CHAPITRE TITI

Couleur du ciel nocturne.

Jusqu'en 1929 la couleur du ciel nocturne était considérée comme moins bleue que celle du ciel diurne, mais de composition analogue à celle de la lumière solaire. Depuis lors, la partie rouge du spectre a été de mieux en mieux étudiée. Dufay (12), au cours d’une longue série de recherches photométriques très précises, trouva la lumière du ciel nocturne plus rouge que celle du ciel lunaire. Cabannes (13) fit remarquer que le ciel nocturne, trop rouge pour une diffusion de la lumière du soleil ou des étoiles par les molécules d’un gaz raréfié, n’était pas assez polarisé pour une diffusion de la lumière par des électrons libres et il montra que desradiations d’origine atmosphérique, très intenses dans le rouge et le début de l’infra-rouge, venaient s'ajouter à la diffusion interplanétaire ou interstellaire. En 1937 (14) j'ai signalé les premiers résultats mettant en évidence l'énorme importance des grandes longueurs d'onde.

Technique. — Cette étude colorimétrique a été faite par comparaison du ciel avec un filament de tungstène à température de 2 100 K à travers divers filtres.

Les régions spectrales employées ont été :

Bleu BG4, 1 mm d'épaisseur. . XX3 500-5 000 BG2, 8 mm d'épaisseur . .

Vert VG » » UE 5 300-5 650 OG1 » » TETE

OG2 4 mm d'épaisseur. . 5 850-9 000

Rouge RG5 2: -» » Ses 6 800-9 000

RG8 2 5» » } 7290-g 000

26 RAYMOND GRANDMONTAGNE

À travers chacun des filtres la lumière du ciel a été comparée à celle de la lampe B placée à 46,9 m.

Le photomètre a été employé sans objectif et par suite les résultats correspondent à un grand angle solide.

Les calculs suivants sont faits sur les moyennes de plusieurs mois. Les résultats dépendent en partie des époques où ont été faites les observations. Aussi ai-je pris, autant que possible, un intervalle d’un an, supposant une période d’un an aux variations de la couleur du ciel nocturne.

Résultats. — /Jmportance du rouge. — Déterminons d’abord la moyenne des déviations du photomètre lorsque la cellule est exposée à la lumière du ciel et à l’étalon I. On en déduit le rapport des déviations correspondant au ciel et à la lampe B. Connaissant l’énergie rayonnée par le tungstène à 2 1000 K dans les différents domaines spectraux (11) nous obtenons l'énergie rayonnée par le ciel nocturne dans les mêmes domaines.

L'énergie rayonnée dans le bleu (entre 3500 et 5 000 À) étant prise comme unité, la moyenne des lectures faites du milieu de 1937 au milieu de 1938 donne 230 pour l'énergie rayonnée entre 5 850 et 9000 À.

L'énergie rayonnée dans le rouge est donc considérable vis-à-vis de celle qui est rayonnée dans le bleu.

Répartition dans le rouge. — Ayant alors fractionné l'étude du rouge au moyen des filtres RG5 et RGB8 associés avec OG2, j'ai calculé par différence les énergies correspondant aux bandes 5 850-6 800 À et 6 800- 1 250 À tandis que le filtre RG8 donnait la bande 7 250-9 000 À.

En divisant les énergies obtenues ainsi par la largeur spectrale des intervalles successifs, on obtient, en unités arbitraires, des nombres qui peuvent être considérés comme les brillances spectrales énergétiques moyennes des intervalles considérés.

On trouve ainsi :

Limites Energie Brillance moyenne 5 850-6 800 À 4,9 5,2 6 800-7 250 À 1,6 no 0 7 250-9 000 À 20 11,4

D'autre part dans des mesures séparées j'avais obtenu des renseignements sur le bleu et le vert. Pour les ramener à la même unité que les nombres ci-dessus, j'admets que le rayonnement est resté en moyenne le même à travers le filtre OG2 commun à toutes ces mesures. On peut ainsi calculer :

Limites Energie Brillance moyenne

ce qui conduit au graphique ci-dessous (fig. 12).

brillance moyenne (unités arbitraires)

Longueurs d'onde en microns ]

Fig. 22,

28 RAYMOND GRANDMONTAGNE

Interprétation. — L’extrême importance du rouge et du proche infra-rouge est évidente. :

On remarquera la bande plus faible entre 6 800 et 7250 À, alors que la région 5 860-6 800 À est plus intense. On sait d’après des observations spectroscopiques(13) (15) (16)(17)(r) que la raie 6 300 À est particulièrement intense et qu’il existe des handes également très intenses vers 6 500 À. De même la photographie a montré un rayonnement intense vers 7600 À et plus loin. Au contraire l'intervalle 6800-7250 À n'est pas particulièrement riche en raies ou bandes intenses.

Il peut être intéressant de rechercher quelle est la température du corps noir qui donnerait une répartition spectrale énergétique se rapprochant de celle que je viens de citer.

J'ai fait le calcul de deux façons en me servant des tables données par Ch. Fabry (18).

Premier calcul : on cherche pour quelle température les radiances spectrales du corps noir sont à peu près dans le même rapport que les brillances moyennes du ciel pour les mêmes longueurs d'onde moyennes des intervalles ci-dessus considérés. En prenant comme unités les valeurs dans le bleu, à 2 05o° K, on trouve une concordance suffisante g

CCCCCCC———————

Longueur d'onde Corps noir moyenne à 2 0500K 4 200 Â ï 5 500 Â 13 6 5oo À 4x 8 000 À 108

Deuxième calcul : on cherche à quelle température l’énergie émise par le corps noir dans le rouge entre 5 850 et 9 000 À est 230 fois environ celle qu'il émet entre 3 500 et 5000 À (dans le bleu).

La température de 1 8000 K donne ce rapport.

Parmi les divers auteurs (19) (20) (12) ayant étudié la couleur du ciel nocturne, seul Lord Rayleigh dans certaines de ses mesures visuelles avait trouvé un résultat s’écartant d’une façon notable de la couleur du soleil. Il avait donné la couleur de la lampe demi-watt comme se rapprochant de celle du ciel.

On voit que la coulzur est encore plus rouge et, en particulier lorsqu'on veut exprimer la brillance du ciel nocturne, il n’est pas souhaitable de le comparer avec les étoiles dont la couleur diffère énormément de la sienne. Il est préférable de comparer le ciel nocturne avec une source dont la répartition spectrale des énergies se rapproche de la sienne. Les lampes à incandescence à basse température employées en photométrie sont tout indiquées (voir chapitre V).