Quelle est la luminosité de la Lune ? Étant donné sa proximité relative de la Terre et le fait que nous la regardons en permanence, on pourrait penser qu’il est facile de répondre à cette question. Il s’avère que vous auriez tort.
Nous regardons généralement la Lune depuis la Terre, à travers l’atmosphère. Cela crée juste assez d’interférences pour que la quantité de lumière solaire réfléchie par la surface lunaire – une mesure appelée irradiance spectrale – ne puisse être calculée avec plus de 97 % de précision.
Mais ne vous inquiétez pas. Les scientifiques ont un plan. Il s’agit d’utiliser un avion de haute altitude de la NASA qui s’élève jusqu’à 21,3 kilomètres (70 000 pieds). Cela le place dans la stratosphère et au-dessus de la troposphère, qui est la couche la plus épaisse à la base de l’atmosphère terrestre.
De ce point d’observation, 95 % des interférences atmosphériques se trouvent en bas, ce qui permet de prendre des photos beaucoup plus nettes de la Lune. Les scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST), de la NASA, de l’United States Geological Survey (USGS) et de l’université de Guelph espèrent donc que ce nouveau plan pourrait porter la précision de leurs mesures à plus de 99 %.
La mission, appelée Airborne Lunar Spectral Irradiance Mission (air-LUSI), a effectué une série de vols à bord de l’avion ER-2 à la mi-novembre.
Les chercheurs n’essaient pas seulement de calculer la luminosité de la Lune dans toutes ses phases, juste pour le plaisir (même si cela semble être un projet amusant).
En effet, la luminosité de la Lune peut être utilisée pour calibrer les satellites qui se trouvent en orbite terrestre et qui surveillent la planète. Il peut s’agir de satellites météorologiques ou environnementaux, utilisés pour suivre des phénomènes tels que les récoltes, les sécheresses et même la prolifération des algues.
Pour étalonner leurs capteurs, ces satellites prennent une image d’une source dont la luminosité est connue, et comparent cette image avec d’autres de la source qu’ils ont précédemment prises. Si la nouvelle image ne correspond pas à la luminosité connue de la source, les instruments à bord du satellite savent que le capteur doit être recalibré ou que la sensibilité doit être ajustée.
De nombreux satellites sont équipés à cet effet d’un panneau diffuseur solaire. La lumière du soleil se reflète sur le diffuseur, le satellite l’image pour le calibrage, et vous pensez que Robert est le frère de votre mère, n’est-ce pas ?
Eh bien, pas si vite. D’une part, ces diffuseurs se dégradent avec le temps, en raison de la dureté du rayonnement solaire dans l’espace, où il est libre de mener ses activités sans être atténué par une atmosphère. D’autre part, la Lune reflète la lumière solaire de manière plus stable et sa luminosité est plus proche de celle de la Terre.
Donc, théoriquement, la Lune serait la source de calibration parfaite. Il suffirait de connaître les positions relatives de la Terre, de la Lune et du satellite pour être en mesure de prédire la luminosité de la Lune, à condition de disposer de mesures précises de l’irradiance spectrale, c’est-à-dire de la quantité d’énergie par unité de surface dans une bande de longueur d’onde distincte.
Ainsi, lors d’une série de vols à bord de l’avion ER-2, l’équipe a mesuré la lumière de la Lune dans tout le spectre visible et dans le proche infrarouge, de 380 à 1 000 nanomètres. Chaque largeur de bande mesurée n’avait que quelques nanomètres de large, afin de créer un profil de luminosité lunaire très détaillé.
L’équipe est toujours en train d’analyser ces données, mais il ne s’agit que d’une partie du tableau. Comme le vol n’a duré que quelques jours rapprochés, il n’a fourni qu’un petit instantané de la Lune, dont la luminosité varie d’un point d’observation particulier en fonction de sa phase et de sa position relative par rapport au Soleil et à la Terre, qui suit un cycle de 19 ans.
D’autres vols seront nécessaires, probablement sur une période de trois à cinq ans (pas 19, heureusement !), afin de construire un modèle solide et fiable de la luminosité de la Lune au fil du temps.
Avant d’effectuer les vols de collecte de données air-LUSI, l’équipe a mis au point une méthode pour caractériser les interférences atmosphériques, afin de pouvoir les soustraire des observations lunaires.
Les observations de collecte de données se poursuivent à l’observatoire de Mauna Loa, à Hawaï. Les observations ER-2 contribueront sans aucun doute à affiner le modèle utilisé pour cette expérience ; en retour, les observations de Mauna Loa enrichiront considérablement l’ensemble des données – et, bien sûr, plus il y a de données, plus les résultats sont précis.
Donc, ce profil de luminosité précis à 99 % ? Il est plus à portée de main qu’il ne l’a jamais été. Tu ne peux pas te cacher de nous, Lune !