Bright nights ou les nuits lumineuses
C'est l'inverse d'une éclipse : une "nuit claire" est un étrange événement céleste où le jour se lève en pleine nuit ! Des chercheurs sont parvenus à l'expliquer grâce aux données des satellites.
Jusqu'ici, difficile de savoir en quoi consiste ce phénomène. Les nuits claires, ou « bright nights » en anglais, correspondent à de courtes périodes de jour en pleine nuit. « Pendant les nuits sombres, sans une lune dans le ciel, à 22 h 30, je pouvais reconnaître tous les objets dans mon jardin, tous les détails du paysage étaient visibles », décrit un chercheur de l'université de York, à Toronto, qui a participé à une étude qui tente d'analyser ce phénomène, relatée dans Science et Vie.
Très rare, cette manifestation, différente des aurores boréales, est cependant observée depuis des siècles. « On estime qu'à un endroit donné, elles se produisent seulement une nuit par an », précise Gordon Sheperd, l'un des auteurs de l'étude.
Comment se produisent ces « nuits claires » ? Elles ont lieu lorsque les rayons ultraviolets du soleil entrent en contact avec les molécules de dioxygène de l'atmosphère. Les deux atomes se séparent et, à la nuit tombée, se recombinent pour émettre un photon - quantum d'énergie associé aux ondes électromagnétiques - de couleur verte. Cette faible lueur est émise à 95 kilomètres d'altitude, dans la haute atmosphère.
Comment cette lueur, si faible, peut-elle prendre de l'ampleur jusqu'à éclairer le ciel ? Les chercheurs ont analysé les données d'un instrument d'imagerie WINDII accroché à un satellite de la Nasa qui observait la lumière verte de nuit, entre 1992 et 1996. Elle suit des formes d'ondes, et lorsque les plus importantes se superposent, cela conduit à une nuit claire.
Même si leurs conclusions sont très probables, les chercheurs ont besoin d'analyser plus de « nuits claires » pour valider les résultats de leurs recherches. « Pour en être vraiment sûrs, nous aurions besoin d'observations plus récentes », concède Gordon Sheperd. Malheureusement pour les chercheurs, le phénomène est aujourd'hui difficile à observer en raison des diverses pollutions, lumineuses comme atmosphériques... (source : lepoint)
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Le mystère résolu des « nuits lumineuses »
Une étude suggère une explication sur un ancien phénomène qui a été rapporté tout au long de l’histoire. Et il semble que les nuits lumineuses existent réellement.
Au premier siècle, les scientifiques, les philosophes et les journalistes ont noté l’occurrence occasionnelle de nuits lumineuses. C’est un phénomène qui se produisait lorsqu’une lueur inexpliquée dans le ciel nocturne permettait aux observateurs de voir des montagnes éloignées, de lire un journal ou de regarder leur montre. Une nouvelle étude dans Geophysical Research Letters utilise des données satellitaires pour présenter une explication possible de ces phénomènes historiques étonnants.
Les auteurs suggèrent que lorsque les ondes dans la haute atmosphère convergent vers des emplacements spécifiques sur Terre, elles amplifient la lumière du ciel nocturne. Cette dernière est une faible lumière dans le ciel nocturne qui apparaît souvent verte en raison des atomes d’oxygène dans la haute atmosphère. Normalement, les gens ne remarquent pas la lumière du ciel nocturne, mais les nuits lumineuses peuvent devenir visibles à l’oeil nu en produisant la lueur inexpliquée détaillée dans les observations historiques.
Actuellement, il n’y a quasiment personne qui peut observer des nuits lumineuses à cause de la pollution lumineuse généralisée, mais les nouveaux résultats montrent que ces nuits lumineuses peuvent être détectées par des scientifiques et elles sont sans doute observables dans des régions éloignées. L’éclat de la lumière du ciel nocturne peut devenir un problème pour les astronomes dans leurs observations avec des télescopes. Les nuits lumineuses existent et elles font partie de la variabilité de la lumière de ciel nocturne qu’on peut observer avec des satellites selon Gordon Shepherd de l’Université York à Toronto et auteur principal de la nouvelle étude.
Le mystère historique des nuits lumineuses
Les récits historiques des nuits lumineuses remontent à plusieurs siècles. Pline l’Ancien a décrit des nuits lumineuses en disant : Le phénomène communément appelé soleil nocturne, c’est-à-dire une lumière émanant du ciel pendant la nuit, a été observé pendant le consulat de C. Caecilius et Cn. Papirius (environ 113 avant l’ère commune) et dans de nombreuses autres occasions, on voyait l’apparence du jour pendant la nuit.
Les médias européens et la littérature scientifique rapportent également des observations de ces événements en 1783, 1908 et 1916. Les observations historiques sont très cohérentes au fil des siècles et les descriptions sont très semblables selon Shepherd.
Les observations modernes des nuits lumineuses sont pratiquement inexistantes. Même des chercheurs comme Shepherd et ses collègues n’ont jamais vu une véritable nuit lumineuse. Et même avant l’avènement de l’éclairage artificiel, les nuits lumineuses étaient rares et très localisées. Les nuits lumineuses ont disparu selon Shepherd. Personne ne les voit et personne n’en parle, mais elles sont encore un phénomène intéressant.
Des anomalies de la lumière du ciel nocturne
Shepherd connaissait les observations historiques et il pouvait voir ces événements nocturnes brillants dans les données du Wind Imaging Interferometer (WINDII), un instrument qui était à bord du satellite Upper Atmosphere Research Satellite (1991-2005), mais il ne pouvait pas expliquer l’origine de ces phénomènes. Ce chercheur et son co-auteur, Youngmin Cho de l’Université York, ont recherché des mécanismes qui pourraient augmenter l’exposition de la lumière du ciel nocturne à des niveaux visibles dans certaines zones.
La lumière du ciel nocturne provient des émissions de différentes couleurs de la lumière qui sont le résultat des réactions chimiques dans les zones supérieures de l’atmosphère. La partie verte de la lumière du ciel nocturne se produit lorsque la lumière du soleil sépare l’oxygène moléculaire en atomes d’oxygène individuels. Quand les atomes se recombinent, ils éliminent l’excès d’énergie comme des photons dans la partie verte du spectre de la lumière visible en donnant une teinte verdâtre au ciel.
Pour découvrir des facteurs qui causeraient des pics de ce processus afin de créer des nuits lumineuses, les chercheurs ont recherché dans les données WINDII pour des profils inhabituels en excluant les météores et les aurores qui possèdent leurs propres signatures distinctes. Ils ont identifié 11 événements où WINDII a détecté une pointe dans les niveaux de la lumière du ciel nocturne qui seraient visibles pour l’oeil humain et 2 de ces événements sont détaillés dans l’étude.
Enfin, les chercheurs ont associé ces événements avec l’augmentation et la baisse des ondes zonales (Onde de Rossby). Ce sont de grandes ondes dans la haute atmosphère qui entourent le globe et qui sont affectées par le climat. Quand les pics de certaines ondes sont alignés, alors ils produisent des événements nocturnes brillants qui pourraient durer pendant plusieurs nuits dans un endroit précis. Ces événements sont de 4 à 10 fois plus lumineux que la lumière normale du ciel nocturne et ils pourraient être responsables des nuits lumineuses observées tout au long de l’histoire.
Cette étude est une approche limpide pour comprendre cette vieille énigme des nuits lumineuses et la réponse est la dynamique atmosphérique selon Jürgen Scheer de l’Instituto de Astronomía et Física de l’Espacio à Buenos Aires. Nous avons maintenant une bonne idée des phénomènes dynamiques qui sont responsables des événements d’une luminosité extrême.
Observer une nuit lumineuse
À partir de leurs données, les chercheurs estiment qu’à un endroit précis, les nuits lumineuses ne se produisent qu’une fois par an et leur observation se baserait sur un observateur du ciel qui regarderait d’un endroit éloigné pendant une nuit claire et sans lune. Shepherd estime qu’une nuit lumineuse se produit quelque part sur Terre à différentes longitudes sur environ 7 % des nuits.
Si un astronome voulait voir une nuit lumineuse, alors Shepherd estime que les scientifiques pourraient prédire leur apparition s’ils surveillaient continuellement les ondes afin de calculer le moment exact pendant l’alignement des pics. Le prochain défi consistera à reproduire la convergence observée de ces ondes à travers la modélisation et à prendre en considération les effets des autres types d’ondes dans l’atmosphère selon Shepherd. Peut-être que la question des nuits lumineuses est de l’histoire ancienne selon Shepherd. Mais au moins, j’ai eu le dernier mot avant qu’elles disparaissent de nos mémoires.
Source : Geophysical Research Letters (http://dx.doi.org/10.1002/2017GL074014) (source : actualite.housseniawriting)
(photos : kaizen-magazine)
Un groupe de chercheurs de l'Université de York, au Canada, vient pour la première fois d'apporter une explication à un phénomène pour le moins étrange : lors d'une éclipse totale de Soleil, la nuit tombe en plein jour ; mais lors d'une « nuit claire » (bright night en anglais), c'est le jour qui se lève en pleine nuit.
De quoi distinguer en pleine nuit des objets à 200 mètres de distance ou lire un livre, sans même la lueur de la Lune ! « On ne parle pas des aurores boréales », insiste Gordon Sheperd, un des auteurs de l'étude, qui s'est penché avec ses collègues sur des données satellites pour percer ces étranges lueurs nocturnes.
Durant la journée, les ultraviolets émis par le Soleil frappent les molécules de dioxygène (O2) de l'atmosphère. L'énergie apportée sépare les deux atomes d'oxygène. Une fois la nuit tombée, ceux-ci se recombinent en émettant un photon à une longueur d'onde bien précise : 557,7 nanomètres, de couleur verte. Cette très faible lueur du ciel nocturne est émise dans la haute atmosphère à environ 95 km d'altitude.
Les ondes de photons verts s'alignent parfois... provoquant l'éblouissement
Pour comprendre comment cette lueur peut prendre de l'ampleur, le satellite a observé les émissions de lumière verte des nuits de janvier 1992 et 1996 à une latitude donnée, tout autour de la Terre. Révélant qu'elle passe par des maximums et des minimums : elle suit des formes d'ondes, telles des vagues dans l'atmosphère. Et lorsque les maximums de ces ondes coïncident, l'émission de photons peut atteindre un niveau dix fois supérieur à sa valeur minimum : c'est une nuit claire !
« Même si nous ne pouvons pas vraiment prouver que ce que nous avons mesuré correspond aux phénomènes rapportés dans les écrits historiques, il y a un très haut degré de probabilité que ce soit la bonne explication, assure Gordon Sheperd. Pour en être vraiment sûrs, nous aurions besoin d'observations plus récentes. »
Sauf qu'aujourd'hui, pollution lumineuse oblige, il est devenu presque impossible d'observer une « nuit claire ». Elles ne sont visibles que dans des régions éloignées des villes, loin de toute source de lumière artificielle. « On estime qu'à un endroit donné, elles se produisent seulement une nuit par an », précise Gordon Sheperd. Il faudra donc beaucoup de patience aux chasseurs de nuits claires pour être au bon endroit au bon moment.
(source : science-et-vie)
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