Est-ce que ça scintille ?

Première question à se poser devant un point lumineux : est-ce qu’il scintille, ou est-ce qu’il brille d’un éclat stable ? Une étoile est si loin qu’elle n’est, pour l’œil, qu’un point sans aucune épaisseur. Sa lumière traverse une atmosphère turbulente et s’y fait dévier des milliers de fois par seconde, dans des directions qui changent sans cesse : c’est ce que les astronomes appellent la scintillation.

Une planète, elle, paraît aussi à l’œil nu comme un simple point, mais elle a une taille réelle : c’est un tout petit disque, non un point. La lumière qui vient d’un bord du disque est déviée un peu différemment de celle qui vient du bord opposé, et ces petits écarts s’annulent les uns les autres. Résultat : l’éclat d’une planète reste stable, quand celui d’une étoile tremble.

La magnitude, l’outil qui sert tout du long

Un repère revient à chaque étape de cette page : la magnitude, l’échelle qui mesure l’éclat d’un astre tel qu’on le voit depuis la Terre. Héritée de l’Antiquité, elle fonctionne à l’envers : plus le chiffre est petit, plus l’objet est brillant, et les objets les plus éclatants descendent sous zéro. Chaque unité de moins correspond à un éclat environ deux fois et demie plus grand ; cinq unités de moins, à un éclat cent fois plus grand.

Sous un ciel vraiment sombre, l’œil nu distingue des étoiles jusque vers la magnitude 6. En ville, la pollution lumineuse ne laisse voir qu’une poignée des points les plus brillants : la différence entre les deux ciels se lit directement sur cette échelle.

Est-ce que ça bouge ?

Deuxième question : ce point garde-t-il sa place parmi les étoiles voisines, ou se déplace-t-il pendant qu’on le regarde ? Une vraie étoile ne bouge jamais de façon visible en une soirée. Si ça bouge, ce n’est pas une étoile : c’est un avion, un satellite ou un météore, et les trois se distinguent en quelques secondes d’observation.

Un avion clignote : des feux rouges et verts, un feu blanc qui pulse à intervalle régulier. Il suit une trajectoire à peu près droite, à une vitesse que l’œil suit sans effort d’un horizon vers l’autre.

Un satellite ne clignote pas. C’est un point stable, blanc ou légèrement bleuté, qui glisse en ligne droite à vitesse constante, sans bruit et sans jamais changer de direction. Le plus brillant d’entre eux, la Station spatiale internationale, traverse le ciel en quelques minutes ; selon la hauteur de son passage, son éclat va d’une étoile moyenne jusqu’à dépasser celui de Vénus. Beaucoup de satellites s’éteignent d’un coup en entrant dans l’ombre de la Terre, plutôt que de s’estomper peu à peu comme un avion qui s’éloigne.

Un météore ne dure presque rien. Le trait de lumière apparaît d’un coup, s’étire sur une portion du ciel en une fraction de seconde, parfois coloré, puis s’éteint. Il n’y a rien à suivre du regard : c’est déjà terminé quand l’œil réagit.

Où est-ce, dans le ciel ?

Troisième question, une fois écartés les avions, les satellites et les météores : à quel endroit du ciel se trouve ce point ? Les étoiles se dispersent partout, dans toutes les directions, à toutes les hauteurs. La Lune et les planètes, elles, ne s’égarent jamais loin d’une même bande étroite, celle que trace le Soleil lui-même d’un jour à l’autre.

La raison tient à la forme du système solaire : il est plat. La Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil dans un même plan, hérité du disque de gaz et de poussière qui leur a donné naissance. La Lune tourne autour de la Terre selon une orbite qui ne s’écarte que légèrement de ce plan. Vu depuis la Terre, tout ce monde reste donc groupé le long d’une même bande étroite du ciel, jamais dispersé comme les étoiles.

Un point brillant très loin de cette bande, près d’un pôle céleste par exemple, est une étoile. Un point brillant posé sur cette bande mérite qu’on s’y attarde : c’est un candidat sérieux pour une planète. La bande elle-même se lève et se couche comme le reste du ciel, sous un angle qui dépend de la latitude et de l’heure : il n’y a pas de direction fixe à retenir, mais une fois un point identifié comme planète un soir, la même bande reste la bonne piste les soirs suivants, où que l’on se trouve sur Terre.

La méthode du saut d’étoile

Une fois écartés les faux positifs, reste à nommer ce qui est vraiment une étoile. La méthode ne demande aucune mémorisation : elle part d’une figure évidente, celle qu’on repère sans hésiter, puis elle compte les écarts, un saut après l’autre, jusqu’à la cible. Les étoiles gardent la même position les unes par rapport aux autres sur toute une vie humaine : un saut qui fonctionne une fois fonctionne tous les soirs, à la bonne saison.

Depuis l’hémisphère nord : de la Grande Casserole à Arcturus et Spica

La Grande Casserole est un astérisme, une figure familière qui ne fait pourtant pas partie des 88 constellations officielles : elle n’est que la portion la plus brillante de la Grande Ourse, sept étoiles formées en casserole. Elle est haute dans le ciel d’une bonne partie de l’hémisphère nord, de Mexico à New Delhi ou Osaka.

Le manche de la casserole dessine une courbe. En suivant cette courbe au-delà du manche, le premier point brillant rencontré est Arcturus, une étoile orangée de magnitude -0,04, dans la constellation du Bouvier. En continuant exactement la même courbe au-delà d’Arcturus, elle mène à Spica, étoile blanc bleuté de magnitude 1,04, dans la constellation de la Vierge. Le mnémonique qui résume le saut : suivre l’arc jusqu’à Arcturus, puis foncer vers Spica.

Depuis l’hémisphère sud : de la Croix du Sud à Oméga du Centaure

La Croix du Sud, Crux, est une vraie constellation, la plus petite des 88, circumpolaire dans la plus grande partie de l’hémisphère sud : depuis Buenos Aires, Johannesburg ou Perth, elle ne se couche jamais. Gacrux marque sa tête, Imai l’une de ses branches.

Une ligne tracée d’Imai vers Gacrux, prolongée plus loin encore, pointe en direction d’Oméga du Centaure, un amas globulaire qui apparaît à l’œil nu comme une étoile floue de magnitude 3,9, à peu près à mi-chemin entre Gacrux et Menkent, une étoile de la constellation du Centaure. Ce n’est pas une étoile mais des centaines de milliers d’étoiles trop serrées pour se séparer à l’œil nu : un bon rappel que reconnaître un point lumineux commence toujours par se demander ce qu’il est vraiment.

Ce que l’œil nu voit vraiment

La méthode ci-dessus suppose un œil prêt. Sous un ciel sombre, l’œil nu atteint la magnitude 6 environ, mais il lui faut du temps pour y arriver. Deux mécanismes s’ajustent à l’obscurité : la pupille se dilate en quelques minutes, et la rétine produit peu à peu une substance, la rhodopsine, qui la rend beaucoup plus sensible à la lumière faible. Ce second mécanisme demande de vingt à quarante minutes pour donner son plein effet, et quelques secondes de lumière blanche suffisent à tout défaire.

Une autre astuce aide à voir plus faible : regarder légèrement à côté de la cible plutôt que droit dessus. Cela place son image sur une zone de la rétine plus riche en cellules sensibles à la faible lumière. Les astronomes appellent cela la vision décalée, et c’est souvent elle qui révèle Alcor à côté de Mizar, ou le halo flou d’Oméga du Centaure.

Le détail complet, adaptation à l’obscurité, vision décalée et raison pour laquelle une lampe rouge ne détruit pas cette adaptation, est écrit dans Ce que l’œil nu voit vraiment.

Ce qui trompe le plus souvent

Vénus prise pour un avion

Vénus ne s’éloigne jamais beaucoup du Soleil : elle apparaît donc toujours bas sur l’horizon, juste après son coucher ou juste avant son lever, exactement là où l’on guette les feux d’un avion à l’atterrissage. Elle y est pourtant bien plus brillante que n’importe quelle étoile. Le test du mouvement tranche : elle ne clignote pas, et elle ne se déplace pas de façon perceptible pendant qu’on la regarde.

Un satellite pris pour une étoile qui bouge

Une vraie étoile ne se déplace jamais de manière visible au cours d’une soirée : si un point qui ressemble à une étoile glisse dans le ciel, ce n’est pas une étoile. C’est presque toujours un satellite, un objet qui refléte la lumière du Soleil, reconnaissable au test du mouvement décrit plus haut : une trajectoire droite, constante, silencieuse, sans clignotement.

Une étoile double vue simple

À l’endroit où le manche de la Grande Casserole se plie, une seule étoile saute aux yeux au premier regard : Mizar. En y regardant de plus près, idéalement avec la vision décalée, une compagne plus faible apparaît juste à côté : Alcor. Le couple, surnommé le cheval et le cavalier, sert depuis longtemps de test informel pour l’acuité visuelle et pour la clarté du ciel du moment : si Alcor reste invisible, le ciel est peut-être simplement voilé.

Ces trois questions se posent dans n’importe quel ordre une fois l’habitude prise, et elles se vérifient en quelques minutes sous le ciel du soir. Pour les appliquer tout de suite, la carte du ciel de maintenant montre ce qui est vraiment au-dessus de vous ; une fois un point nommé, les cultures du ciel racontent souvent un autre nom pour la même étoile.

Sources

• Why do stars twinkle, but planets don’t?, EarthSky.
• How to Tell the Difference Between Planes, Satellites and Meteors, National Parks at Night.
• Spot the Station, NASA.
• The ecliptic is the path of the sun, EarthSky.
• Follow the arc to Arcturus, then speed on to Spica, EarthSky.
• Omega Centauri (NGC 5139), Constellation Guide.
• 17 things commonly mistaken for UFOs, BBC Sky at Night Magazine.
• Mizar and Alcor: the horse and rider, EarthSky.
• 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.
• Polaris, Alpha Ursae Minoris, Astropixels.