Étoiles qui clignotent, planètes qui brillent : quelle différence ?

Le voyage de la lumière jusqu'à tes yeux

Une lumière qui vient de très loin

Les étoiles sont des soleils, mais tellement éloignés qu'ils ne nous apparaissent que comme de minuscules points. L'étoile la plus proche du Système solaire, Proxima du Centaure, est à environ 40 000 milliards de kilomètres. Sa lumière, qui voyage pourtant à 300 000 kilomètres par seconde, met plus de 4 ans à nous arriver !

Même avec les plus grands télescopes, une étoile reste un simple point de lumière : elle est trop loin pour qu'on voie sa forme.

La dernière étape : traverser l'air

Après un voyage de plusieurs années, la lumière d'une étoile arrive enfin près de la Terre. Mais il lui reste une dernière épreuve : traverser l'atmosphère, cette grande couche d'air qui nous entoure et qui fait plusieurs dizaines de kilomètres d'épaisseur.

Et l'air n'est jamais tout à fait calme.

L'air qui bouge dévie la lumière

Des bulles d'air chaudes et froides

Dans l'atmosphère, il y a des courants d'air, du vent, des endroits plus chauds et d'autres plus froids. L'air chaud est moins dense que l'air froid. Ces différences forment des sortes de grosses bulles d'air invisibles, qui se déplacent et se mélangent en permanence.

Pourquoi la lumière se dévie

Quand la lumière passe d'une zone d'air à une autre de densité différente, elle ralentit un tout petit peu et change légèrement de direction. On dit qu'elle est réfractée. C'est le même phénomène qui fait paraître une paille « cassée » dans un verre d'eau.

Comme les bulles d'air bougent sans arrêt, la direction de la lumière change des dizaines de fois par seconde. Pour tes yeux, le point lumineux de l'étoile semble alors trembler : tantôt plus brillant, tantôt plus faible, parfois même un peu décalé. C'est le scintillement.

N.B. :
Le scintillement s'appelle aussi la « turbulence atmosphérique ». Les astronomes la mesurent avec une unité appelée la « seeing » (ou « qualité d'image ») : plus l'air est calme, plus les images des étoiles sont fines et nettes.

Étoile contre planète : un point contre un disque

Une étoile : un seul fil de lumière

Imagine que la lumière d'une étoile est un fil très fin. Quand une bulle d'air passe sur son chemin, tout le fil est secoué en même temps. Ton œil voit alors l'étoile clignoter.

Une planète : une grosse corde de lumière

Une planète est beaucoup plus proche que les étoiles. Vue de la Terre, elle n'est plus un simple point, mais un tout petit disque. Sa lumière est comme une grosse corde faite de milliers de petits fils. Chaque fil traverse un endroit un peu différent de l'atmosphère : l'un est dévié vers la gauche, l'autre vers la droite, un autre ne bouge presque pas. Au final, tous ces petits mouvements se mélangent et se compensent. Résultat : la lumière de la planète paraît beaucoup plus stable.

N.B. :
Le Soleil est lui aussi une étoile, mais il ne scintille pas. Il est tellement proche de nous (150 millions de kilomètres) qu'il apparaît comme un gros disque dans le ciel, et non comme un point. La règle « point contre disque » marche aussi pour lui !

Des couleurs qui changent près de l'horizon

Le scintillement est plus fort pour les étoiles proches de l'horizon. Leur lumière doit alors traverser une plus grande épaisseur d'air, donc beaucoup plus de bulles. Les étoiles très brillantes, comme Sirius, peuvent même sembler changer de couleur : rouge, bleu, vert… comme un petit feu clignotant. L'air agit un peu comme un prisme et étale les couleurs de la lumière, qui sont déviées de façon légèrement différente.

Et dans l'espace ?

Les étoiles ne clignotent plus

Les astronautes de la Station spatiale internationale, qui sont au-dessus de l'atmosphère, voient les étoiles briller d'une lumière parfaitement fixe. C'est la preuve que le scintillement vient de l'air de la Terre et pas des étoiles.

Des télescopes qui corrigent l'air

Pour éviter ce problème, le télescope spatial Hubble observe depuis l'espace. Les grands télescopes au sol, eux, utilisent l'optique adaptative : un miroir déformable ajuste sa forme des centaines de fois par seconde pour annuler les secousses de l'air, un peu comme des lunettes qui se règleraient toutes seules.

À toi de jouer : reconnaître une planète

Le test du clignotement

Les planètes sont des astres « errants » : le mot « planète » vient d'un mot grec qui veut dire « vagabond ». Au fil des semaines, elles se déplacent parmi les étoiles. Tu peux en repérer une très simplement :

1. Choisis une soirée dégagée et sors à la tombée de la nuit, avec un adulte.
2. Cherche un point lumineux très brillant, bas dans le ciel, après le coucher du Soleil ou avant son lever.
3. Regarde-le attentivement quelques secondes : s'il brille d'une lumière calme, comme un petit phare, c'est probablement une planète (Vénus ou Jupiter, par exemple). S'il clignote et change un peu de couleur, c'est sûrement une étoile.

N.B. :
Ce test n'est pas parfait. Une planète très basse sur l'horizon peut aussi scintiller un peu, parce que sa lumière traverse alors beaucoup d'air. Pour être sûr, on peut utiliser une application de carte du ciel, qui indique la position des planètes.

Une expérience pour voir l'air trembler

Pour observer l'effet de l'air chaud sur la lumière, regarde un objet à travers l'air chaud au-dessus d'un radiateur, d'une route en été ou d'une bougie (sans la toucher !). L'objet semble onduler et trembler. C'est exactement ce qui arrive à la lumière des étoiles, mais avec l'atmosphère entière.

Pourquoi les étoiles semblent-elles pointues, avec des branches ?

Sur les dessins, on représente souvent les étoiles avec des pointes. C'est une habitude de dessinateur. Dans la réalité, une étoile est une immense boule de gaz brûlant, comme le Soleil. Les « branches » que l'on voit parfois sur les photos viennent du matériel, par exemple les supports internes d'un télescope, qui diffractent la lumière, et pas de l'étoile elle-même.