Pourquoi la lune ne scintille-t-elle pas?

Les étoiles scintillent parce que leur lumière doit traverser plusieurs couches différentes de l'atmosphère terrestre. Alors pourquoi la lune ne scintille-t-elle pas non plus?

the-moon light atmosphere

— Ricky
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Si vous regardez la lune à travers un télescope une nuit où les étoiles scintillent mal, vous verrez les petits cratères s'agiter. C'est le vent dans l'atmosphère qui les fait scintiller, tout comme les étoiles. Non magnifié, vous pouvez le voir très bien car chaque petite étincelle est entourée d'une surface lunaire brillante, pas de la noirceur de l'espace.

— Wayfaring Stranger

Contrairement à ma réponse, sites.google.com/site/fresnel4twinkle suggère que le phénomène est mal compris et que l'explication populaire actuelle est incorrecte

— Danikov

Quand j'ai commencé à apprendre l'astronomie, on m'a dit une sorte de "règle" que "les étoiles scintillent, les planètes (et autres corps) brillent". Donc, si toutes les étoiles scintillent mais qu'il y en a une rouge qui ne l'est pas, ce serait Mars. Certes, j'ai vu Saturne scintiller quand la vision est mauvaise, alors ce n'est pas toujours correct à 100%, mais cela peut être utile assez longtemps.

— coblr

Réponses:

La première série de résultats sur Google renvoie en fait des réponses incomplètes et même erronées (par exemple, "Parce que la Lune est beaucoup plus lumineuse", ce qui est faux, et "Parce que la Lune est plus proche", qui est incomplète [voir ci-dessous]). Alors voici la réponse:

Comme vous le mentionnez, lorsque la lumière pénètre dans notre atmosphère, elle traverse plusieurs lots de gaz de densité, de température, de pression et d'humidité variables. Ces différences différencient l'indice de réfraction des parcelles et, comme elles se déplacent (le terme scientifique désignant l'air se déplaçant est "vent"), les rayons lumineux empruntent des chemins légèrement différents dans l'atmosphère.

Les étoiles sont des sources ponctuelles

Les étoiles sont immensément loin, ce qui en fait des sources ponctuelles. Lorsque vous regardez une source ponctuelle à travers l’atmosphère, les différents chemins empruntés d’un moment à l’autre la font "sauter" - c’est-à-dire qu’elle scintille (ou scintille ).

La région dans laquelle la source ponctuelle saute couvre un angle de l'ordre de l'arc de seconde. Si vous prenez une photo d'une étoile, pendant le temps d'exposition, l'étoile a sauté partout dans cette région, et il ne s'agit donc plus d'un point, mais d'un "disque".

… La lune n'est pas

Il en va de même pour la Lune, mais comme la Lune (vue de la Terre) est beaucoup plus grande (environ 2000 fois plus grande, pour être précis) que ce "disque d'observation" comme on l'appelle, vous ne le remarquez tout simplement pas. Toutefois, si vous observez les détails de la Lune à l'aide d'un télescope, la visibilité met une limite sur la précision des détails.

La même chose est vraie pour les planètes. Les planètes que vous pouvez voir à l'œil nu s'étendent de plusieurs arcsecs jusqu'à presque un arcmin. Bien qu'elles ressemblent à des sources ponctuelles (car la résolution de l'œil humain est d'environ 1 arcmin), elles ne le sont pas et vous remarquerez qu'elles ne scintillent pas (à moins qu'elles ne soient proches de l'horizon où leur lumière passe dans une lumière plus épaisse). couche d'atmosphère).

L'image ci-dessous peut aider à comprendre pourquoi vous voyez le scintillement d'une étoile, mais pas celle de la Lune (grandement exagérée):

EDIT: En raison des commentaires ci-dessous, j'ai ajouté le paragraphe suivant:

Ni la taille absolue, ni la distance n’est importante en soi. Seul le rapport est.

Comme décrit ci - dessus, ce qui fait un scintillement de la source de lumière dépend de son apparente taille par rapport à la vision , à savoir son diamètre angulaire défini par le rapport entre son diamètre absolue et la distance de la Terre: $s$ $\delta$ $d$ $D$

δ = 2 \arctan (\frac{ré}{2 ré}) ≃ \frac{ré}{ré} F o r s m une l l une n g l e s

$\delta = 2 \arctan \left( \frac{d}{2D} \right) \simeq \frac{d}{D}\,\,\,\mathrm{for\,small\,angles}$

$\delta \lesssim s$

Par conséquent, dire que la Lune ne brille pas parce qu’elle est proche est une réponse incomplète, car par exemple, un puissant laser situé à 400 km de la Terre - c’est-à-dire 1 000 fois plus près que la Lune - scintillerait encore parce qu’il est petit. Ou vice - versa, la Lune serait scintiller même à la distance , il est, si elle était seulement 2000 fois plus petit.

Enfin, pour obtenir de bonnes images avec un télescope, vous voulez non seulement les placer sur un site éloigné (pour éviter la pollution lumineuse), mais aussi - pour minimiser la vue - à haute altitude (pour avoir moins d'air) et dans des régions particulièrement sèches ( avoir moins d'humidité). Sinon, vous pouvez simplement le mettre dans l'espace.

— pela
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"Parce que la lune est beaucoup plus proche" n'est pas tout à fait faux - elle ne prend pas toute cette taille angulaire en étant plus grosse que les étoiles. :)

— Hobbs

La puissance de la question de réseau chaud ... bonne réponse cependant.

— Rob Jeffries

Attendez, selon le troisième paragraphe, les planètes devraient scintiller, car elles sont effectivement des sources ponctuelles. Mais plus tard, vous dites qu'ils ne le font pas. Pourquoi pas?

— BlueRaja - Danny Pflughoeft

@ BlueRaja-DannyPflughoeft: Désolé, je vois que c'est mal formulé; toutes les planètes visibles à l'œil nu depuis la Terre ne sont pas des sources ponctuelles, mais de nombreuses arcsecs. Mais la résolution de l’œil humain est bien pire que cela, environ 1 arcmin, je pense.

— pela

@Spilt_Blood: Cette question peut être complètement négligée en termes de vision. La lumière que nous voyons d'une étoile lointaine est la lumière qui n'interagit pas avec le gaz / la poussière. Interagir signifie soit être absorbé (dans ce cas, nous ne le voyons pas), soit être dispersé. Mais la probabilité qu'un photon soit dispersé exactement dans notre direction est infiniment petite, de sorte qu'elle est également absorbée. Ainsi, la matière interstellaire a pour effet de réduire l'intensité, mais non de faire scintiller l'étoile.

— pela

La page wikipédia sur scintillation , alias scintillation, la couvre assez succinctement; cela revient au fait que les étoiles éloignées sont suffisamment éloignées pour être une source ponctuelle de lumière cohérente. Les planètes solaires et Luna sont suffisamment proches pour avoir un diamètre pouvant être résolu tout en étant visibles, ce qui signifie que leur lumière n'est pas cohérente comme le pourrait être une source ponctuelle.

Mathématiquement, le seuil auquel une source de lumière distante devient une source ponctuelle effective va être fonction de sa taille et de sa distance, par rapport à la taille de l'ouverture du dispositif de visualisation (dans ce cas, l'œil humain). Vous pourriez effectivement le considérer comme un cylindre situé entre l'ouverture et le périmètre de la source de lumière: lorsque ce cylindre est suffisamment étroit pour traverser l'atmosphère, vous obtenez un scintillement visible.

Il est important de noter que la scintillation n'est pas l'effet mirage, qui est causé par les gradients de température dans l'atmosphère et provoque l'effet de «natation». La scintillation ne déplace pas la position apparente de la source de lumière, ce qui entraîne des variations de luminosité et de couleur. Le mécanisme actuel de scintillation résulte de la perturbation de la lumière par les ondes planes et de la turbulence atmosphérique dans le front d'onde de cette lumière. Ceci est clairement démontré par cette image de la NASA .

— Danikov
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