Scintillement ?

[jc_lavau]

Je reste sur ma faim quant à une théorie précise du scintillement des
étoiles. L'un d'entre vous aurait-il une idée d'un endroit où je
pourrais avoir une théorie quantitative quelque peu élaborée, voire
vérifiable ?
Merci d'avance!

Ce que j'ai lu jusqu'à présent utilisait la théorie de la diffraction
selon Fresnel, à partir du diamètre de la pupille humaine, ce qui ne me
satisfait qu'à demi. Ce soir, pas de ciel permettant de vérifier à
partir de quel diamètre d'objectif (pupille d'entrée), le scintillement
disparaît. Une chose est sûr, la turbulence atmosphérique est très très
variable. Certaines nuit, le bord de la lune était constamment
déchiqueté par la turbulence.

--
Physique quantique pour les nuls, et sottisier de la quantique :
http://jacques.lavau.perso.sfr.fr/Quantique_pour_les_nuls.html
http://deontologic.org/quantic

[Richard Hachel]

Le 18/06/2015 à 21:34, jc_lavau a écrit :
> Je reste sur ma faim quant à une théorie précise du scintillement des
> étoiles.

C'est du aux mouvements des masses d'air atmosphériques, parait-il.

R.H.

[robby]

Le 18/06/2015 21:34, jc_lavau a écrit :
Une chose est sûr, la turbulence atmosphérique est trÚs
> trÚs variable.

j'ai toujours entendu et lu que le scintillement était du a la
turbulence atmosphérique (et que les cosmonautes y echappent), et ne
touchait pas les planètes parceque l'effet de lentille lié à l'echelle
de turbulence ne touchait que les objets de tres faible ouverture angulaire.




--
Fabrice

[jc_lavau]

Le 18/06/2015 23:16, robby a écrit :
> Le 18/06/2015 21:34, jc_lavau a écrit :

> Une chose est sûre, la turbulence atmosphérique est trÚs

>> trÚs variable.
>
> j'ai toujours entendu et lu que le scintillement était du a la
> turbulence atmosphérique (et que les cosmonautes y echappent), et ne

> touchait pas les planètes parce que l'effet de lentille lié à l'echelle

> de turbulence ne touchait que les objets de tres faible ouverture
> angulaire.

Le scintillement des étoiles

D'après ce que j'ai trouvé dans la littérature, il est clair que la
théorie n'existe pas encore. Il est clair que c'est la turbulence de
l'atmosphère qui est la cause. Agrandir la pupille d'entrée avec des
jumelles ou un télescope supprime le scintillement. Il serait de plus
réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
les rouges telles qu'Aldébaran. Sauf qu'en France Sirius est toujours
plus basse sur l'horizon qu'Aldébaran...

De plus, le scintillement semble exiger une atmosphère haute très
claire. Un léger voile de cirrostratus, et je n'observe plus de
scintillement.

Analogie prometteuse : les caustiques qui marquent au fond d'une
piscine l'éclairement du Soleil. Quelle que soit la profondeur, quelle
que soit la hauteur du Soleil, on observe toujours des parois minces et
lumineuses, dansant autour de zones sombres six à dix fois plus
étendues. Voici 52 ans ans, personne ne savait pourquoi. Et à présent,
on est plus avancés ?

Durant dix-sept ans, j'avais gardé une mauvaise opinion de la précision
du modèle en arcs de cercle des fuseaux de Fermat. En applications
astronomiques, il me semble avoir été beaucoup trop pessimiste et
sévère. Disons qu'à 20 diamètres de source ou d'absorbeur, nous sommes
en champ lointain, et l'approximation devient fiable.
Le 11-cis rétinal de nos rhodopsines des bâtonnets mesure dans les 18 Å
de grand axe, dans les 5 à 10 Å de petit axe. On est donc en champ
lointain à 36 nm de la rhodopsine, soit encore dans l'humeur vitreuse
et fort loin de la pupille.
On peut donc calculer l'angle \alpha du cône tangent pour chaque photon
de chaque étoile. Ou plutôt angle du cône à son axe, qui est exactement
l'angle au centre du demi-arc, d'apex à ventre.
La condition des fuseaux de Fermat s'écrit :
2. \alpha . R - 2 R . sin(\alpha) < \lambda / 4
Soit au premier ordre : \alpha^3 < \lambda /(4 R)

Pour Sirius, à 8,7 Al, et longueur d'onde principale 480 nm

Pour Aldébaran à 68 Al, et longueur d'onde principale 750 nm

Pour Saturne à minuit vrai, distante à 1300 Gm, blanche blafarde, on va
prendre la moyenne à 550 nm.

Sirius : \alpha^3 < 1,46 . E-24 ==> \alpha < 11,3 nrad. Largeur du cône
du photon à 3000 m de distance : 68 µm.

Aldébaran : \alpha^3 < 2,9 . E-25 ==> \alpha < 6,6 nrad. Largeur du
cône du photon à 3000 m de distance : 40 µm.

Saturne : \alpha^3 < 1,06 . E-19 ==> \alpha < 473 nrad. Largeur du
cône du photon à 3000 m de distance : 2,8 mm. Voilà qui devient
comparable à nos pupilles humaines.

Conclusion : non, la géométrie des fuseaux de Fermat ne fournit pas, en
tout cas pas à elle seule, une théorie quantitative de la scintillation
des étoiles.

Ah ! Si on pouvait interroger les moutons, qui ont un très beau tapetum
lucidum, pour savoir leur perception de la scintillation des étoiles !
Mais la communication scientifique avec eux est difficile.

[robby]

Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :
> D'après ce que j'ai trouvé dans la littérature, il est clair que la
> théorie n'existe pas encore. Il est clair que c'est la turbulence de
> l'atmosphère qui est la cause. Agrandir la pupille d'entrée avec des
> jumelles ou un télescope supprime le scintillement.

tu as des sources ?
je veux dire, tu transcrit ici tes observations, ou des lectures ?
via l'oeil direct, ou via un enregistrement video ?

car si on est dans l'observation visuelle, il faut y ajouter toute la
couche perception, en particulier, les intensités min/max des "pixels
d'etoile" par rapport au fond noir du ciel.

> Il serait de plus
> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
> les rouges telles qu'Aldébaran.

la refraction dependant de la longueur d'onde, c'est crédible.
Mais il y a peut etre aussi la question de taille angulaire de l'une et
l'autre. (quid pour Sirus vs Aldébaran ?)

> De plus, le scintillement semble exiger une atmosphère haute très
> claire. Un léger voile de cirrostratus, et je n'observe plus de
> scintillement.

on arrive a voir les etoiles a travers un voile ?

autre élément: quand on dit "turbulence de l'atmosphere", en fait seule
compte celle qui produit des variations spatiales de la taille gênante
(comment pour l'observation radar des nuages). Et du coup se pose la
question de quelle part de l'atmosphere y contribue, dans quelles
conditions. Si c'est essentiellement la haute atmosphere qui contribue,
alors peut-etre que ses conditions de stabilité sont essentielles, et
celles ci sont corrélées avec le fait que l'on y voit ou non des nuages.

> Analogie prometteuse : les caustiques qui marquent au fond d'une
> piscine l'éclairement du Soleil.

oui, comme pour les lentilles gravitationnelles, ou mieux, les mirages,
en particulier quand on regarde une image a travers l'air surchauffé
d'un feu ou d'une route sous canicule.
Par contre dans la piscine la source de divergence de refraction est une
nappe quasi-2D, alors que pour l'air surchauffé, ou peut-etre un liquide
saturé en sucre, les variations d'indice de refraction sont dans la masse.

> Quelle que soit la profondeur, quelle
> que soit la hauteur du Soleil, on observe toujours des parois minces et
> lumineuses, dansant autour de zones sombres six à dix fois plus
> étendues. Voici 52 ans ans, personne ne savait pourquoi. Et à présent,
> on est plus avancés ?

bien sur ! il reste zero mystere sur les caustiques au fond des piscines !
Du coup on les reproduits parfaitement en synthese d'image depuis au
moins 2 decennies. (apres etre passé par les errements classiques, par
ex devant les infinis au point de rebroussement a l'epoque naive ou on
le traitait purement en optique geometrique).

> Ah ! Si on pouvait interroger les moutons, qui ont un très beau tapetum
> lucidum, pour savoir leur perception de la scintillation des étoiles !
> Mais la communication scientifique avec eux est difficile.

tu peux interroger un appareil photo ou une camera pour plusieurs
valeurs d'ouverture :-) (tant qu'il y a assez de sensibilité pour ne
pas faire de pause trop longue).


--
Fabrice

[Norbert]

Le 20/06/2015 09:19, robby a écrit :
>
>
>> Il serait de plus
>> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
>> les rouges telles qu'Aldébaran.
>
> la refraction dependant de la longueur d'onde, c'est crédible.
> Mais il y a peut etre aussi la question de taille angulaire de l'une et
> l'autre. (quid pour Sirus vs Aldébaran ?)

Il y a surtout le fait que Sirius est beaucoup plus basse sur l'horizon
qu'Aldébaran.

--
à bientôt
==================================
les secrets de l'univers http://nrumiano.free.fr
un atlas de l'univers http://atunivers.free.fr
images du ciel http://images.ciel.free.fr
==================================

[jc_lavau]

Le 20/06/2015 13:13, Norbert a écrit :
> Le 20/06/2015 09:19, robby a écrit :
>>
>>
>>> Il serait de plus
>>> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
>>> les rouges telles qu'Aldébaran.
>>
>> la refraction dependant de la longueur d'onde, c'est crédible.
>> Mais il y a peut etre aussi la question de taille angulaire de l'une et
>> l'autre. (quid pour Sirus vs Aldébaran ?)
>
> Il y a surtout le fait que Sirius est beaucoup plus basse sur l'horizon
> qu'Aldébaran.

Ah ! Quand même ! C'est qu'il a fallu un véritable astronome pour
remettre les faits d'aplomb. Il y a beaucoup plus d'atmosphère à
traverser, et en direction en moyenne plus ventée (davantage de
composante horizontale que verticale dans le vent) pour la lumière de
Sirius, sur nos 45° de latitude Nord, aussi bien à Fabrice qu'à
moi-même.

C'est essentiellement sur les visées terrestres que les objets visés
sont déchiquetés verticalement par la turbulence, aussi longtemps que
le Soleil tape, ou que des chauffages urbains ou industriels sévissent.
Sur la Lune, davantage de déchiquetages horizontaux.

[jc_lavau]

Le 20/06/2015 09:19, robby a écrit :

> Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :
>> D'après ce que j'ai trouvé dans la littérature, il est clair que la
>> théorie n'existe pas encore. Il est clair que c'est la turbulence de
>> l'atmosphère qui est la cause. Agrandir la pupille d'entrée avec des
>> jumelles ou un télescope supprime le scintillement.
>
> tu as des sources ?
> je veux dire, tu transcrit ici tes observations, ou des lectures ?
> via l'oeil direct, ou via un enregistrement video ?
>
> car si on est dans l'observation visuelle, il faut y ajouter toute la
> couche perception, en particulier, les intensités min/max des "pixels
> d'etoile" par rapport au fond noir du ciel.
>
>
>> Il serait de plus
>> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
>> les rouges telles qu'Aldébaran.
>
> la refraction dependant de la longueur d'onde, c'est crédible.

Là tu propages des bobards comme un vulgaire wikipédien moyen.
Tous deux vous confondez avec la dispersion Rayleigh, responsable du
bleu du ciel et des couchants rouges.

[robby]

Le 21/06/2015 08:18, jc_lavau a écrit :
> Le 20/06/2015 09:19, robby a écrit :

>> la refraction dependant de la longueur d'onde, c'est crédible.

> Là tu propages des bobards comme un vulgaire wikipédien moyen.
> Tous deux vous confondez avec la dispersion Rayleigh, responsable du
> bleu du ciel et des couchants rouges.

non, je confondais avec les ordres de grandeur qu'on trouve dans les
liquides (notamment les piscines) et solides, alors qu'ici on est dans
du gaz.
i.e. le phénomène est réel, par contre son ordre de grandeur dans cette
situation présente est bien trop faible pour etre explicatif.


--
Fabrice

[jc_lavau]

Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :

> Le 18/06/2015 23:16, robby a écrit :
>> Le 18/06/2015 21:34, jc_lavau a écrit :

>> Une chose est sûre, la turbulence atmosphérique est très
>>> très variable.

Deux sites donnent des images plutôt précises sur la scintillation :

http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/Notions-sur-la-lumiere/pourquoi-les-etoiles-scintillent-elles-et-pas-les-planetes/id-menu-73.html
http://www.je-comprends-enfin.fr/images/stories/restreinte/big/2014-NDC-RELATIVITE-RESTREINTE-0001.jpg

Et
http://intra-science.anaisequey.com/physique/categories-phys/34-astronomie/316-etoiles-scintillation
Vidéo d'Arcturus :
https://www.youtube.com/watch?v=SlY56hIdeuE

La première source citée donne une explication en "atomes et
molécules", comme si à l'échelle du faisceau lumineux, l'atmosphère
n'était pas dans les conditions de densité requises pour en faire un
fluide. Cela mérite vérification !

Au sol, le libre parcours moyen est de l'ordre de 68 nm, et est
multiplié d'un facteur 2,5 à 3 aux frontières de la stratosphère, soit
moins de 200 nm ou 0,2 µm. Donc non, jamais dans la troposphère
l'agitation moléculaire n'y devient l'échelle compétente pour traiter

de la scintillation des étoiles.

Mais je n'ai toujours aucune idée de la maille de turbulence dans
l'atmosphère, disons à 1000 m du sol. Selon l'observation visuelle des
Cu-con (Cumulus congestus), on aurait envie de dire échelle
décamétrique, alors qu'au sol la turbulence autour d'une cheminée est
décimétrique voire centimétrique.

A présent il faut comparer les cônes géométriques s'appuyant sur notre
oeil, et visant les diamètres connus de ces étoiles proches.
Rayon Sirius : 1,8 Soleil = 1,25 Gm
Rayon Aldébaran : 25 Gm
Rayon Saturne : 60,3 Mm
\alpha géométrique Saturne : 46,2 µrad.
\alpha géométrique Aldébaran : 38 nrad.
\alpha géométrique Sirius : 15,2 nrad.

Seul l'angle au cône (optique géométrique) de Saturne s'éloigne
significativement de l'angle au cône tangent de chaque photon sur
chaque molécule rétinène.
D'où largeur de ce cône à la distance de 3000 m : 138 mm, qui
s'ajoutent aux 5 mm de pupille moyenne de quadragénaire.

[jc_lavau]

Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :

> Le scintillement des étoiles
>
> D'après ce que j'ai trouvé dans la littérature, il est clair que la
> théorie n'existe pas encore. Il est clair que c'est la turbulence de
> l'atmosphère qui est la cause. Agrandir la pupille d'entrée avec des
> jumelles ou un télescope supprime le scintillement. Il serait de plus
> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
> les rouges telles qu'Aldébaran. Sauf qu'en France Sirius est toujours

> plus basse sur l'horizon qu'Aldébaran... Comparer leurs déclinaisons.

Mhouais ! Erreur de principe partout : je n'ai pas tenu compte de
l'optique convergente devant la rétine. L'angle de cône dans l'humeur
vitreuse, qui converge dans la rétine est fort différent de l'angle de
cône à l'extérieur de la cornée. Et c'est la totalité du diamètre
pupillaire qui est utilisé, disons 4 mm à nos âges (contre 7 mm au
temps de nos adolescences).

Mettons que la distance focale de l'oeil est de 15 mm.
Le demi-angle de convergence finale est toujours de l'ordre de
Arctg(2 mm / 15 mm) = Arctg(0,133) = 7,6 °.

La largeur de cône d'arrivée de photon à 3000 m est toujours de l'ordre
de 4 mm pour les étoiles, de l'ordre de 6,8 mm pour Saturne.
7 mm et 9,8 mm pour un adolescent, valeurs toujours approximatives par
la dispersion statistique entre individus.

Dans tous les cas, ce n'est donc jamais la géométrie du fuseau de
Fermat par photon qui est pertinente. Elle n'intervient pas ou très
très peu. Mais il demeure utile que quelqu'un ait fait le calcul.

La preuve par l'optique adaptative :
http://www.je-comprends-enfin.fr/images/stories/restreinte/big/2014-NDC-RELATIVITE-RESTREINTE-0009.jpg

Les deux sites qui donnent l'un d'excellentes images, l'autre une vidéo
ne précisent ni l'optique ni le capteur utilisés.
http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/Notions-sur-la-lumiere/pourquoi-les-etoiles-scintillent-elles-et-pas-les-planetes/id-menu-73.html
Et
http://intra-science.anaisequey.com/physique/categories-phys/34-astronomie/316-etoiles-scintillation

[jc_lavau]

Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :

> Le 18/06/2015 23:16, robby a écrit :

> Le scintillement des étoiles
>
>... Il serait de plus

> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
> les rouges telles qu'Aldébaran. Sauf qu'en France Sirius est toujours
> plus basse sur l'horizon qu'Aldébaran...

Sur ce bobard wikipédien, la question est définitivement tranchée ce
soir : ciel clair, pas de vent, temps anticyclonique. Antarès
scintille, mais pas Arcturus, qui quasi-zénithale.

Donc seule compte la hauteur sur l'horizon, à atmosphère égale.

[Maboule]

Le 26/06/2015 22:45, jc_lavau a écrit :
> Le 19/06/2015 23:36, jc_lavau a écrit :
>> Le 18/06/2015 23:16, robby a écrit :
>
>> Le scintillement des étoiles
>>
>> ... Il serait de plus
>> réputé que les étoiles bleues telles que Sirius scintillent plus que
>> les rouges telles qu'Aldébaran. Sauf qu'en France Sirius est toujours
>> plus basse sur l'horizon qu'Aldébaran...
>
> Sur ce bobard wikipédien, la question est définitivement tranchée ce
> soir : ciel clair, pas de vent, temps anticyclonique. Antarès
> scintille, mais pas Arcturus, qui quasi-zénithale.
>
> Donc seule compte la hauteur sur l'horizon, à atmosphère égale.
>

Ah bon, Wiki raconte des bobards ?
:=[

[robby]

cette video permet de se faire une idee concrete de la turbulence sur la
ligne de visée:
http://twistedsifter.com/videos/nikon-coolpix-p900-zooms-in-on-moon/
--
Fabrice

[jc_lavau]

Sachant le diamètre lunaire à 31 minutes, on peut donner l'ordre de
grandeur des déplacements angulaires majoritaires vers 10 secondes
d'arc, 75 µrad.

[alex@ndr@]

'es pas prêt de briller, toi, même pas foutu de lustrer son gland,
l'animal !

[alex@ndr@]

quoi donc ?
le fait que lavau te prenne pour sa femelle ?

[alex@ndr@]

Le 30/06/2015 21:03, jc_lavau a écrit :
> Le 29/06/2015 21:29, robby a écrit :
>> cette video permet de se faire une idee concrete de la turbulence sur la
>> ligne de visée:
>> http://twistedsifter.com/videos/nikon-coolpix-p900-zooms-in-on-moon/
>
> Sachant le diamètre lunaire à 31 minutes, on peut donner l'ordre de
> grandeur des déplacements angulaires majoritaires vers 10 secondes
> d'arc, 75 µrad.
>

75 microradians, c'est la taille de ta pauvre bite ?

[oncle dom]

Le 18/06/2015 23:16, robby a écrit :

Bien sûr, c'est un problème de turbulence atmosphérique qui déforme la
surface d'onde à cause des différences de densité, et donc d'indice de
réfraction des masses d'air traversé.
l'effet est donc proportionnel à l'épaisseur d'air traversé, et donc
plus intense près de l'horizon.
comme les étoiles sont quasi ponctuelles, elles sont plus sensibles à
cette ondulation chaotique de la surface d'onde, alors que pour les
planètes, l'effet étant cumulatif pour les différents points de l'image,
les variations de luminosité s'annulent.
Du moins cela vaut pour les faibles turbulences.
Certaines nuits parfaitement calmes, ou la stratification des couches
d'air est bien régulière, il n'y a plus de turbulence et les étoiles ne
scintillent plus. Je l'ai déjà observé. Le ciel à l'air d'un vaste décor
artificiel.
A l'inverse, par très forte turbulence (observation au dessus d'une
source de chaleur), les planètes et même la lune peuvent se mettre à
danser et à se déformer.


Oncle Dom
--
http://oncle-dom.fr

---
L'absence de virus dans ce courrier électronique a été vérifiée par le logiciel antivirus Avast.
https://www.avast.com/antivirus

[HD]

D'accord pour le fait que cela vienne des turbulences de l'atmosphère...

> comme les étoiles sont quasi ponctuelles, elles sont plus sensibles à
> cette ondulation chaotique de la surface d'onde, alors que pour les
> planètes, l'effet étant cumulatif pour les différents points de
> l'image, les variations de luminosité s'annulent.

Là je ne suis pas d'accord. Pour un œil humain cela ne provient pas du
fait que les étoiles paraissent "statiques" alors que les planètes se
déplacent. Cela provient bien plus du fait que la taille du disque d'une
étoile vu de notre planète est immensément faible et que le diamètre de
notre pupille ne permet pas de corriger ce fait (contrairement à un
télescope). Le diamètre angulaire d'une planète est beaucoup plus
important.

D'autres interlocuteurs de ce fil de discussion l'ont très bien
expliqués.

@+
HD

[Jean CULAVO]

Le 18/06/2015 21:34, jc_lavau a écrit :

> Je reste sur ma faim quant à une théorie précise du scintillement des
> étoiles. L'un d'entre vous aurait-il une idée d'un endroit où je
> pourrais avoir une théorie quantitative quelque peu élaborée, voire
> vérifiable ?
> Merci d'avance!
>
> Ce que j'ai lu jusqu'à présent utilisait la théorie de la diffraction
> selon Fresnel, à partir du diamètre de la pupille humaine, ce qui ne me
> satisfait qu'à demi. Ce soir, pas de ciel permettant de vérifier à
> partir de quel diamètre d'objectif (pupille d'entrée), le scintillement
> disparaît. Une chose est sûr, la turbulence atmosphérique est très très
> variable. Certaines nuit, le bord de la lune était constamment
> déchiqueté par la turbulence.
>

je t'encule, sale merde

[Storm King]

"jc_lavau" <Nolavau...@cleube-internet.effer> wrote in message
news:mlv6gd$2kl$1...@shakotay.alphanet.ch...

Le scintillement des etoiles provient de ce que l'atmosphere terrestre
est turbulente.

Cette turbulence proprement dite (et toutes ses causes et manifestations) et
dans le cas present les consequences optiques (deterioration des images au
premier chef) font l'objet depuis des decennies d'etudes tres poussees.

Images d'objets tres lointains ou tres proches et intermediaires.

Cette deterioration des images ne fait pas le bonheur de beaucoup de monde
a commencer par les astronomes et les militaires, mais ils dont loins d'etre
les seuls a l'heure actuelle.

Il existe une litterature abondante (surabondante) sur la question

Kolmogorov, Tatarskii, Chernov (traitement mathematique de la turbulence)
furent les pionniers.

Augmenter le diametre de la pupille d'entree ne fait pas disparaitre la
scintillation, elle devient moins apparente mais pour la faire (en theorie)
disparaitre il faut utiliser les techiques de l'optique adaptative qui s'est
beaucoup developpee ces dernieres annees en rason des progres des
detecteurs et des techniques et methodes de traitement d'images.

Mais ce n'est pas a la portee de tout le monde.

Le scintillement est encore bien visible avec un telescope classique
Schmidt-Cassegrain de 25 cm, nuit moyenne.

Une fois de plus pour savoir en plus Google et WP vous tendent les bras,
tant en francais qu'en anglais.