Pourquoi les étoiles scintillent-elles ?

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réponse simple

Réponse simple :

Lorsqu’on observe les étoiles depuis la surface de la terre, on peut voir qu’elles semblent scintiller plus ou moins rapidement et de manière irrégulière.

 

Étoile qui scintille (source)



La grande majorité des étoiles que nous voyons semblent scintiller

Ce phénomène est en réalité une question de point de vue. Lorsque la lumière en provenance d’une étoile pénètre dans l’atmosphère terrestre, elle va subir une série d’infimes déviations chaotiques en fonction des turbulences de l’air (variation de température, de pression, etc...)3. Nos yeux traduisent ces déplacements lumineux comme si la source de ces rayons se déplaçait elle-même, ce qui donne l’impression que les astres tremblent ou clignotent.

 


Les changements rapides de températures et de pression changent localement la déviation des rayons (sources multiples)

Certaines étoiles scintillent moins que d’autres car elles sont situées plus près de la terre : l’œil perçoit alors davantage de rayons à la fois, ce qui confère une certaine stabilité à l’image5.

De même, les étoiles que nous voyons à l’horizon scintillent davantage que celles en dessus de nous, car la lumière qu’elles émettent doit parcourir une plus grande couche d’atmosphère avant d’arriver jusqu’à nos yeux.

 


La lumière des étoiles à l'horizon (par rapport à l'observateur) subit plus de perturbations (sources multiples)

réponse avancée

Réponse avancée :

Lorsqu’on observe les étoiles à l’œil nu ou avec un télescope depuis la surface terrestre, on constate une variation rapide de la luminosité des astres. Ce phénomène, appelé scintillation, n’est pas dû comme on aurait pu le croire à un changement de la luminosité intrinsèque des étoiles.

 

Étoile qui scintille (source)



La grande majorité des étoiles que nous voyons nous donne l'impression de scintiller

La luminosité des étoiles évolue effectivement au cours de leur vie, mais de manière très lente à l’échelle d’une vie humaine. Par exemple, la lumière du soleil varie de 0.1% en 11 ans1. Il existe malgré tout quelques étoiles, notamment les Céphéides, dont la luminosité varie périodiquement de quelques heures à quelques jours1, mais ce phénomène ne permet toujours pas d’expliquer la variation rapide que l’on peut observer.

La scintillation est en réalité une question de point de vue, elle est due aux turbulences de l’atmosphère terrestre et plus particulièrement à la variation locale de l’indice de réfraction de l’air. Ce nombre caractérise la rapidité de la lumière à traverser un milieu donné2, il correspond à :

Étant donné que la lumière suit un trajet qui minimise son temps de parcours, elle va être déviée à l’interface de deux milieux possédants des indices de réfraction différents.


La valeur de la déviation peut être calculée mathématiquement par la loi de Snell-Descartes

Les turbulences atmosphériques provoquent des différences rapides de pression et de température, ce qui induit des variations locales de l’indice de réfraction de l’air3. Les rayons lumineux provenant d’une étoile vont donc subir d’infimes déviation chaotiques à chaque fois qu’ils passent entre des portions d’atmosphère d’indice différent. Vu que les étoiles sont très éloignées de la terre, on ne les perçoit à l’œil nu que sous forme de point, si bien que la perturbation de ses rayons lumineux va donner l’impression que l’étoile tremble légèrement et que sa luminosité varie.

 


Les changements rapides de températures et de pression changent localement l'indice de réfraction (sources multiples)

En observant plus en détail le ciel, il vous apparaitra que certaines étoiles scintillent plus que d’autres. Il y a principalement deux raisons à cela. Premièrement, la lumière des étoiles situées au zénith traverse une plus fine couche d’atmosphère que celles situées à l’horizon. Ces dernières subiront donc plus l’effet des turbulences de l’air et scintilleront plus significativement.

 


La lumière des étoiles à l'horizon (par rapport à l'observateur) subit plus de perturbations (sources multiples)

La réfraction dépend également de la longueur d’onde des rayons lumineux : les courtes longueurs d’ondes (bleu-violet) sont davantage déviées que les longues (rouge).

 


Ce phénomène est à l'origine des arcs-en-ciel et peut être mis en évidence par un prisme (source)


Réfraction des rayons du soleil par un aquarium : les couleurs sont décomposées

Ainsi les étoiles chaudes (émettant principalement dans le bleu) scintilleront plus que les étoiles plus froides (émettant en majeure partie dans le rouge)4.

 


En fonction de leur température, les étoiles émettent de la lumière de différentes couleurs (source)

Il se peut encore que vous observiez des objets célestes qui ne scintillent quasiment pas. Dans ce cas il y a de forte chance qu’il s’agisse d’une des planètes visibles à l’œil nu. De par leur proximité (en comparaison aux étoiles), elles peuvent être observées sous forme de petit disque et non plus de point. Ainsi, même si l’atmosphère perturbe quelques-uns des rayons lumineux provenant de la planète, les autres ne le seront pas au même instant, suffisant à assurer la stabilité globale de l’image perçue5.

Commentaires   

+3 #8 Bilou 26-02-2017 20:55
Exact, clair et net superbe explication !
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+6 #7 intrascience 01-11-2016 02:21
Citation en provenance du commentaire précédent de Mik :
Wouah!!!! Impressionnant ! Ça semble tellement logique tant c'est bien expliqué ! Merci vraiment beaucoup pour votre travail, votre site est super ! J'ai 30 ans et je me suis toujours posé cette question. Merci pour cette réponse clair, nette et limpide pas comme là lumière des étoiles que nous percevons... ????

Merci Mik pour ce gentil commentaire, j'apprécie.
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+8 #6 Mik 28-10-2016 01:35
Wouah!!!! Impressionnant ! Ça semble tellement logique tant c'est bien expliqué ! Merci vraiment beaucoup pour votre travail, votre site est super ! J'ai 30 ans et je me suis toujours posé cette question. Merci pour cette réponse clair, nette et limpide pas comme là lumière des étoiles que nous percevons... ????
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