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Mesures de la qualité du ciel en différents sites

 et en différentes conditions

 

Nos impressions visuelles sont entachées d'erreurs courantes, elles ne peuvent donner des résultats fiables et objectifs, de plus notre mémoire ne nous donne pas une base de comparaison exacte.(du moins pas la mienne ;-) ceci dit pour ma part j'ai l'habitude d'estimer directement la qualité par l'observation sur les étoiles à très fort GR pour la turbulence(au Zénith) et sur les nébuleuses ou galaxies étendues (lors de leur passage au méridien ou une heure avant ou après!!, pour la transparence (alt 500m à 15km nord de Castres 50  000 H)

Par exemple: la visibilité des dentelles ou de la nébuleuse du pélican, aux Jumelles (12X60, 10x50, monoculaire 8x35), la nébuleuse du croissant sans filtre, ou la galaxie NGC 6822 au télescope,(T225mm, T560mm, J16x80),  de Hélix aux jumelles, de M33 à l'œil nu (vision directe ou indirecte ) de la tête de cheval au télescope(T560,T225mm), la visibilités des galaxies du lion aux jumelles(M65 et voisines, M95 et voisines)....chacun peut faire sa liste selon son matériel son expérience... si à l'œil nu ou aux jumelles la turbulence n'a pas ou peu d'action, pour la vision au télescope des objets du ciel profond la turbulence joue aussi (il vaut sans doute mieux un site un peu moins "noir" mais moins turbulent) 

Par cette technique il est simple d'obtenir un résultat valable bien qu'imprécis et dépendant de l'état de fatigue de l'observateur (ou  son degré d'alcoolisation ;-)  mais il reste une difficulté de taille. Dans un site que l'on connaît bien les conditions de Pollution  Lumineuse étant inchangées (enfin on l'espère) toute amélioration ou dégradation vient de la qualité de l'atmosphère cette nuit là (transparence et turbulence, mais comment faire la part des choses dans un site inconnu ou peu connu??? En effet s’il est facile de mesurer une différence, en quelques minutes, entre un site pollué et un site bien noir, comment mesurer la nébulosité ambiante. Un lieu exceptionnel, avec des conditions météo moyennes, donnera le même résultat qu'un endroit relativement pollué, par conditions exceptionnelles.

Le "sky quality meter"(http://www.mecastronic.com/SQM_Nouveau_mecASTROnic.pdf) que je ne possède pas, mesure la luminosité du fond du ciel mais dans un endroit non pollué, il donnera une valeur élevée même si la transparence atmosphérique est mauvaise, si j'ai bien compris.

 

Donc comment donc séparer Pollution Lumineuse (PL) de Pureté Atmosphérique???? afin de juger un site


    *Première solution : prendre des photos au zénith, au moment du coucher du soleil, ou au lever.

Plus l’image sera sombre (valeurs adu faibles des pixels dans iris par exemple) plus l’atmosphère sera transparente.
Donc deux sites avec une valeur, s’ils n’ont pas les mêmes valeurs lors des mesures zénithales de nuit, la différence sera de la pollution lumineuse!
Difficulté : une légère variation de la hauteur du soleil, entre les deux clichés, change considérablement la luminosité du bleu du ciel et rend cette technique peu fiable.

    *Deuxième solution: utiliser un thermomètre Infrarouge : lorsque l'on dirige ce type d'instrument vers le zénith il donne une valeur faible, celle ci augmentant au fur et à mesure que l'on vise l'horizon. Cela serait efficace si les températures des masses d'air étaient toujours identiques, cela ne fonctionne pas car la température des différentes couches atmosphériques influe cette mesure à transparence égale on obtiendra une valeur plus basse sous des masses d'air plus fraîches.

    *Troisième solution consiste peut-être à comparer les images de météosat prise dans le domaine de la vapeur d'eau (WV)

il faut alors ajouter la mesure de l'humidité au sol afin d'avoir aussi la valeur en basses couches

                            

transparence moyenne??                                                                              transparence excellente??

   *Quatrième solution : aspect de la lune à l'horizon (lever ou coucher) ou du soleil au lever de préférence, bien détaillé dans un article de Bertrand Laville dans la revue Ciel extrême n°42 l'article tout entier est d'ailleurs passionnant à ce sujet. http://www.astrosurf.com/cielextreme/page03F.html

 * 5ème solution: détaillée ci-dessous

Prise de vue à l‘aide d’ Appareils Photo Numériques afin de mesurer l'obscurité du fond du ciel. Pour ma part j'ai utilisé les Canons A60, A75(+de bruit), A80, foc= 5.4mm f/d=2.8  et A540 Foc 5.8mm f/d 2.6 (7.5%plus lumineux donc) Temps de pose 15 sec à 400 asa.

Attention tous les APN ne font pas l’affaire, 10sec de pose parait un minimum, en outre certains font des « noirs » (soustraction du bruit électronique) qui descendent le fond du ciel à 0 ! et il faut que les valeurs entre deux photos soient cohérentes. 

Attention à ne pas mesurer sur la voie lactée et aussi sur des zones au bruit électronique important (en haut à gauche sur le canon à 60 par exemple) Attention selon l' APN lors d’une série d’image le bruit électronique de la première est plus faible.Sur certains apn la première pose doit être virée car parfois incohérente avec les autres.

Vérifier que, selon la température, les valeurs ne diffèrent pas trop (laisser par exemple l'APN dans votre poche de pantalon quelques minutes puis refaire une série de mesures)

Analyse avec le logiciel Iris de Mr Christian Buil   Mesure du fond du ciel en ADU: Photométrie d’ouverture  (Nb de cercles 2 ; fond de ciel médian non coché ; r 1=8 ; r2=20) 
Zones sélectionnées au hasard dans la partie centrale de l’image (en balayant de droite à gauche) en évitant les étoiles brillantes et la Voie Lactée (et la zone de l’appareil entachée éventuellement d’un bruit électronique important), 10 mesures moyennées à chaque fois/image . 

Les valeurs seront différentes selon les APN mais cela donne une indication par rapport aux variations de conditions de l'observateur en un même endroit.
Avec mes APN successifs (Canon A60 A540) dotés du même type de capteur, pas de différences selon la température .Dans le noir 1.45 (dark) ,au Zénith: -2 Parfait 2-3 excellent 3-4 très bon 4-5 correct 5-6 moyen 6-7 mauvais (centre Castres 86!!)
 Cette technique donne, tout comme le Sky quality meter, avec certes moins de rapidité,de précision et de valeurs standardisées,  une valeur "d'obscurité du fond du ciel" qui ne sépare pas la PL de la Pureté atmosphérique.Mais Si la valeur autour de la polaire est bien plus faible, la transparence est mauvaise car l'atmosphère, plus épaisse, diffuse plus la lumière des étoiles. Si la valeur est identique, la transparence est très bonne, si alors le chiffre est élevé c'est la PL qui est forte. Si la différence est forte (sans PL visible vers le nord bien sûr) c'est la transparence qui est faible.

HYPOTHESES:

Transparence parfaite site parfait  2Z 2Pol (noir complet 1.5)

Transparence moyenne site parfait 6Z 6pol

Transparence parfaite site pollué 6Z 9Pol  (site un peu pollué et mesure polaire faite dans une zone sans halo notable)

Transparence moyenne site pollué 10Z 15 pol  (site un peu pollué et mesure polaire faite dans une zone sans halo notable)

Une grande différence entre Z et Pol indique t elle une transparence mauvaise? si la différence est faible mais les valeurs                élevées, la transparence est bonne mais PL importante???(comme au col blan par exemple)

Mais certains résultats posent problème. 

Le 12 octobre 2007(au deux tiers du tableau)j'obtins de faibles valeurs de chez moi  tout comme le 13 octobre (un peu plus bas) par des conditions  de transparence pas bonnes du tout, or quelques jours après  en fin de tableau par transparence excellente j'avais quasiment les mêmes valeurs et une très faible différence entre la mesure z et Pol? 

Peut être que si la  transparence n'est  pas top par voiles d'altitude les lumières des ville diffusant les  valeurs sont élevée si la transparence  pas top par humidité générale la  lumière des villes est  absorbée (et celle des * aussi) on obtiens alors de faibles valeurs

Enfin autre chose pose problème, j'ai obtenu des valeurs plus faibles chez moi en octobre avec un ciel certes très bon mais bien en dessous de celui observé début septembre dans les pyrénées ,ou les valeurs étaient pourtant plus fortes.Un peu comme si les étoiles plus nombreuses en fond de ciel augmentent sa luminosité!!

Il faudrait pouvoir mesurer directement le flux lumineux de la polaire et d'* de référence au zénith pour mesurer l'absorbtion de l'air et partant sa transparence


Résultats : (heure en T.L.)

DATE LIEU et altitude REMARQUES  et CONDITIONS particulières  observées (Transparence) (Pollution lumineuse) FOND DU CIEL mesuré avec iris , classé par ordre du + clair au + sombre
24/12/05 18h43 Castres (81)175m 50000Hab En centre ville Z 86
21/10/04 6h25 Mirande (32)200m 4500Hab En centre ville Z 25.1
14/10/04 0h11 La Pautié (81)(chez moi)500m à 15km au  nord de Castres Quart de Lune au méridien dans le sagittaire Z 10.9
28/05/06 2h50 carcans (33) 21m 1500 Hab   Z 8.3 pol11.1
14/11/04 4h  Quercy 350m (Célé) transparence médiocre Z 8.3    43°s 10.5
03/03/2006 Luzenac(09) 700m 700hab bord du village Z 6.66
24/09/07 5htl  Nant (12) 500m 850hab 1,5km du village Z 6.2     pol 6.6
09/09/04 2h30tl Col des Marialles(66)1750m (près du Canigou) transp correcte sans plus Z 6.12  43°s6.5
13/10/2006 réalmont (81)200m 2900Hab bordure du village Z 6     pol 8.5
04/09/05 1h25 Coll Blan  2500m transp pas top PL nord+bas Z 5.80  43°est 5.85
30/09/05 23h24 Station ski Mijanes 1750m se dégageant, mieux+ tard (ci dessous) Z 5.8
24/07/2006 Causse Méjean lieu dit Charre aérodrome de florac 950m transp. moyenne Z 5.7 
18/09/2004 Quercy 350m (Célé) triangle noir pas si noir malgré de bonnes conditions atmosphériques Z 5.53 Pol6
24/12/05 19h30 La Pautié (81)alt 500m cirrus  Z 5.12
29/08/05 22h25 Mont Picotalens(81) 1150m Lacaune(2900hab3km nord PL vers pol) Z 4.95 pol 5.95
01/10/05 03h43 Station Mijanes Mieux qu'en début de nuit ciel devenant excellent par la suite Z 4.8
29/09/05 01h15 Col de Pahières se voilant moins bien qu'en début de nuit Z 4.8
03/09/05 0h10 Plateau de Beille1900m   Z 4.7
13-oct-06 col du puymorens 1920m   Z 4.65
13/11/2005 Plateau de Beille, 1900m    Z4.55 pol5.32
cabannes (09)580m 360Hab   Z6.85  pol9.85
 
3/03/06  4h Plateau de Beille, 1900m    Z 4.45
15sep07 23h30 . La Pautié (81)alt 500m transp excellente un observateur au pic du midi note Entre les nuages, le ciel est coronal. La couleur bleue foncée du ciel de jour est vraiment impressionante Z 4.23 pol 4.55
13/06/2007 La Pautié (81)alt 500m   Z 4.15 pol 4.27 
20/05/04 2h28 La Pautié (81)alt 500m transp excellente  Z 3.9
07-sept-07 col de Pahières 1950m   Z 3.88 pol 4.38
 9 sept 07 col de la bonaigua 2072m   Z 3.82  pol 4.15
06/07/2007 station météo 550m transp TB Z 3.8
20/09/2006 col de pahières 1950m   Z 3.68 pol 4.5
12oct07 21h30 pautié transp pas top pourtant ?? Z 3.5 43°4 pol 3.65
24/09/07 5htl  La Pautié (81)alt 500m transp exceptionelle Z 3.45 pol 3.68
15/07/2007 22h40 col de pahières 1950m   Z 3.4 pol 3.95
16/07/2007 23h35 Lles de cerdana 2150m PL au nord (andorre) Z 3.4 pol 9.35
20/10/07 5h17 Pautié transp TB Z3.33 pol 3.72
19/10/07 3h46 Pautié transp TB Z3.22
07-sept-07 col de la bonaigua 2072m   Z 3.24 pol 3.90
13oct 5h Pautié transp pas top pourtant ?? Z3.16 pol  3.24 !!
       
       
15/10/07 0h32 Pautié transp TB Z3.15 pol 3.18
16/10/3h30 Pautié transp TB Z3.0 pol 3.02
28/09/05 22h40 Col de Pahières 2000m transp exceptionnelle juste après la pluie Z 2.80 en fait à 50°  43°est2.85(Pas de photo au Zénith ! dommage)à 15° 4.3
comparatif le 9 octobre 5h dans les nuages, Pautié Z2.4 45°NE 2.3 Plané Z8.5 45°NE 5.5 Station météo Z2.3 45°NE 2.2

Comparatif autour d'Antares le 6 juillet 07depuis la station météo à 2km du village , même hauteur que le 17 mai 07à 1500m dans les pyrénées turbu très forte vent de sud transparence excellente. Valeur du fond du ciel avec  iris, 16 ici contre 12 dans les pyrénées valeur d'une même étoile 140  ici 230 dans les pyrénées mais la mise au point était elle la même exactement?

 l'idéal pour mesurer la variation due aux conditions atmosphériques serait de faire une mesure d'une étoile calibrée au zénith photographiée avec le même appareil en mode raw avec les même paramètres mais il faut être sur d'avoir toujours la bonne mise au point? et comment le mesurer avec Iris?.

Mesure de jour zénith soleil à peu près à la même hauteur (même heure si possible)

21/11/05 9h17

La Pautié  500m

Zénith 50asa 1/250ème de seconde background iris

72

gain en transparence

21/11/05 9h40

Castres  150m

Zénith 50asa 1/250ème de seconde background iris

85

  15%pour 350m de différence
10/09/07 la Pautié 16h 173 mi-ht horizon Z65.5 gain en transparence
8/09/07 Bonaigua 16h 134 mi-ht horizon (gain 29%) Z48.5 (gain 26%)  pour 1570m de différence 
         

 26% cela devient interressant mais là encore les conditions atmosphériques étaient elles identiques exactement?

 

 

 

 

 

Pas concluant donc étude à suivre!!

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