6 années.

 

Ptolémée


La théorie des épicycles (2)

Ptolémée (+90 à +168)

Le point culminant de l'astronomie grecque antique,

fut atteint avec Ptolémée d'Alexandrie,

dont la théorie restera un véritable dogme,

jusqu'à l'époque de Copernic et Kepler.

Son grand mérite est d'avoir tenté d'expliquer,

le mouvement apparent des planètes.

Certains historiens modernes mettent en doute,

actuellement la sincérité même de Ptolémée,

et lui reprochent d'avoir fabriqué de toutes pièces,

de fausses observations pour,

appuyer et prouver sa théorie des épicycles.

 

Les Anciens se demandaient pourquoi,

les planètes n'obéissaient pas aux lois,

du mouvement général des étoiles :

tantôt les planètes sont plus lentes,

tantôt elles sont plus rapides,

et décrivent même parfois des boucles.

 

 

Reprenant le système des épicycles,

déjà suggéré par Hipparque,

Ptolémée le généralisera :

une planète tourne selon un cercle appelé épicycle,

autour d'un centre immatériel qui,

lui-même tourne autour de la terre selon,

une trajectoire circulaire nommée "déférent".

 

Auteur d'une oeuvre prolifique et féconde,

qui embrasse les divers domaines,

de la science mathématique,

Claude Ptolémée est surtout connu,

pour l'ouvrage en treize livres,

qui expose son système du monde :

la Grande Syntaxe ou, d'après l'arabe, l'Almageste.

Avec lui s'imposent des conceptions géocentriques,

qui, tout en étant dès l'Antiquité,

en opposition avec les premières théories héliocentriques,

seront le fondement de toute l'astronomie occidentale,

jusqu'à la révolution copernicienne, au XVIe siècle.

Outre d'abondants calculs astronomiques,

et études trigonométriques,

Ptolémée fait oeuvre d'ingénieur,

mettant au point divers instruments d'observation,

dont un astrolabe très perfectionné.

En tant que géographe,

il a publié un ouvrage en huit livres,

connu sous le nom de Géographie de Ptolémée,

et qui définit une méthode pour,

réaliser une cartographie de la Terre.

 

Comme ce système ne rendait,

qu'imparfaitement compte du mouvement,

réel des planètes,

les savants le complétèrent,

au cours des siècles en imaginant,

jusqu'à une quarantaine d'épicycles par astre.

 

Machine d'Anticythère


La théorie des épicycles (3)

Une énigme : la "machine d'Anticythère"

200 ans avant Ptolémée, la machine d'Anticythère,

était-elle construite sur le principe des épicycles ?

En I900, au moment de Pâques,

des pêcheurs d'éponges furent contraints,

par une tempête de jeter l'ancre,

à l'abri d'une petite île, Anticythère,

située au sud-est de Cythère,

entre le Péloponnèse et la Crète.

Là par 60 mètres de fond, ils découvrirent,

l'épave d'un navire de l'Antiquité,

démantelé et presque entièrement,

recouvert par le dépôt calcaire,

de deux millénaires de vase marine.

La trouvaille fit grand bruit mais,

la profondeur était trop importante,

pour les techniques de plongée de l'époque.

Le site fut abandonné en septembre I901,

par les archéologues grecs,

après qu'il en eut été ramené des fragments,

de statues de marbre, des statuettes de bronze,

et divers objets d'art hellénistiques.

Huit mois plus tard, au Musée d'Athènes,

Valerios Staïs, un archéologue,

fit en examinant ces fragments,

une surprenante constatation :

plusieurs morceaux d'un mécanisme,

fait d'une vingtaine de roues dentées...

Un très long et difficile travail de nettoyage,

et de restauration partielle a abouti en I955,

à dégager l'essentiel et faire apparaître,

une partie des graduations,

et des inscriptions astronomiques,

que porte ce , mécanisme d'Anticythère. ...

La forme des caractères grecs a permis,

de le dater du dernier siècle avant notre ère,

: en gros entre 100 et 50 avant J.-C.

L'intérêt d'une datation exacte est évident :

cette machine à calculer à rouages,

est absolument unique dans les annales,

de l'archéologie grecque.

Qui plus est, jamais aucune relation antique,

n'a fait état d'un mécanisme astronomique quelconque.

Or cet assemblage manifestement très complexe,

de roues dentées évoque une machine à calculer,

des positions et des levers ou couchers d'astres.

Sa structure même et les graduations qu'il porte,

sont nécessairement fonction,

de la date de sa conception.

Ainsi, afin de dater avec davantage de précision,

une expédition de la Calypso fut-elle,

consacrée à une exploration scientifique en 1976.

Ce qui a permis d'ajouter,

de nouveaux trésors archéologiques,

à la collection réunie au début du siècle,

au Musée d'Athènes.

Il résulte de ces nouveaux travaux,

et surtout des monnaies retrouvées,

incluses dans des gangues calcaires,

que le bateau était romain,

et qu'il transportait à Rome,

le trésor artistique de la ville,

de Pergame (en Asie mineure,

l'actuelle Bergama en Turquie),

au titre de butin.

La ville s'était rebellée,

et l'armée romaine venait de la détruire et la piller.

En route de Pergame à Rome,

le navire vint se perdre sur les côtes d'Anticythère,

sans doute coulé par une des terribles tempêtes,

qui sévissent quelquefois,

sur ces régions de la mer Égée.

Et c'était en 86 ! La date tant recherchée est enfin établie.

Le mécanisme d'Anticythère date bien,

des premières années du dernier siècle avant notre ère,

comme l'avait établi il y a vingt ans,

Derek J. de Solla Price (Scientific American, 1957).

Rappelons qu'à cette époque,

le système héliocentrique d'Aristarque de Samos,

avait déjà deux siècles mais n'avait pu s'imposer,

parce que contraire à la volonté des dieux,

selon les dires de Plutarque.

En revanche, le système géocentrique,

à base d'épicycloïdes d'Hipparque était seul adopté,

avec la notation sexagésimale,

importée des astronomes babyloniens.

L'astronomie grecque végétait,

réfugiée à Alexandrie.

Deux cent ans plus tard, l'Égyptien Ptolémée,

enracinait cette théorie,

pour encore un millénaire de plus.

Reste à savoir quel était l'objet exact de ce mécanisme.

Les inscriptions mentionnent,

*le Soleil, la Lune, Vénus,

et le zodiaque est nettement dessiné.

En outre les nombres 76, 19 et 223 sont gravés ;

or ils représentent respectivement,

les 76 ans du cycle callipique lunaire ( 4 x 19 ),

le cycle métonique lunaire de 19 ans,

et le cycle d'éclipses lunaires de 223 mois lunaires.

C'était donc bien une machine à calculer analogique,

permettant de retrouver les phases solaires et lunaires.

Mais sur quel principe ?

Les roues dentées qui s'engrènent les unes dans les autres,

évoquent irrésistiblement les systèmes d'épicycles,

des mouvements géocentriques,

du Soleil, de la Lune, de Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne ?

La question reste encore posée.

Mais on sait d'ores et déjà que l'astronomie,

et les mathématiques de l'antiquité grecque,

en savaient autrement plus que nous le disent,

les écrits si fragmentaires qui ont pu franchir,

plus de deux millénaires,

après combien de vicissitudes !

 

 

 

 

 

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Par Franck - Publié dans : astronomie, météorologie
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Lundi 11 janvier 2010 1 11 /01 /Jan /2010 14:44

Astéroïde

L’astéroïde géocroiseur 433 Éros où s’est posée la sonde NEAR Shoemaker.

Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une comète, tourne autour du Soleil sur une orbite faiblement elliptique (cf. lois de Kepler). Les astéroïdes font partie du système solaire et ne sont pas les satellites d’une planète.

On suppose que les astéroïdes sont des restes du disque protoplanétaire qui ne se sont pas regroupés en planètes pendant sa formation.

On appelle astéroïde le corps céleste dans l’espace et météorite lorsqu’il s’écrase sur la Terre.


Observation à l'œil nu 

Quoique l’on ait maintenant réussi à identifier, au 6 janvier 2007, 362 447 astéroïdes, ceux-ci sont presque impossibles à observer à l’œil nu. Ils sont bien plus petits que les planètes et très peu lumineux. L’astéroïde 4 Vesta en est l’exception puisque c’est le seul qu’il soit parfois possible d’observer sans appareil optique. Sa luminosité n’étant toutefois pas très grande, il faut donc savoir où poser le regard.

Un astéroïde ressemble plus ou moins à une étoile qui brille dans le ciel nocturne. Le meilleur moyen pour partir à la chasse aux astéroïdes avec ses jumelles ou son télescope est d’observer le fond étoilé plusieurs nuits d’affilée et de détecter les points lumineux qui se déplacent par rapport au fond, qui, lui, paraît stable. Certains catalogues répertorient la position des astéroïdes et il est alors plus facile de pointer le télescope au bon endroit.

Premières découvertes 

L’astéroïde 1 Cérès vu par le télescope spatial Hubble.

L’étude des astéroïdes fut longtemps délaissée par les astronomes. Nous les connaissons depuis maintenant plus de deux cents ans, mais ils étaient considérés comme les rebuts du système solaire[réf. nécessaire]. On sait maintenant que les astéroïdes sont une clé importante de la compréhension de la formation du système solaire et c’est pour cette raison que les astronomes montrent un plus grand intérêt envers ces objets.

Le premier astéroïde fut découvert tout à fait par hasard par Giuseppe Piazzi, directeur, à l’époque, de l’observatoire de Palerme, en Sicile. La veille du jour de l’an 1801, ce dernier observait la constellation du Taureau, lorsqu’il aperçut un objet non identifié se déplaçant très lentement sur le fond étoilé. Il suivit le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Son collègue, Carl Friedrich Gauss, utilisa ces observations pour déterminer la distance exacte de cet objet inconnu à la Terre. Ses calculs placèrent l’astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomma Cérès, du nom de la déesse romaine qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps, et qui était également la déesse protectrice de la Sicile.

Tout cela était très surprenant car auparavant, en 1766, le physicien, astronome et biologiste prussien Johann Daniel Titius avait prédit l’existence d’une planète sur cette orbite en vertu de la loi de Titius-Bode.

Entre 1802 et 1807, trois autres objets furent découverts : Pallas, Junon et Vesta. Ces quatre corps furent alors considérés comme des planètes à part entière. Puis les recherches furent abandonnées jusqu’à la découverte d’Astrée par Karl Ludwig Hencke en 1845. En juillet 1868, cent astéroïdes étaient connus. La millième découverte homologuée eut lieu en novembre 1921 (969 Leocadia) et la dix-millième en octobre 1989 ((21030) 1989 TZ11). En règle générale, l’ordre des dates de découvertes ne correspond pas à l’ordre de numérotation des astéroïdes, car l’octroi d’un numéro dépend de l’établissement d’une orbite fiable.

Méthodes de détection 

Jusqu’en 1998, les astéroïdes étaient découverts à l’aide d’un processus en quatre étapes :

  1. Tout d’abord, une région du ciel était photographiée à l’aide d’un télescope à large champ. Des paires de photographies étaient prises à intervalles réguliers – typiquement une heure – et ce, sur une durée de plusieurs jours ;
  2. deuxièmement, deux films de la même région sont observés dans un stéréoscope. Tout corps en orbite autour du Soleil aura alors bougé légèrement. Dans le stéréoscope, l’image de ce corps apparaîtra alors comme flottant légèrement sur le fond des étoiles ;
  3. troisièmement, une fois qu’un objet se déplaçant a été identifié, sa position était mesurée précisément en utilisant un microscope, la position étant mesurée relativement à celle d’une étoile connue.
    Note : ces trois premières étapes ne constituent pas une découverte d’un astéroïde : l’observateur n’a trouvé qu’une apparition.
  4. l’étape finale de la découverte était d’envoyer la position et l’heure de la découverte à Brian G. Marsden du Minor Planet Center qui, à l’aide de programmes informatiques, calcule si cette apparition est reliée à d’autres apparitions sur la même orbite. Si c’est le cas, l’observateur de l’apparition finale est déclaré le découvreur et obtient l’honneur de nommer l’astéroïde. Le nom proposé doit néanmoins être approuvé par l’Union astronomique internationale.

Depuis 1998, la plupart des astéroïdes sont découverts à l’aide de systèmes automatisés qui comprennent des caméras CCD et des ordinateurs reliés directement aux télescopes. Voici quelques-unes des équipes utilisant de tels systèmes :

  • l’équipe du Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) ;
  • l’équipe du Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT) ;
  • Spacewatch ;
  • l’équipe du Lowell Observatory Near-Earth Object Search (LONEOS) ;
  • le Catalina Sky Survey ;
  • l’association japonaise de surveillance spatiale ;
  • l’Asiago DLR Asteroid Survey.

Le système LINEAR avait découvert, à lui seul, plus de 93 000 astéroïdes en mars 2008.

Inventaire 

Au 7 mai 2009, le Minor Planet Center dénombre 215 098 astéroïdes numérotés, dont 15 190 nommés, et 238 393 astéroïdes non numérotés ; soit un total de 453 491 orbites connues.

Dénomination 

Article détaillé : Désignation des astéroïdes.

Le Minor Planet Center est chargé de la gestion de la désignation des astéroïdes. Quand l’orbite d’un astéroïde est confirmée, l’apparition reçoit une désignation, constituée de l’année de découverte, d’un code de deux lettres représentant la semaine de découverte, et d’un numéro si plus d’une découverte a eu lieu dans cette semaine (exemple : 1998 FJ74). Il reçoit aussi un numéro permanent (exemple : (26308) 1998 SM165), puis parfois, et plus tard, un nom (exemple : 1 Cérès). Les premiers ont reçu les noms de personnages de la mythologie grecque ou romaine, puis suite à leur épuisement, on en a utilisé d’autres, comme les noms de personnages célèbres ou des épouses du découvreur ou même de personnages de séries télévisées et de desserts favoris. Ces dernières années, le rythme de découverte d’astéroïde est tel que les astéroïdes sans noms sont majoritaires. Quelques groupes d’astéroïdes ont des noms ayant un thème commun. Par exemple, les Centaures sont nommés d’après les Centaures de la mythologie et les Troyens sont nommés d’après les héros de la Guerre de Troie. En mars 2008, sur 181 699 astéroïdes numérotés, le dernier nommé était Lambertini, et le premier astéroïde sans nom était en 1974 FV1.

Exploration des astéroïdes 

L’astéroïde Éros survolé par la sonde Near, le 19 septembre 2000.

Les premières images rapprochées d’un astéroïde sont l’œuvre de la sonde Galileo envoyée vers 951 Gaspra et 243 Ida en 1991.

La sonde NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker) fut lancée le 17 février 1996 par la NASA dans le but d’étudier en détails l’un des plus gros astéroïdes géocroiseurs : 433 Éros. Après avoir établi une cartographie complète de la surface de 433 Éros entre avril et octobre 2000, et bien que cela n’était pas prévu au départ de sa mission, la sonde NEAR Shoemaker s’est finalement posée sur l’astéroïde le 12 février 2001 sans subir de dommages. Le dernier signal de la sonde a été reçu le 28 février 2001.

En 2003, la JAXA a lancé une sonde baptisée Hayabusa vers l’astéroïde Itokawa, avec pour objectif de s’y poser en douceur et d’en prélever des échantillons. Malgré plusieurs pannes et incidents, la sonde est actuellement (août 2009) sur le chemin du retour vers la Terre, sans que l’on sache toutefois avec certitude si elle contient effectivement des échantillons d’Itokawa.

Principaux groupements 

Ceinture principale

La ceinture dite principale ou « jovio-martienne », entre les orbites de Mars et Jupiter, distante de deux à quatre unités astronomiques du Soleil, est le principal groupement : plus de 20 000 objets y ont été répertoriés à ce jour. L’influence du champ gravitationnel de Jupiter les a empêché de former une planète. Cette influence de Jupiter est également à l’origine des lacunes de Kirkwood qui sont des orbites vidées par le phénomène de résonance orbitale.

Troyens 

Les astéroïdes troyens forment le deuxième groupe le plus important (2 075 au 2 novembre 2006).

Ils sont situés sur l’orbite d’une autre planète, aux deux points de Lagrange, L4 et L5.

La quasi-totalité des Troyens sont sur l’orbite de Jupiter. Seules deux autres planètes possèdent quelques troyens, Mars : un seul de confirmé et Neptune, quatre. Les autres planètes ne semblent pas en posséder sans doute en raison de l’influence soit du Soleil, soit des planètes voisines susceptible de perturber les points de Lagrange.

Géocroiseurs

Les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes dont l’orbite est relativement proche de celle de la Terre. Les Amors, dont 433 Éros fait partie, les Atens et les Apollos en sont les principaux groupes.

Seuls les Atens et les Apollos croisent l’orbite de la Terre et l’intérêt grandissant qu’on leur porte est lié à la crainte de les voir entrer en collision avec celle-ci. Ces croiseurs sont appelés ECA Earth-Crossing Asteroids ou NEO Near Earth Objects en anglais.

L’agence spatiale européenne (ESA) a entamé en 2004 un projet à long terme de protection de la Terre contre les géocroiseurs. Voir Services publics dans le monde.

Ceinture de Kuiper 

Au 2 novembre 2006, 1 016 objets transneptuniens sont dénombrés par le Minor Planet Center, auxquels il faut ajouter certains objets épars. Potentiellement la ceinture de Kuiper semble bien être la plus grande concentration de petits corps du système solaire.

Le premier membre découvert de cette ceinture est (15760) 1992 QB1 en 1992, classé par la suite dans la catégorie des cubewanos ou objets classiques de la ceinture de Kuiper. La découverte de ce corps attira l’attention des astronomes sur les objets transneptuniens.

Certains des membres de la ceinture de Kuiper sont de tailles comparables à Pluton ou sa lune Charon.

Le plus grand identifié jusqu’à aujourd’hui est (136199) Éris, qui atteint 2 400 km de diamètre, soit une centaine de kilomètres de plus que le diamètre de Pluton. Les débats portent donc désormais sur la démarcation entre les gros objets et les planètes du système solaire. Ainsi, en août 2006, l’Union astronomique internationale décide de créer le statut de planète naine, aussitôt décerné à Pluton qui perd celui de planète, à (136199) Éris, objets de la ceinture de Kuiper et à (1) Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture principale. D’autres objets de la ceinture de Kuiper sont candidats à ce nouveau statut.

Par ailleurs, cette ceinture est la source de près de la moitié des comètes qui sillonnent le système solaire.

Centaures 

Les Centaures sont un groupe d’astéroïdes qui naviguent autour du Soleil entre les orbites des planètes géantes. Le premier qui fut découvert est 2060 Chiron, en 1977. On suppose généralement que ce sont des astéroïdes ou des comètes qui ont été éjectés de leurs propres orbites.

Astéroïdes ou planètes ? 

Les avancées techniques aidant, dès 1980, le nombre d’objets découverts augmenta considérablement et des corps très massifs, de la taille de Pluton, alors considérée comme une planète, furent observés. Les scientifiques en vinrent alors à se demander comment différencier une planète d’un gros astéroïde.

Rappelons aussi que, selon la théorie de Laplace (astronome en 1796), les planètes et le Soleil seraient nées simultanément d’un nuage de gaz et de poussières en rotation. Issus de ce nuage, une multitude de planétoïdes seraient le résultat d’une histoire mouvementée, caractérisée par une succession de processus antinomiques d’accrétion et de collisions. Astéroïdes et planètes ayant été formés à partir de la même matrice protoplanétaire, on peut se demander sur quels critères physiques s’appuyer pour les différencier. La très grande majorité des astéroïdes est de forme très irrégulière, ce qui contraste avec les formes quasi-sphériques des planètes ; cependant, les très gros astéroïdes, tels Cérès, sont également quasi-sphériques. La nature de la surface n’entre pas non plus en compte dans la différenciation. La différenciation se fait essentiellement par la taille :

Un astéroïde se définit implicitement comme un corps n’excédant pas 1 000 km de diamètre et gravitant autour du Soleil. Ce diamètre correspond approximativement à celui de Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture principale.

Toutefois, de nouveaux objets découverts ont défrayé la chronique : (20000) Varuna, (28978) Ixion, (50000) Quaoar, (90377) Sedna, (90482) Orcus et (136199) Éris. Détectés soit sur des orbites similaires à Pluton, soit au-delà, ces objets ont des tailles comprises entre 1 300 km et 2 600 km et se situent à la frontière entre planètes et astéroïdes.

En août 2006, l’Union astronomique internationale, a revu la notion de planète et défini une nouvelle classe d’objets, les planètes naines. Ainsi, Pluton, Éris et Cérès furent classés dans la catégorie « planète naine », bien que Cérès continue à être également considérée comme un astéroïde.

Classification selon leur composition 

253 Mathilde, de classe C.
951 Gaspra, de classe S.

Les astéroïdes sont classés d’après leur spectre optique, qui correspond à la composition de leur surface. Il faut noter, cependant, que certains types sont plus facilement détectables que d’autres. Ainsi, ce n’est pas parce que la proportion d’astéroïdes d’un type donné est plus importante qu’ils sont effectivement plus nombreux :

Type C 
Cette catégorie regroupe 75 % des astéroïdes connus, de type carboné. Ces astéroïdes sont très sombres (coefficient d’albédo autour de 0,03) et similaires aux météorites chondrites carbonées. Leur composition chimique est proche de celle du Soleil, excepté pour l’hydrogène, l’hélium et d’autres gaz volatils. Leur spectre est plutôt bleu et plat.
Type S 
Cette catégorie regroupe 17 % des astéroïdes, de type silicique. Ils sont assez brillants (albédo 0,10 à 0,22). Ils sont riches en métal (fer, nickel et magnésium principalement). Leur spectre se situe vers le rouge, similaire à celui des météorites sidérolithes.
Type M 
Cette catégorie inclut la plupart des autres astéroïdes, de type métallique. Ils sont faits d’alliage fer-nickel et brillants (albédo 0,10 à 0,18).

Il y a un certain nombre de types plus rares, nombre qui augmente au gré des nouvelles découvertes :

  • type E, pour enstatite,
  • type R, pour rouge,
  • type V, pour 4 Vesta (on suppose que ce sont des fragments de ce plus gros représentant).

Voir aussi classification spectrale des astéroïdes.

Astéroïdes notables 

Numéro Nom Diamètre (km) Date de découverte Commentaire
87 Sylvia 260,9 16 mai 1866 Premier système triple d’astéroïdes
243 Ida 56×24×21 29 septembre 1884 Visité par Galileo
  S/1993 (243) 1 Dactyl 1,4 28 août 1993 Lune d’Ida
253 Mathilde 66×48×46 12 novembre 1885 Visité par NEAR Shoemaker
433 Éros 13×13×33 13 août 1898 Visité par NEAR Shoemaker, il est le premier géocroiseur à avoir été découvert
624 Hector 105 10 février 1907 Plus grand astéroïde troyen Jovien découvert
951 Gaspra 19×12×11 30 juillet 1916 Visité par Galileo
2060 Chiron 200 18 octobre 1977 1er Centaure découvert
3753 Cruithne 5 10 octobre 1986 Orbite particulière co-orbitale avec la Terre
4179 Toutatis 4,5×2,4×1,9 4 janvier 1989 Croisa de près la Terre en 2004
4769 Castalia 1,8×0,8 9 août 1989 Premier astéroïde dont on a eu une image radar
5261 Eurêka   20 juin 1990 Premier astéroïde Troyen martien découvert (point L5)

Les risques d'impacts avec la Terre 

Impact (vue d’artiste, Don Davis).

Lorsqu’un astéroïde ou un fragment d’astéroïde pénètre dans l’atmosphère de la Terre, les frottements avec cette dernière provoquent sa combustion. Si l’objet est assez volumineux, cette combustion n’est pas complète et il percute alors la surface de la Terre. On le nomme alors météorite.

À ce jour (2010), plus de 5 400 astéroïdes et comètes ont été détectés dans un rayon de 195 millions de kilomètres autour du Soleil, assez près de notre planète pour que les astronomes les classent dans la catégorie des objets proches de la terre (Near Earth Objects, NEO) ou géocroiseurs. Ceux qui mesurent plus de 140 m de large et passent à moins de 7,4 millions de kilomètres de l’orbite de la Terre sont considérés comme potentiellement dangereux. Au 30 avril 2008, les astronomes avaient catalogué plus de 900 corps célestes de ce type, dont (99942) Apophis, un astéroïde qui passera à 32 000 km de la terre en 2029. La probabilité qu’un de ces objets potentiellement dangereux entre en collision avec la Terre est quasi nulle mais des observateurs surveillent constamment leur position — recalculant leur orbite et les risques d’impact qu’ils présentent — et scrutent les régions voisines de l’espace à la recherche de nouvelles menaces.

Risques d'impacts selon la taille 

  • Taille du corps : < 10 m :
Fréquence d’impact : 200 fois par an ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : désintégration dans l’atmosphère.
  • Taille du corps : 10 à 100 m :
Fréquence d’impact : une fois par siècle (exemples connus : Meteor Crater, Arizona, il y a 50 000 ans ; Toungouska, Sibérie, 30 juin 1908) ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : destruction d’une ville, raz-de-marée.
  • Taille du corps : 100 m à 1 km :
Fréquence d’impact : une fois tous les 5 000 à 30 000 ans
Conséquence d’une chute sur la Terre : environ cinq millions à cent millions de morts.
  • Taille du corps : > 5 km :
Fréquence d’impact : une fois tous les 100 millions d’années ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : hiver nucléaire, disparition de l’humanité, catastrophe globale


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Par Franck - Publié dans : astronomie, météorologie
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Dimanche 10 janvier 2010 7 10 /01 /Jan /2010 10:08

 

Le  s e c r e t  des  a u r o r e s  b o r é a l e s

 

1 - INTRODUCTION

Les aurores polaires constituent probablement l’un des plus beaux et plus grands spectacles de la nature. S’agit-il de reflets lumineux sur les glaciers du nord? S’agit-il d’un jeu de brillance des lumières urbaines? S’agit-il d’un phénomène chimique des plus complexes? Chose certaine, c’est la nuit qui se transforme en un brillant rideau de couleurs. Est-ce une fusion du soleil et de la terre,  peut-être.

Imaginez le soleil couché, le calme de la nature puis le ciel noir et étoilé qui devient lumineux, fluorescent et pastel.

Oui, il s`agit  du combat du soleil et de la terre sur écran géant.

Les aurores polaires apparaissent après un long voyage, alors que le vent solaire rentre en collision avec les molécules de l’air de l’atmosphère terrestre pour transférer son énergie en lumière. Si vous avez déjà vu un spectacle boréal, sans aucun doute vous voudrez en voir plus.

Des noms sont associés ..Le mot aurore provient de la mythologie romaine, aurore était le nom donné à la déesse de l’aube. En fait, aurore signifie la lumière qui précède le lever du soleil. Les aurores polaires sont des aurores qui se manifestent aux 2 pôles magnétiques de la terre.

Les aurores boréales sont au pôle nord et les aurores australes sont celles au pôle sud.

Les termes anglais sont : auroras boréalis et northern lights. Pour les Inuits et eskimos, on parlera de arsaniq et des arsaniit, Nordlys en Norvège. Également, on peut parler des déesses de la nuit, de l`aube rouge, de lumière polaire,  des lumières du nord, les couleurs de la nuit et tout près d’ici, on les surnomme les marionnettes à cause de leurs mouvements légendaires. 

Voici  le  secret  des  aurores  polaires.


2 – ORIGINE ET CROYANCE

En 593 avant J.-C., le grec Anaximéne aurait aperçu des nuages de gaz enflammés. Il semble bien que ceci aurait été une aurore polaire. Les taches solaires avaient été remarquées par les astronomes chinois du Xe siècle. Au XVIIe siècle, Galilée aurait été le premier à utiliser l’expression aurore boréale pour nommes ce phénomène, mais il semble qu’il n’en avait pas encore trouvé l’explication. Il avait remarqué les taches solaires (taches sombres plus froides que le reste de la surface solaire, dont le champ magnétique est très élevé). 

 Au cours du XIXe siècle, quelques 27 théories scientifiques ont tenté d’expliquer, sans succès, le phénomène des aurores. Certains astronomes avaient fait une association entre les taches solaires et les aurores qui étaient anormalement intenses. Depuis les 30 dernières années, les instruments de mesure par satellite ont permis de comprendre la relation de cause à effet entre les taches solaires et les aurores. Plus les taches sont nombreuses, plus les aurores deviennent visibles des régions populeuses. Mais on a longtemps cru que les aurores provenaient des reflets de lumière sur les glaciers polaires. Mais on sait maintenant que leur apparition est liée directement au soleil.

Beaucoup de  folklore..Les aurores ont fait fonctionner l’imagination des humains au cours des temps dans les pays nordiques, le folklore regorge de croyances et de légendes. En Europe, on associait les aurores rouges au sang et aux batailles. Les Inuits de l’Alaska voyaient dans les aurores les âmes dansantes de leurs animaux favoris (cerf, phoque, saumon et béluga). Mais aussi comme des menaces, ils allaient même se munir de leur couteau pour les chasser. Les indiens de l’ouest canadien et certains états nordiques américains voyaient des géants amicaux tenant dans leurs mains d’immenses torches pour les éclairer dans leurs sorties nocturnes.

Tout près d’ici, au Nunavik,  les Inuits avaient leurs croyances. Le ciel est un dôme énorme au-dessus de la terre, à travers de nombreux trous, les esprits des morts pouvaient passer vers les régions célestes tant guider par des torches allumées par les esprits déjà au paradis. Les torches étaient les aurores boréales. Les voyageurs en traîneau à chiens qui voyageaient la nuit, quand il y avait de grandes aurores boréales derrière eux qui semblaient les rattraper, ces voyageurs devaient couper un morceau d’oreille de chien et en laissant saigner, on faisait une protection contre une attaque à venir. Si une oreille de chien n’était pas coupée, les Inuits voyageurs risquaient d’être décapités par les aurores.

Pour dissuader les enfants de jouer trop tard dehors, leurs parents leur disaient que les aurores allaient les attraper, leur couper la tête puis qu’elles joueraient au soccer avec leurs têtes. Si l’on siffle très fort, on peut même les faire danser. Encore plus si l’aurore boréales semble furieuse ou menaçante, les Inuits agitaient leur fermeture éclair de leur manteau ou se frottaient les jointures des mains pour les éloigner.

Il était courant aussi que les gens et les enfants, à la vue de grandioses aurores polaires, courraient pour se réfugier à l’abri alors que épeurés.


3 –LA FORMATION DES AURORES POLAIRES

Tout commence avec l’étoile la plus rapprochée de la terre : le soleil. Sa surface est tellement brûlante qu’il s’y forme un vent qui circule sans interruption. Ce vent solaire est assez puissant pour transporter avec lui des particules à travers le système solaire et bien au-delà. Le soleil a donné la clarté et la chaleur à notre terre depuis plus de 5 milliards d’années, en plus il est responsable de ces lumières mystérieuses,  les aurores polaires.

Le vent solaire voyagera entre 2 à 4 jours vers la terre, à des vitesses supersoniques entre 250 km/sec. à 1000 km/sec., en transportant de grandes quantités de particules qui sont calculées en proton/cm3.

Les pôles magnétiques de la terre sont de puissants aimants.  Les pôles magnétiques du nord et du sud jouent un rôle déterminant qui attire les particules du soleil, tout comme la magnétosphère aussi appelée champ magnétique. Il agit comme un bouclier protecteur pour arrêter les puissants vents solaires qui souffleraient l’atmosphère terrestre. Les particules solaires, qui sont des protons, électrons et ions, ainsi ralenties parviendront à contourner et à revenir vers la terre, en y trouvant des brèches dans le champ magnétique. Les particules solaires, réchauffées et excitées, pénètrent dans l’atmosphère pour accomplir une grande destinée.

Les particules solaires heurtent les atomes d’oxygène et d’azote dans la couche supérieure de l’atmosphère (ionosphère), lesquelles deviennent subitement lumineuses. Ce sont donc des collisions chimiques qui causeront les couleurs aurorales.

L’aurore polaire est une apparition dynamique de couleurs lumineuses dans le ciel, comme des coups de pinceau d’artiste pour faire briller et colorer l’air.

Les principales couleurs de l’aurore polaire sont le vert, le rouge et le bleu qui se distinguent à travers une multitude de formes.

Les aurores polaires se produiront à des altitudes de 90 km et au-delà de 1000 km, mais les états d’excitation sont éphémères et ne peuvent durer que quelques secondes, des explosions multicolores alors qu’elles disparaitront par la suite. Voici une partie du secret des aurores polaires.


4 –PROTUBÉRANCE ET FILAMENT

Sur le soleil, les protubérances et filaments sont des poches de plasma denses et froides dans la couronne solaire. Ces gaz, essentiellement de l’hydrogène, sortent de la surface sous forme de colonnes qui s’éloignent de la surface du soleil.  

C’est le champ magnétique intense qui soulève la matière dense des protubérances, qui peuvent s’élever à des altitudes de plusieurs centaines de kilomètres. L’agitation et l’énergie causées forment un vent solaire dans l’espace et assez puissant pour y transporter des particules solaires. 

La vitesse moyenne du vent solaire est d’environ 250 à 300 km/sec. 

Sa densité est d’environ 1 à 3 protons cm3. Ceci est la base élémentaire du phénomène des aurores polaires sur la terre. Ces particules solaires arrivant sur la terre, alimenteront les hautes latitudes en aurores polaires quotidiennement. Voici la première façon que le soleil nous envoie ses particules solaires.

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5 –TROUS CORONAUX

Sur le soleil, des trous coronaux apparaissent dans les secteurs foncés du soleil situés au niveau de l’équateur au-dessus de régions actives. On peut en voir de 1 à 3 reprises par mois. Ce sont des régions isolées et plus froides, du matériel fluide solaire s’échappe sans cesse par des brèches, par un souffle doux comme une rafale. 

Son voyage dans l’espace se fait graduellement, la vitesse du vent solaire passera à 400 à 600 km/sec. et sa densité pourra atteindre 20 à 40 protons cm3. Le voyage va durer 4 à 5 jours pour atteindre la terre.  

Ces trous coronaux donnent assurément de belles aurores polaires pour les latitudes moyennes et possiblement pour les latitudes basses. Ces trous coronaux envoient des quantités suffisantes de particules solaires, pour offrir de grandes aurores polaires dans les latitudes hautes et moyennes et une possibilité pour les basses latitudes. 

 

6 – TACHE SOLAIRE SOLAIRE ET ÉRUPTION SOLAIRES

Sur le soleil, les taches solaires et les éruptions solaires sont les outils même du couronnement grandiose des aurores polaires.  

Les taches solaires est le nom donné à une zone de la photosphère du soleil dont la température est inférieure à celle de son environnement. Les taches solaires apparaissent de ce fait sous la forme de régions sombres.  

Le refroidissement qui provoque la tache est dû à la présence d’un puissant champ magnétique centré sur elle. Elle se trouve isolée de son voisinage avec lequel elle n’a plus d’échange thermique. Une chute de température en regard avec son environnement fait qu’elle apparaît plus sombre. Les taches solaires se produisent parfois de manière isolée ou apparaissent souvent en groupe. 

Les éruptions solaires sont des explosion sur le soleil , produit quand l’énergie stockée au-dessus des taches solaires est soudainement libérée puis une grande et rapide masse de plasma est envoyée dans l’espace. Des milliards de tonnes de matériel voyageront à des vitesses incroyables, transportées par le vent solaire. 

Sa vitesse augmentera à 800 à 1200 km/sec. et sa densité pourra atteindre la centaine de  Protons cm3. Une arrivée sur la terre sera prévue dans les 2 à 3 jours. Ces éruptions solaires sont appelées CME (éjection de masse coronale). 

Les taches solaires sont des pièces rapportées créées par le champ magnétique sur la surface du soleil. Les taches solaires sont des indications visuelles du processus qui envoie des particules chargées dans l’espace (particule = gaz, plasma, électron, proton). Ces particules solaires seront capturées par les pôles magnétiques de la terre et vont créer ainsi les aurores polaires dans les moyennes latitudes et enfin assurément dans les basses latitudes.

Les classes d`éruptions solaire sont classées par ordre d’importance et de puissance (classées selon les rayons X et gamme de longueur d’onde).

Les éruptions de classe A  B  C sont petites et avec peu de conséquence.

Les éruptions de classe M sont moyennes et donnent un rayonnement mineur.

Les éruptions de classe X sont très importantes et spectaculaires. 


7 –LES VENTS SOLAIRES

Le soleil a une surface tellement brûlante, variable et turbulente que des vents solaires s’y forment et circulent sans interruption. Ils sont assez puissants pour transporter les particules du soleil, ce sont les vents solaires.

La composition du vent solaire est principalement composée de gaz, d’électrons, de protons et d’ions. La présence d’électrons assure le maintien électriquement neutre. Ce jet de gaz, qui se déplace à des vitesses supersoniques et sans interruption, atteint de 250 à 1000 km/sec. La densité du vent solaire est calculée en protons cm3.

Les vents rapides proviennent des régions situées près des pôles du soleil. Les vents plus lents émergent des régions équatoriales du soleil.  

La vitesse et la densité du vent solaire a un impact important sur les aurores polaires de la terre. Tout d’abord attiré par les pôles magnétiques terrestres, le vent solaire prend ces directions. Si le vent solaire est calme, les aurores vont se produire seulement près des pôles magnétiques, en haute latitude. Si la vitesse du vent solaire augmente de façon significative, les aurores vont s’amplifier, se déplacer et éclairer les latitudes moyennes et basses. Ce sera alors le phénomène de l’ovale auroral qui réagira et qui déterminera sa présence dans le ciel terrestre.

Plusieurs sites de météo spatiale nous informe sur les vents solaires, nous pouvons savoir sa vitesse et sa densité.









8 LE CHAMPS MAGNÉTIQUE ET LE BZ

La magnétosphère est un bouclier naturel et très efficace car elle protège la terre des arrivages des particules solaires qui se dirigent vers elle. La magnétosphère ou champ magnétique commence à protéger la terre aussi loin que 65000 km ou 3 minutes dans l’espace et fait dévier le vent solaire. Le champ magnétique s’apparente à une grosse bulle protectrice, protégeant notre atmosphère terrestre. Suite à de grands et puissants impacts du vent solaire avec la magnétosphère, de grandes quantités de particules solaires seront destinées à rentrer sur la terre, elles contourneront la terre et reviendront lentement par l’arrière pour suivre les lignes des champs magnétiques du nord et du sud.

L’énergie accumulée formera l’ovale auroral qui se transformera en lumière polaire. Le champ magnétique a une orientation sud ou nord et identifié par les termes bz et bt. Le bz négatif ouvre des portes d’entrée à travers lesquelles l’énergie du vent solaire peut pénétrer. Le bz positif a un effet contraire et rend à la magnétosphère son rôle de bouclier. Des sites de météo spatiale en temps réel nous indiquent le comportement du champ magnétique et de son bz.

9 –LES SATELLITES D`OBSERVATION

Au Canada, aux États-Unis ou dans la Scandinavie, ces pays fabriquent et exploitent des imageurs auroraux, des magnétomètres, des radars ionsphériques ainsi que des satellites et des sondes. 

Ces appareils servent à étudier les aurores polaires de façon continue, les données sur les champs magnétiques, sur les vents solaires et l’activité aurorale.Pendant 10 ans, le satellite SOHO a observé le soleil et a permis de nombreuses avancées qui nous amenés à mieux comprendre le fonctionnement du soleil, sa structure et ses mécanismes qui régissent le vent solaire.  

Soho a contribué à faire une meilleure prévision de l’activité solaire, qui s’est traduite par la mise à jour d’un système de surveillance capable d’un préavis de 3 jours pour connaître la perturbation solaire qui affectera la terre. D’une durée de vie initiale de 2 à 6 ans, Soho poursuit son activité opérationnelle, bien que mal en raison de son vieillissement de certaines de ses composantes. 

La distance terre-soleil est égale à 150 millions de kilomètres et Soho évolue en orbite en halo près du soleil.  

Été 2006, le projet STEREO est une autre mission du programme scientifique de l’étude des relations soleil-terre. Ces satellites ont été conçus par des scientifiques Américains et européens. Sa mission est de fournir des informations originales sur les éruptions solaires et leur effet sur l’environnement terrestre. 

En février 2007, la Nasa débute sa mission THEMIS et a envoyé 5 petits satellites identiques pour étudier le mystère des aurores boréales. La mission Thémis s’intéressera aux sous-tempêtes magnétiques, pourquoi les lumières des aurores polaires qui flottent calmement peuvent s’animer soudainement par de grandes secousses et virer au bleu ou au rouge. Comment ces sursauts se déclenchent-ils. Les 5 satellites de la flotte Thémis seront en orbite et placés à tous les 4 jours au-dessus de l’Amérique du nord et pourront observer une trentaine de sous-tempêtes au cours des 2 prochaines années. Jamais les aurores n’auront été observées avec une telle attention.


10 L`OVALE AURORALE 

Dans le ciel terrestre, de très loin, l’aurore polaire a une forme mince et ovale, centrée sur les pôles nord et sud magnétiques. Cette zone d’ovale auroral représente les endroits sur la terre où les aurores polaires se produisent statistiquement le plus souvent. L’ovale ceinture ces secteurs et on peut les voir en temps réel grâce à la technologie moderne. La dimension de cette forme dépend de l’activité solaire : plus le soleil est silencieux et des vents solaires calmes, moins l’ovale est grand, contrairement plus le vent solaire frappe le champ magnétique terrestre avec force et rafale, plus  l’ovale devient large et plus il s’étend. La largeur normale de la bande varie entre 500 et 1000 km et on compte aussi sur un secteur de visibilité éloigné d’aussi 500 à 1000 km. L’ovale auroral de toutes les nuits est au-dessus des régions de haute latitude (Alaska, nord de la Scandinavie, Nunavik).

11 – LE MINIMUM ET LE MAXIMUM SOLAIRE

Le soleil est la source des aurores polaires. D’étonnantes statistiques révèlent un cycle de 11 ans, où le soleil connaît une activité minimale et maximale. Le tout joue un rôle important pour les observations des aurores polaires. L’activité solaire présente un pic d’activités révélé par l’apparition d’un plus grand nombre de taches noires appelées tache solaire, particulièrement génératrices de vent solaire. Durant ce maximum solaire, les régions actives sur le soleil sont grosses et produisent des éruptions solaires nombreuses et importantes. Le nombre de taches solaires étant une mesure de l’activité solaire.

23 cycles solaires sont répertoriés (cycle numéro 11 dans les années 1870), le cycle 24 est présentement en cours et représente le minimum solaire 2007-2008. Puis, on assistera à une poussée vers le maximum solaire pour les années 2011-2012.

12 – L`ALTITUDE DES AURORES BORÉALES

À première vue, la tendance est de dire que le phénomène des aurores polaires se produit au niveau des nuages mais, en réalité, cela se produit dans l’atmosphère et haute atmosphère, de 90 km à 1000 km. La plupart des aurores polaires dans la zone aurorale se retrouvent entre 90 et 150 km. L’altitude moyenne est entre 100 et 120 km. Certains rayons verticaux rouges peuvent atteindre bien au-dessus de 500 km, soit 10X celle des routes aériennes ou des nuages les plus élevés. 

 13 –LES COULEURS

La magie impressionnante des aurores polaires est certainement représentée par les couleurs présentes dans la nuit. Pourtant, ceci ne constitue que la pointe de l’iceberg, car il y a seulement un faible pourcentage de l’énergie globale qui se manifeste sous la forme de lumière visible. Connaître le secret des couleurs des aurores polaires est certainement l’élément le plus mystérieux de phénomène. Les couleurs sont le résultat de contacts chimiques dans l’atmosphère et la haute atmosphère terrestre. Ces collisions impliquent l’arrivée des particules solaires par le vent solaire. Ces protons, électrons et ions vont heurter l’azote, l’oxygène et l’hydrogène présentes.

L’altitude, la vitesse d’arrivée et l’excitation des éléments en cause ont un impact dans les résultats observés. Les aurores polaires sont donc des lumières de collisions, des impacts qui transféreront  l’énergie présente.

Il y a 3 couleurs importantes de base et près de 25 couleurs différentes seront atteintes. Le vert est la couleur la plus basse à des hauteurs de 100 à 200 km, le rouge au dessus à des hauteurs de 200 km et plus, puis le bleu à des hauteurs impressionnantes à des altitudes maximales. Les couleurs des aurores polaires aperçues sont situées à des altitudes de 90 à 150 km. Les couleurs les plus basses sont un violet bleuté qui accompagne et enveloppe les parties inférieures de certaines formes d’aurores, soit le jaune et le blanc, puis suit le vert. La couleur blanche est synonyme d’intensité et de puissance. La couleur verte est vraiment celle la plus populaire et la plus vue car elle a la plus grande densité et est la plus basse. Scientifiquement, les couleurs sont démystifiées et répertoriées, comme par exemple des molécules d’oxygène heurtées par des protons et électrons à une altitude de 200 km et plus donneront la couleur rouge.

Les endroits de moyenne et de basse latitude aperçoivent les aurores polaires à distance. Pour les voir à l’horizon en oblique et, du même coup, voir des étages de couleurs. À cause de la faible luminosité des aurores, comparable aux étoiles, elles sont présentes le jour mais ne pourront être observées que la nuit. Nos yeux perçoivent les couleurs à 75%, mais heureusement les pellicules photos et les appareils numériques nous donnent des résultats de près de 100%.

14 – LES FORMES AURORALES 

Il est constaté que les aurores polaires se présentent en soirée dans une position calme et statique à l’horizon, habituellement sous la forme d’un long arc courbé. Quand elle s’activera et s’excitera, elle demeurera un spectacle intense d’une durée de près de 45 minutes. Puis, elle retournera à sa position initiale et dans sa forme légendaire en arc. 

Une fois l’aurore observée, il est fort possible qu’une autre suivra dans les heures après. Si l’activité solaire est forte, les latitudes moyennes et basses auront de bonnes manifestations pour les nuits à venir. Plusieurs formes aurorales seront à observer.   

Des formes sont observées et on peut les nommer : 

L’arc : l’arc s’étend d’un bout à l’autre à l’horizon comme une simple courbe; la longueur d’un arc peut atteindre 1000 kilomètres alors que son épaisseur est inférieure à 5 kilomètres; c’est un modèle tranquille typique des périodes de basse activité solaire. 

La bande : c’est un arc qui engendre le ciel d’est en ouest et des rayons verticaux se côtoient; la bande s’étendra à l’horizon et les rayons seront parallèles; elle présente des formes avec des replis flamboyants, avec des éclats de lumière à sa base de façon verticale, avec des luminosités uniformes et flous à son sommet; c’est un modèle auroral fréquent de périodes d’activités solaires moyennes à élevées. 

Le rideau : le rideau présente des formes magnifiques; les largeurs et les longueurs des rayons complètent une grande partie du ciel dans des vagues d’ondulations et de formes spirales, l’intensité de la lumière change souvent; c’est un modèle d’activité solaire forte. 

La couronne : la couronne présente des sommets   avec une base de croisement, elle est au zénith et ouvre dans toutes les directions; de multiples possibilités de formes comme des faisceaux rejetés dans toutes les directions; la couronne a des mouvements et des variations très rapides; formes reliées à des périodes d’activité solaire élevées. 

Pilier-rayon : les piliers sont des traits de lumières brillantes suspendus de façon verticale qui s’alignent; les variations se produisent rapidement; la longueur des rayons peut être de plusieurs centaines de kilomètres; modèle actif durant les périodes d’activité solaire élevées. 

Le voile : le voile recouvre une vaste région de luminosité uniforme qui couvre la majeure partie ou en entier du ciel; les couleurs sont brillantes et chatoyantes, possiblement la forme la plus spectaculaire; modèle actif durant les périodes d’activité solaire élevées. 

La tache : la tache est une zone de luminosité de faible étendue, ayant la forme ressemblant à un petit nuage isolé. 

Le miroir : le miroir n’est pas une forme répertoriée mais plutôt un tableau recherché; les reflets des aurores boréales sur les eaux sont remarquables et spectaculaires; sur ces cours calmes, lac, rivière, fleuve, les formes aurorales, les étoiles et même les planètes présentes sont doublés avec détails. 

Les aurores polaires sont parfois douces et lentes, mais également rapides. 

Ces mouvements représentent les formes connues de l’arc qui deviendra une bande ou un rideau, puis montant vers le zénith, la couronne aura une silhouette d’homme ou une forme d’oiseau.

15 .LIEUX DE VISIBILITÉ

L’observation des aurores polaires se font distinctement dans 3 lieux différents, soit les régions des hautes latitudes et les régions de moyenne et basse latitudes.  

Les aurores boréales se produisent dans un secteur défini, soit dans l’ovale aurorale qui encadre les pôles magnétiques.

Cet ovale n’est pas fixe ; il bouge et parfois s’élargit ou se rétrécit, mais les hautes latitudes sont favorisées considérablement.

Ces hautes latitudes comprennent le nord de l’Alaska, le nord de la Russie, parfois de l’ouest et le nord de la Scandinavie, sans oublier le Nunavik au Québec.

Ce sont des endroits qui se situent de 64 o à 87 o. latitude nord magnétique on parle de manifestations boréales de façon quotidienne.

Les zones des latitudes magnétiques sont la Baie James - Svalbard du côté de la Scandinavie plus aussi le centre des provinces de l’ouest canadien. Les spectacles boréals auront besoin d`arrivage solaire par les formations de trous coronaux sur le soleil.

Les basses latitudes se situent dans le bas de la province du Québec, soit Québec, Montréal et Ottawa, tout comme Oslo  Helsinki et Stockholm en Scandinavie. Il faudra de forts trous arrondis et de bonnes éruptions solaires pour assister à des spectacles boréals.

L’ovale polaire demeure, sauf qu’il sera changé et s’étirera vers l’équateur, une descente vers les latitudes moyennes et basses durera entre 24 et 48 heures.

Les villages Inuits du Nunavik sont presque tous placés sous l’ovale aurorale des spectacles réguliers, mais il ne faut pas oublier 2 facteurs très négatifs, soit les nuages et le soleil de minuit durant l’été.

En consultant les sites de météo spatiale, vous pourrez détecter ou être averti d’alertes aux aurores boréales dans les hautes, moyennes ou basses latitudes  nord magnétique.

16. L`INDICE KP

L’indice Kp est une donnée importante pour déterminer la puissance des aurores boréales dans certains lieux géographiques.

Il s’agit de l’activité géomagnétique enregistrée et qui d’un index simple de 0 a 9 La haute latitude représente des index Kp de 1a3. Par contre, dans les lieux de basse latitude comme Québec, l’index Kp devra être enregistré à 5 et 6. L’indice Kp est receuilli à partir des données en temps réel enregistré par les magnétomètres où sont répartis, entre autres, les Amériques du nord.

Si des forts arrivages de particules solaires avec des vents solaires très violents se manifestent, les indices Kp enregistrés faciliteront les index 4 et 5.

 17. PÉRIODE DE VISIBILITÉ

La présence et la puissance des aurores boréales sont reliées avec l’activité du soleil. Les aurores boréales apparaissent aussitôt la tombée de la nuit et elles préparent le terrain à de spectaculaires jeux de lumières qui prendront forme quelques heures plus tard. En général, les aurores boréales sont très actives peu avant minuit.

Des statistiques d’observation confirment les mois de septembre et mars comme les plus propices. Les mois de septembre et octobre, février et mars sont les périodes par excellence.

Les secteurs des hautes latitudes ont des aurores boréales presque quotidiennes, en moyenne latitude presque une nuit par mois et les basses latitudes auraient de bien belles statistiques, soit 1 a 3 nuits par mois. Mais il y a un facteur non négligeable aucune saison ne privilégie la fréquence des aurores boréales, on peut les voir à n’importe quelle époque.

Ce cycle de 11 ans du soleil (maximum et minimum solaire) a une incidence pour les régions des moyennes et basse latitudes, mais pour ces lieux, l’aurore polaire sera visible autant dans les mois de juin ou août, car les heures de noirceur sont normales.

Dans les hautes latitudes d’Alaska – Nunavik – Haute Scandinavie sont des pays du soleil de minuit, car dans les mois de mars à août, le soleil brille jour et nuit pendant l’été, donc les statistiques d’observation sont faussées à cause de cette clarté.

18. LES PÔLES MAGNÉTIQUES

Les pôles nord et sud sont géographiques et des poteaux fixes de données de mesures, mais pour les aurores polaires, les pôles magnétiques sont des références statistiques et scientifiques.

Le pôle magnétique du nord dérive lentement à travers l’arctique canadien et erre quotidiennement quand le champ magnétique est dérangé. Il peut se déplacer, soit lentement ou rapidement. Le soleil émet constamment des particules chargées de courant électrique qui se frayent des passages à travers les champs magnétiques de la Terre et bouleversent cette dernière. Les champs magnétiques de la Terre sont formés approximativement comme celui d’une barre aimantée et comme aimant.

Il y a 2 pôles magnétiques, un dans l’arctique canadien (pôle nord) et du côté de l’antarctique (pôle sud). Le pôle magnétique du nord est la destination certaine pour un voyageur qui suit l’aiguille de sa boussole. Le pôle du nord magnétique dérive lentement à travers l’arctique canadien et il est établi qu’il se déplace environ au nord-ouest à 40 km par an et pourrait atteindre la Sibérie dans environ 50 ans. En 2001, le pôle magnétique nord était situé dans le canal Bercher, près des îles Victoria Franklin et de la Terre de Baffin.

Le pôle nord magnétique est présentement situé à 1 millier de km vers l’ouest canadien. Le tout rapproche et favorise le Nunavik et tout le Québec, au détriment des pays de l’Europe. 

19. LES ENNEMIS BORÉALS

Vous partez en voyage ou en randonnée pour observer les aurores polaires, vous avez été averti d’une alerte, qu’une énorme quantité de particules sont entrées vers la Terre, un grand spectacle se prépare.Mais, vous devez déjouer 3 ennemis des chasseurs d’aurores boréales, soit :

Pollution lumineuse : Vous voulez optimiser votre observation, éloignez-vous des centres urbains, car la pollution lumineuse vous guettera. Une route de campagne ou un parc feront l’affaire. La constellation de la Grande Ourse sera votre repère d’observation, car elle est située bien au nord.

La pleine lune : Vous voulez voir les couleurs maximales de l’aurore boréale : vous serez déçu, si vous êtes en période de pleine lune, car celle-ci agit comme une grosse ampoule blanche qui causera même de l’ombrage sur votre silhouette Un des préparatifs d’un voyage constitue à s’informer des dates de pleine lune, lesquelles sont à éviter. Il y a aussi les heures de levées de lune à vérifier, car si la lune se lève à partir de 2 h 00, elle devient moins un obstacle.

Les nuages : Voici un ennemi coriace ; un ciel nuageux et bouché annulera complètement votre sortie aux aurores boréales, puisque tout sera caché. Vous pouvez être chanceux et avoir des éclaircies et apercevoir les aurores boréales entre deux bras de nuages. Des sites de météo sont spécialisés dans les présences et déplacement de nuages.

Faire un trajet de 100 à 300 ou 500 km vaudra la peine ; vous serez en région éloignée et pourrez apprécier davantage le formidable spectacle des aurores boréales.

Les nuages sont l’ennemi no 1, mais ils peuvent être déjoués. La pollution lumineuse également, mais vous pouvez subir la lumière de la pleine lune et un spectacle boréal demeurera .

Petit conseil important, soyez muni d’une boussole qui vous indique le nord magnétique, soit en plein dans la bonne direction pour rechercher ces lumières nordiques.

20. LE BRUIT

Y a-t-il du bruit auroral ? Voici une question controversée au sujet des aurores polaires. Au cours des derniers siècles, aucune mesure instrumentale et objective de bruit audible n’a été faite, en dépit du fait qu’il y eu plusieurs tentatives avec des microphones extrêmement sensibles.

Les aurores polaires se produisent à partir des altitudes de 90 km et vers l’espace, alors il y a beaucoup de distance avec le sol terrestre. Des enregistrements de bruits anormaux ont été captés en Alaska et en Scandinavie par des spécialistes privés ou en provenance d’universités situés à ces endroits.

Les sons enregistrés ressemblent énormément aux crépitements qu’on entend sous les lignes de hautes tensions de transport d’électricité.

Témoignage : « Ce rideau géant aux couleurs multiples laisse quelques fois entendre le bruit d’une tenture de soie en mouvement : son à peine perceptible à l’attention d’un vivant » (extrait du livre de Joseph Baril, missionnaire depuis 1958 dans le nord de l’Ontario et du Québec, Mes aurores boréales, page 7).

 

21. LES AURORES PLANÉTAIRES

Les autres planètes et lunes du système solaire peuvent avoir leur lumière aurorale, à la condition qu’elles aient leur propre champ magnétique et une atmosphère.

Dans les temps modernes, on a observé des aurores sur plusieurs corps célestes comme la Terre, Saturne, Titan, Triton, Jupiter, Uranus et Neptune.

Mercury et notre lune n’ont pas d’atmosphère, donc pas d’aurore.

Depuis 1996, le télescope spatial Hubble prend des photos d’aurores sur d’autres planètes.

22. LES AURORAS TOURS

Rapidement, notre regard sera attiré vers l’horizon nord, car des éclats et des reflets verts commencent à moduler dans le ciel de la nuit. Les aurores ont toujours su capter l’attention à cause de leurs couleurs et de leurs formes, mais surtout avoir la chance de les voir ou de les revoir.

Que diriez-vous d’aller faire un tour aux aurores boréales ? Vous pouvez aller en Alaska, au Yukon, en Islande, car tous ces endroits offrent des programmes touristiques pour aller observer les aurores boréales.

 

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Par Franck - Publié dans : astronomie, météorologie
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Samedi 9 janvier 2010 6 09 /01 /Jan /2010 15:34

Nuage


Stratocumulus perlucidus, vu d'une fenêtre d'avion.

Un nuage est formé d’un ensemble de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’air. L’aspect du nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la dimension, du nombre et de la répartition des particules qui le constituent. Les gouttelettes d’eau d’un nuage proviennent de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans l’air. La quantité maximale de vapeur d’eau (gaz invisible) qui peut être contenue dans une masse d'air est fonction de la température : plus l’air est chaud, plus il peut contenir de vapeur d’eau (Voir Pression de vapeur saturante et Formule de Clapeyron).

On parle aussi de nuages de fumées et de nuages de poussière, par analogie avec les formes que prennent les nuages atmosphériques (amas, filaments, volutes). Toujours par analogie, on parle de nuages de sauterelles (déplacement de grands nombres de criquets) et de nuages de points (regroupement de points sur des diagrammes mathématiques).


Formation des nuages 

Un nuage en formation.
Épaisseurs des nuages en avril 2001

La formation de nuages résulte du refroidissement d’un volume d’air jusqu’à la condensation d’une partie de sa vapeur d’eau. Si le processus de refroidissement se produit au sol (par contact avec une surface froide, par exemple), on assiste à la formation de brouillard. Dans l’atmosphère libre, le refroidissement se produit généralement par soulèvement, en vertu du comportement des gaz parfaits dans une atmosphère hydrostatique, selon lequel un gaz se refroidit spontanément lorsque la pression baisse. Inversement, la dissipation des nuages se produit lorsqu’un réchauffement permet aux gouttelettes ou aux cristaux de glace de s’évaporer. Les nuages peuvent aussi perdre une partie de leur masse sous forme de précipitations, par exemple sous forme de pluie, grêle ou neige.

La condensation de la vapeur d’eau, en eau liquide ou en glace, se produit initialement autour de certains types de micro-particules de matière solide (aérosols), qu’on appelle des noyaux de condensation ou de congélation. La congélation spontanée de l’eau liquide en glace, dans une atmosphère très pure, ne se produit pas au-dessus de -40°C. Entre 0 et -40°C, les gouttes d’eau restent dans un état métastable (surfusion), qui cesse dès qu’elles rentrent en contact avec un noyau de condensation (poussière, cristal de glace, obstacle). Lorsque ce phénomène se produit au sol, on assiste à des brouillards givrants.

Juste après la condensation ou la congélation, les particules sont encore très petites. Pour des particules de cette taille, les collisions et l’agrégation ne peuvent pas être les facteurs principaux de croissance. Il se produit plutôt un phénomène connu sous le nom de « effet Bergeron ». Ce mécanisme repose sur le fait que la pression partielle de saturation de la glace est inférieure à celle de l’eau liquide. Ceci signifie que, dans un milieu où coexistent des cristaux de glace et des gouttelettes d’eau surfondue, la vapeur d’eau ambiante se condensera en glace sur les cristaux de glace déjà existants, et que les gouttelettes d’eau s’évaporeront d’autant. On voit ainsi que le soulèvement est doublement important dans la formation de nuages et de précipitation : en premier lieu comme mécanisme de refroidissement, et ensuite comme porteur de gouttelettes d’eau liquide jusqu’au niveau où elles deviennent surfondues.

Le soulèvement peut être dû à la convection, à la présence de terrains montagneux faisant obstacle à l’écoulement de l’air ou à des facteurs de la dynamique atmosphérique, comme les ondes baroclines (aussi appelées « ondes frontales »).

Types de nuages 

Les nuages se forment selon deux processus : la convection et le soulèvement progressif de la masse d'air.

Le soulèvement convectif est dû à l'instabilité de l'air. Il est souvent vigoureux et au déclenchement abrupt. Il produit des nuages caractérisés par une extension verticale élevée, mais une extension horizontale limitée. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme cumulus. Ils peuvent se développer à différent niveaux de la troposphère, là où l'instabilité existe.

Le soulèvement dit synoptique est le résultat des processus de la dynamique en atmosphère stable, dans un écoulement stratifié. Ce soulèvement est graduel, produisant des systèmes nuageux d'une texture uniforme, pouvant couvrir des milliers de kilomètres carrés. Ces nuages sont désignés génériquement par le terme stratus. Il arrive parfois que ce soulèvement graduel déstabilise la couche atmosphérique, donnant lieu à des nuages convectifs imbriqués dans le nuage stratiforme.

Classification 

Classification des nuages par altitude d'occurrence

Au XIXe siècle, une classification assez complexe des nuages a été développée. Elle était basée sur leur apparence et faisait usage de termes en latin. Cette nomenclature a été simplifiée en répartissant les nuages selon les deux types de nuages, cumulus et stratus, et en les divisant en quatre groupes selon la hauteur de leur base, non l'altitude de la cime.

Les nuages élevés commencent par le préfixe cirrus, auquel on ajoute le «genre» cumulus ou stratus. Les nuages d'altitude moyenne ont comme préfixe altus mais il n'existe pas de préfixe pour les nuages bas. Finalement, il y a les nuages à développement vertical. À ces classes générales, peuvent s'ajouter une «espèce» qui en décrit l'aspect. Ce système a été proposé en 1802 par Luke Howard.

Nuages élevés (Famille A) 

Ils se forment au-dessus de 5 000 mètres dans la région froide de la troposphère. Ils sont classés en utilisant le préfixe cirro- ou cirrus. À cette altitude, l'eau gèle quasiment toujours : les nuages sont donc composés de cristaux de glace.

Les nuages dans la famille A sont :

Nuages moyens (Famille B)

Ils se développent entre 2 000 et 5 000 mètres et sont classés en utilisant le préfixe alto-. Ils sont formés de gouttelettes d'eau.

Les nuages dans la famille B sont :

 

Nuages bas (Famille C) 

Ce sont des nuages de basses altitudes (jusqu'à 2 000 mètres) qui incluent les stratus. Lorsque ces derniers rencontrent la terre, on les appelle brouillard.

Les nuages dans la famille C sont :

Nuages verticaux (Famille D) 

Ces nuages peuvent avoir de forts courants verticaux et s'élèvent bien au-dessus de leur base. Ils se forment à différentes altitudes.

Les nuages dans la famille D sont :

Autres types 

Quelques nuages peuvent être rencontrés dans la troposphère, stratosphère et mésosphère, comme les nuages noctulescents.

Nébulosité et opacité [

Nuages colorés par le coucher de Soleil

Dans les rapports météorologiques, les METAR, la nébulosité et l'opacité des nuages sont signalés :

  • La nébulosité, ou couverture nuageuse, est la fraction du ciel couverte par les nuages d'un certain genre, d'une certaine espèce, d'une certaine variété, d'une certaine couche, ou d'une certaine combinaison de nuages. La nébulosité totale est la fraction du ciel caché par l'ensemble des nuages visibles. Les deux se mesurent en octas, soit le un huitième de la voûte céleste, ou en dixième ;
  • L’opacité est la visibilité verticale à travers les nuages. Les nuages peuvent être minces et transparents comme les cirrus ou bloquer complètement la lumière.

Couleurs des nuages 

Panorama de stratocumulus avec mamma en formation.

La diffusion de la lumière par les gouttelettes des nuages selon la théorie de Mie se fait surtout vers la direction d'où vient la lumière et dans la direction où elle va. Ainsi, la blancheur des nuages est maximale lorsque l'observateur dirige son regard dans un axe aligné avec le soleil, soit dans le dos ou devant lui. À tout autre angle, il reçoit seulement une fraction de la luminosité.

La dispersion de la lumière à travers les cristaux de glace des cirrostratus, obéit quant à elle à la diffusion de Rayleigh qui est isotrope selon l'angle mais dépend de la longueur d'onde. C'est pourquoi on voit souvent des halos circulaires autour du soleil lorsque ce type de nuage s'interpose.

 





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Lundi 28 décembre 2009 1 28 /12 /Déc /2009 17:34

Spécialités

Instrumentation 

La météorologie dépend de la prise de données des variables de l'atmosphère mentionné précédemment. Les instruments comme le thermomètre et l'anémomètre ont d'abord été utilisé individuellement puis regroupés dans des stations météorologiques terrestres et maritimes. Ces données ont été d'abord très éparses et prises par des amateurs. Le développement des communications et des transports a forcé les gouvernement de tous les pays à mettre sur pied au sein de leurs services météorologiques des réseaux d'observation et à développer de nouveaux instruments.

Le développement des ballons à la fin du XIXe siècle, puis des avions et des fusées aux XXe siècle a permis de prendre des données en altitude. Finalement, les radars et satellites ont permis depuis la seconde moitié de ce siècle de compléter la couverture à l'ensemble du globe. La recherche continue pour améliorer les intruments et en développer de nouveaux.

 

Prévision météorologique

Article détaillé : Prévision météorologique.

La prévision météorologique est une application des connaissances en météorologie et des techniques modernes de prises de données et d’informatique pour prédire l’état de l’atmosphère à un temps ultérieur. L’histoire de la prévision du temps remonte aux temps immémoriaux avec les oracles et devins mais la science moderne date vraiment de la fin du XIXe siècle et du début du XXe siècle. Elle s’est cependant affirmée depuis la Deuxième Guerre mondiale avec l'entrée en jeu des moyens techniques comme le radar, les communications modernes et le développement des ordinateurs. On retrouve plusieurs domaines d'application des prévisions dont :

Hydrométéorologie Météorologie aéronautique Météorologie agricole ou (agrométéorologie) Météorologie côtière Météorologie et route
Météorologie forestière Météorologie maritime Météorologie militaire Météorologie des montagnes Météorologie tropicale
Météorologie et pollution Prévision des orages violents Prévision numérique du temps Prévision des cyclones tropicaux

Technologies de contrôle météorologique

Article détaillé : Modification du temps.

Il n'existe dans la littérature scientifique aucun mécanisme de modification délibérée du temps ou du climat qui démontre, théoriquement ou en pratique, une capacité pour affecter le temps à grande échelle de manière contrôlée. Seules quelques méthodes ont pu, jusqu'ici, donner des résultats localisés, dans des circonstances favorables.

Voici quelques exemples de technologies visant à obtenir un certain contrôle sur certaines conditions atmosphériques :

  • HAARP, technologie d'étude et de modification localisée des propriétés radio-électriques de l'ionosphère ;
  • Canon anti-grêle : pour tenter de perturber la formation de grêle au moyen d'ondes de choc (anecdotique);
  • Ensemencement des nuages : en lâchant une fumée d'iodure d'argent dans les nuages pour augmenter le nombre de noyaux de condensation disponibles et donc la pluie. Ceci aurait dans le cas des orages pour effet d'augmenter le nombre de grêlons aux dépens de leur taille individuelle ;
  • Feux anti-brouillard pour dissiper le brouillard par un réchauffement localisé.

Recherche 

Beaucoup reste à faire pour comprendre et paramétriser les phénomènes météorologiques. Comme mentionné antérieurement, les équations qui régissent l'atmosphères sont complexes et les données in situ difficiles à obtenir dans certains cas. Les interactions à méso et micro échelles dans un orage ou un cyclone tropical sont difficilement reproduisibles en laboratoire. Le chercheurs sur des sujets comme la micrométéorologie, la micro-physique des nuages et l'interaction air-mer doivent effectuer un raisonnement de physique fondamentale, puis utiliser des simulations mathématiques qu'ils comparent aux observations par télédétection.

Phénomènes météorologiques 

Données directes et calculées 

 

Circulation atmosphérique

Article détaillé : Circulation atmosphérique.

La circulation atmosphérique est le mouvement à l'échelle planétaire de la couche d'air entourant la Terre qui redistribue la chaleur provenant du Soleil en conjonction avec la circulation océanique. En effet, comme la Terre est un sphéroïde ayant un axe de rotation 23,5 degrés par rapport à son plan de translation autour de notre étoile, la radiation solaire incidente au sol varie entre un maximum aux régions faisant face directement au Soleil (équateur) et un minimum à celles très inclinés par rapport à ce dernier (Pôles). La radiation réémise par le sol est liée à la quantité d'énergie reçue. Il s'en suit un réchauffement différentiel entre les deux régions qui ne peut persister sous peine d'une augmentation sans fin de ce dernier et c'est ce qui crée la circulation atmosphérique.

La pression à la surface et en altitude se répartie donc en zones organisées où la pression est un maximum (Anticyclone), un minimum (dépression), un minimum local (creux barométrique), un maximum local (crête barométrique). Les zones où les basses températures provenant des Pôles rencontrent les chaudes températures venant de l'Équateur se nomment des fronts : Front froid, front chaud et front occlus. Certains systèmes métérologiques ont des noms particuliers : cyclones tropicaux, Mousson, Haboob, El Nino, Blocage d'air froid, etc.

Vent 

Article détaillé : Vent.

Le vent est un mouvement de l’atmosphère. Il peut apparaître sur n’importe quelle planète disposant d’une atmosphère. Ces mouvements de masses d’air sont provoqués par deux phénomènes se produisant simultanément : un réchauffement inégalement réparti de la surface de la planète par l’énergie solaire et la rotation de la planète.

Sur Terre, plusieurs régions ont des vents caractéristiques auxquels les populations locales ont données des noms particuliers. Les vents sont une source d’énergie renouvelable, et ont été utilisés à travers les siècles à divers usages, par les moulins à vent, la navigation à la voile, le vol à voile ou plus simplement le séchage. La vitesse du vent est mesurée avec un anémomètre mais peut être estimée par une manche à air, un drapeau, etc.

Les vents peuvent être réguliers ou en rafales. On retrouve des corridors de vent très forts le long des zones de contraste de températures qu'on appelle courant-jets. Sous les orages, la transformation du cisaillement horizontal du vent en tourbillon vertical donne une tornade ou une trombe marine. Le même phénomène peut se produire sans nuage et donne un tourbillon de poussière. La descente de l'air vers le sol avec les précipitations dans un orage donne une rafale descendante.

Nuages et précipitations

Articles détaillés : Nuage et Précipitation.

L'atmosphère terrestre est constituée principalement d’azote (près de 80%), d'oxygène et de vapeur d'eau. Ses mouvements verticaux permettent la compression ou la dilatation de ce gaz selon la loi des gaz parfaits dans un processus habituellement adiabatique. La quantité maximale de vapeur d’eau que peut contenir l'air est fonction de la température de celui-ci. Lorsque l'air s'élève, il se dilate et sa température diminue, permettant la condensation de la vapeur d'eau, à saturation, en gouttelettes. Un nuage est alors formé.

Un nuage est donc un ensemble de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’air. L’aspect du nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la dimension, du nombre et de la répartition des particules qui le constituent. Plus l’air est chaud, plus il peut contenir de la vapeur d’eau, et plus le nuage sera important. Plus les mouvements verticaux de l'air sont forts, plus le nuage aura une extension verticale importante.

On distingue deux types principaux de nuages : les nuages stratiformes, qui proviennent du mouvement à grande échelle de l'atmosphère, et les nuages convectifs qui eux se forment localement quand l'air est instable. Ces deux types de nuages peuvent se retrouver à tous les niveaux de la troposphère et sont subdivisés selon la hauteur où ils se trouvent (basse, moyenne, élevée).

Si le mouvement vertical est suffisant, les gouttelettes ou les cristaux de glace se fusionneront pour donner des précipitations liquides ou solides : pluie, bruine, neige, grêle, grésil, verglas et granule de glace. Elle seront sous forme continue avec les nuages stratiformes et sous formes d'averses ou d'orages dans ceux convectifs.

 

Phénomènes secondaires

Environnement 

Réchauffement climatique 

Article détaillé : Réchauffement climatique.

Le réchauffement climatique est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans et de l'atmosphère, à l'échelle planétaire et sur plusieurs années. Dans son acception commune, ce terme est appliqué au changement climatique observé depuis environ 25 ans, c'est-à-dire depuis la fin du XXe siècle. La plupart des scientifiques attribuent la plus grande partie de ce réchauffement aux émissions de gaz à effet de serre (GES) d'origine humaine. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), chargé d'établir un consensus scientifique sur cette question, l'a démontré dans son quatrième rapport. La probabilité que le réchauffement climatique depuis 1950 soit d'origine humaine est de plus de 90 %. Cette thèse n'est contestée que par une minorité de personnalités.

Climatologie appliquée 

En tant que discipline mesurant différentes sources d'énergies renouvelables (l’insolation, le vent, les précipitations, etc.), la météorologie permet de mesurer les quantités d’énergie renouvelable disponibles et de prévoir leur disponibilité. Ces données sont essentielles au repérage des endroits les plus propices pour des sources alternatives d'énergie qui pourraient inverser le réchauffement. Des formations spécialisées dans le domaine environnemental sont diffusées, entre autres par Météo-France qui propose des modules comme «Météorologie de l’environnement», «Météorologie pour le potentiel éolien» et «Environnement».

Phénomènes reliés aux conditions météorologiques 

Anecdote

Une loi anglaise de 1677 condamnait au bûcher les météorologues, taxés de sorcellerie. La loi ne fut abrogée qu'en 1959. Heureusement, elle n'a pas toujours été appliquée à la lettre : le Group Captain James Stagg, météorologue en chef, et les membres de ses trois équipes de prévision, prédirent une accalmie pour le débarquement de Normandie le matin du 6 juin 1944, et n'eurent pas à subir ce sort.

 

 



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