Question n°29 : Pourquoi parfois les étoiles scintillent-elle ?

Les belles nuits d’été sont des occasions pour (re)découvrir le ciel et les astres qui le composent. Malheureusement, on a parfois la surprise de voir les étoiles scintiller.

Ces clignotements sont dus aux turbulences atmosphériques qui dévient les rayons lumineux émis par les étoiles. Les sources de ces turbulences sont d’une part l’agitation thermique locale engendrée par la chaleur que réémettent les corps la nuit, et d’autre part l’agitation atmosphérique due aux vents. La lumière émise par une étoile, avant d’arriver sur la rétine de notre œil, traverse l’atmosphère terrestre et est ainsi déviée ; c’est le phénomène de réfraction de la lumière décrit dans la Question de Physique du 13 février 2005. Hors les turbulences font évoluer en permanence l’atmosphère, de ce fait la déviation de la lumière peu changer à quelques dixièmes de seconde d’intervalle. On a alors l’impression que la position de l’étoile a légèrement bougée, d’où l’effet de scintillation. Ce phénomène est d’autant plus important que la lumière provenant de l’étoile traverse une épaisseur d’atmosphère plus grande, c’est-à-dire lorsque les étoiles sont au niveau de l’horizon ; au contraire le phénomène s’atténue pour les étoiles situées au zénith. Un effet similaire se produit la journée lorsque le bitume d’une route a été chauffé par le Soleil ce qui engendre une agitation thermique au-dessus de la route. Alors un objet observé au raz de la route semble bouger.
Parmi les objets célestes, certains ne sont pas affectés par la scintillation ; ce sont les planètes du système solaire. En effet, contrairement aux étoiles qui semblent apparaître comme des points dans le ciel, tellement elles sont loin de la Terre, les planètes sont comme des disques lumineux réfléchissant la lumière solaire (une paire de jumelles permet même de distinguer les anneaux de Saturne). Parmi l’ensemble des points composants le disque lumineux d’une planète dans le ciel, tous ne sont pas altérés en même temps par l’atmosphère terrestre, la planète ne scintille donc pas.
Les turbulences atmosphériques constituent une gêne pour l’astronomie qui peut être contournée en plaçant les appareils d’observation dans l’espace, comme pour le télescope spatial Hubble. L’autre méthode consiste à compenser les distorsions des images du ciel engendrées par les turbulences, c’est le principe de l’optique adaptative mise en œuvre dans le VLT (Very Large Télescope) sur un haut plateau chilien.

Pour en savoir plus :
I. Berkes, La Physique de tous les jours, Vuibert (2002)323-325.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Teleslescope_spatial_Hubble
et
https://intra-science.anaisequey.com/physique/categories-phys/34-astronomie/316-etoiles-scintillation