Ce que l'œil nu voit vraiment
Voir beaucoup d'étoiles ne veut rien dire de précis. L'astronomie mesure la luminosité par la magnitude, explique comment l'œil s'adapte à l'obscurité, et pourquoi une lumière rouge ne détruit pas ce que la nuit vient de construire.
La magnitude, une échelle inversée et logarithmique
Vers le deuxième siècle avant notre ère, l'astronome grec Hipparque, puis Ptolémée quelques siècles plus tard, ont classé les étoiles par magnitude : les plus brillantes en première magnitude, les plus faibles encore visibles à l'œil nu en sixième magnitude. Cette échelle ancienne est restée en usage, avec une particularité qui déroute souvent : plus le chiffre est petit, plus l'étoile est brillante, un peu comme un score au golf. Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel nocturne, affiche une magnitude de moins 1,44. Sous un ciel bien sombre, l'œil humain distingue des étoiles jusqu'à la sixième magnitude environ, et chaque magnitude de moins correspond à une étoile environ deux fois et demie plus brillante.
L'adaptation à l'obscurité
Deux mécanismes distincts adaptent l'œil au noir. Le premier est rapide : la pupille se dilate, jusqu'à environ sept millimètres chez une personne jeune, un peu moins avec l'âge. Le second est beaucoup plus lent : la rétine produit progressivement une substance appelée rhodopsine, ou pourpre rétinien, qui rend les cellules en bâtonnets de l'œil beaucoup plus sensibles à la lumière faible. Cette adaptation demande de vingt à quarante minutes pour donner son plein effet, et elle ne peut pas être accélérée. Elle se détruit en revanche très vite : quelques secondes de lumière vive suffisent à décomposer la rhodopsine et à faire retomber les bâtonnets dans leur état diurne, obligeant à tout recommencer.
La vision décalée
Les cellules en cônes, concentrées au centre de la rétine, distinguent bien les couleurs et les détails en pleine lumière, mais sont peu sensibles dans le noir. Les bâtonnets, eux, se trouvent surtout en périphérie de la rétine et sont beaucoup plus sensibles à la faible lumière, sans distinguer les couleurs. Regarder un objet faible légèrement à côté, plutôt que directement, place son image sur cette zone riche en bâtonnets plutôt que sur le centre qui en manque : les astronomes appellent cela la vision décalée, et elle peut révéler des objets vingt à quarante fois plus faibles que la vision directe.
Pourquoi la lumière rouge ne détruit pas la vision nocturne
Les bâtonnets de l'œil répondent le mieux aux longueurs d'onde bleu-vert et très peu aux longueurs d'onde rouges, autour de 620 à 700 nanomètres. Une lumière rouge assez faible n'entraîne donc pas la décomposition rapide de la rhodopsine que provoquerait une lumière blanche ou bleue de même intensité. C'est pour cette raison que les astronomes, mais aussi les services de sécurité qui doivent garder une vision nocturne opérationnelle, utilisent des lampes rouges plutôt que des lampes blanches : elles permettent de lire une carte du ciel ou de régler un instrument sans effacer l'adaptation à l'obscurité qui vient de s'installer.
Sources
- What is stellar magnitude?, EarthSky.
- Dark Adaptation of the Human Eye and the Value of Red Flashlights, National Park Service.
- How to See: Averted Vision and Dark Adaptation, Cosmic Pursuits.
- Averted vision: how to get a better view of night-sky objects, BBC Sky at Night Magazine.
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