Période d’observation astronomique : Aubes et crépuscules
Introduction
Mener des observations astronomiques nocturnes est plus ou moins facile selon la période dans l’année.
Tout astronome amateur se retrouve confronté tout au long de l’année à deux paramètres fondamentaux :
- En période en UT+1 (fin octobre à fin mars), on peut observer très tôt avec un ciel bien noir mais il faut notamment se confronter au froid
- En période en UT+2 (d’avril à début octobre), il est beaucoup plus agréable d’observer mais le ciel devient noir très tardivement (et pas forcément d’une façon optimale)
Pour préparer correctement des séances d’observations, il semble fondamental d’avoir connaissance de l’heure du crépuscule et de l’aube astronomique définissant ainsi la durée précise de la période durant laquelle le ciel est pleinement compatible avec des travaux astronomiques en fonction du jour dans l’année. Comme la plupart des astronomes amateurs, pendant très longtemps, je menais mes séances d’observations totalement au « feeling », en patientant simplement que la nuit tombe après avoir préalablement installé mon matériel et en jaugeant quand je pouvais estimer débuter mes observations en analysant simplement la noirceur du ciel et la visibilité des étoiles à l’oeil nu. Dans beaucoup de cas, la connaissance fine de ces horaires permet d’améliorer considérablement la séance en sachant très exactement quand débuter le transport, l’installation de son matériel et quand commencer à observer. Une organisation permettant d’optimiser véritablement la mise en place du matériel et le début effectif des observations. A quoi bon en été par exemple de commencer à installer son matériel immédiatement au moment du crépuscule civil (à moins que le matériel soit très chronophage en préparatifs) si le ciel ne sera réellement praticable que près deux heures après ? Avec un télescope intelligent comme le Seestar S50 qui s’installe et s’initialise en seulement 15 min, il s’avère pertinent d’étudier ces horaires et de pouvoir les consulter avant chaque séance, surtout quand l’observatoire peut se situer immédiatement chez soi (jardin, balcon, rooftop collectif,…).
A l’heure des automatisations complètes de plus en plus fréquentes par les amateurs de leurs instrumentations par ordinateur par séquenceur (je pense notamment au fameux logiciel N.I.N.A qui permet de presque tout piloter) , la connaissance de ces horaires devient déterminante quand ceux-ci deviennent susceptibles de guider avec précision l’ouverture comme la fermeture automatique d’un observatoire fixe personnel entre chaque extrémité de la séance.
Rappel des fondamentaux
Chaque soir, après le coucher du Soleil, le ciel ne passe pas brutalement du jour à la nuit. Il traverse plusieurs phases de crépuscule, définies par la position du centre du Soleil sous l’horizon. Parmi elles, l’aube et le crépuscule astronomiques correspondent aux moments où le Soleil se trouve entre -12° et -18° sous l’horizon. Ces seuils, loin d’être arbitraires, ont une signification précise pour les astronomes : c’est à partir de -18° que le ciel devient suffisamment sombre pour permettre les observations sérieuses du ciel profond. Par expérience, à compter de -12° sous l’horizon, le ciel devient assez noir pour débuter.
On distingue traditionnellement trois phases de crépuscule (et d’aube), selon l’altitude du Soleil :
- Crépuscule civil (0° à -6°) : le plus lumineux. L’horizon est encore bien visible et il reste assez de lumière naturelle pour la plupart des activités extérieures. C’est la période de l’« heure dorée » puis de l’« heure bleue ».
- Crépuscule nautique (-6° à -12°) : l’horizon devient difficile à distinguer. Les étoiles brillantes apparaissent, ce qui permettait autrefois aux marins d’effectuer des visées au sextant.
- Crépuscule astronomique (-12° à -18°) : la phase la plus sombre. Le ciel paraît presque noir, mais une très faible lueur persiste encore.
Source : starwalk.space
Pourquoi précisément -12° et -18° ?
Ces valeurs sont des conventions adoptées internationalement car elles correspondent à des seuils physiques et pratiques bien identifiés. À -18°, l’illumination résiduelle du ciel due à la diffusion de la lumière solaire dans l’atmosphère devient négligeable. C’est le moment où la plupart des astronomes considèrent que la nuit véritable commence. Les étoiles les plus faibles visibles à l’œil nu (jusqu’à la magnitude 6 environ) deviennent perceptibles, et les objets diffus comme les galaxies ou les nébuleuses peuvent être observés sans interférence majeure du crépuscule. Le seuil de -12° marque quant à lui la transition entre la phase nautique et la phase astronomique : c’est à ce moment que le fond de ciel est assez sombre pour que les observations astronomiques commencent à être sérieusement envisageables, même si la nuit complète n’est pas encore atteinte. Ces chiffres ne sont pas « magiques » : la luminosité du ciel diminue de façon continue. Mais -18° est une valeur ronde et pratique, largement utilisée par les observatoires, les éphémérides et les logiciels d’astronomie.
Tableau de valeurs
Pour ce tableau de valeurs, il aura fallu surtout établir en premier lieu les horaires. Pour y arriver (il s’agissait d’obtenir préalablement tout de même 4 horaires précis en temps universel pour les 365 jours d’une année lambda soit 1460 horaires – Aube et crépuscule à -12° – Aube et crépuscule à -18°), recourir à l’intelligence artificielle pour concevoir un programme python sur mesure de prédilection s’avérera donc incontournable. La manipulation ensuite de ces horaires dans un tableur plus large ayant permise de déduire d’autres ordres de grandeur telle que la durée de la période d’observation nocturne optimale exploitable pour un jour donné dans l’année. La version que je présente ici est une réduction aux valeurs tous les dix jours ce qui est amplement suffisamment pour illustrer le sujet.
| Date | Début observation HL (- 12°) | Fin observation HL (-12°) | Début nuit noire HL (- 18°) | Fin nuit noire HL (-18°) | HL (UT + h) | Durée d’observation (-12°) | Durée d’observation (-18°) | Début observation TU (-12°) | Fin observation TU (-12°) | Début nuit noire TU (-18°) | Fin nuit noire TU (-18°) |
| 01 janv. | 18:21 | 07:25 | 18:59 | 06:47 | 01:00 | 13:04 | 11:48 | 17:21 | 06:25 | 17:59 | 05:47 |
| 10 janv. | 18:30 | 07:24 | 19:08 | 06:46 | 01:00 | 12:54 | 11:38 | 17:30 | 06:24 | 18:08 | 05:46 |
| 20 janv. | 18:42 | 07:19 | 19:20 | 06:41 | 01:00 | 12:37 | 11:21 | 17:42 | 06:19 | 18:20 | 05:41 |
| 01 févr. | 18:59 | 07:07 | 19:36 | 06:30 | 01:00 | 12:08 | 10:54 | 17:59 | 06:07 | 18:36 | 05:30 |
| 10 févr. | 19:12 | 06:55 | 19:49 | 06:19 | 01:00 | 11:43 | 10:30 | 18:12 | 05:55 | 18:49 | 05:19 |
| 20 févr. | 19:27 | 06:39 | 20:04 | 06:03 | 01:00 | 11:12 | 09:59 | 18:27 | 05:39 | 19:04 | 05:03 |
| 01 mars | 19:41 | 06:23 | 20:18 | 05:46 | 01:00 | 10:42 | 09:28 | 18:41 | 05:23 | 19:18 | 04:46 |
| 10 mars | 19:55 | 06:05 | 20:33 | 05:28 | 01:00 | 10:10 | 08:55 | 18:55 | 05:05 | 19:33 | 04:28 |
| 20 mars | 20:11 | 05:43 | 20:50 | 05:05 | 01:00 | 09:32 | 08:15 | 19:11 | 04:43 | 19:50 | 04:05 |
| 01 avr. | 21:31 | 06:17 | 22:12 | 05:36 | 02:00 | 08:46 | 07:24 | 19:31 | 04:17 | 20:12 | 03:36 |
| 10 avr. | 21:47 | 05:56 | 22:30 | 05:13 | 02:00 | 08:09 | 06:43 | 19:47 | 03:56 | 20:30 | 03:13 |
| 20 avr. | 22:05 | 05:33 | 22:52 | 04:46 | 02:00 | 07:28 | 05:54 | 20:05 | 03:33 | 20:52 | 02:46 |
| 01 mai | 22:26 | 05:08 | 23:19 | 04:16 | 02:00 | 06:42 | 04:57 | 20:26 | 03:08 | 21:19 | 02:16 |
| 10 mai | 22:43 | 04:49 | 23:44 | 03:50 | 02:00 | 06:06 | 04:06 | 20:43 | 02:49 | 21:44 | 01:50 |
| 20 mai | 23:03 | 04:31 | 00:14 | 03:21 | 02:00 | 05:28 | 03:07 | 21:03 | 02:31 | 22:14 | 01:21 |
| 01 juin | 23:23 | 04:13 | 00:54 | 02:44 | 02:00 | 04:50 | 01:50 | 21:23 | 02:13 | 22:54 | 00:44 |
| 10 juin | 23:34 | 04:05 | 01:33 | 02:10 | 02:00 | 04:31 | 00:37 | 21:34 | 02:05 | 23:33 | 00:10 |
| 20 juin | 23:40 | 04:02 | | | 02:00 | 04:22 | 00:00 | 21:40 | 02:02 | | |
| 01 juil. | 23:38 | 04:08 | 01:33 | 02:08 | 02:00 | 04:30 | 00:35 | 21:38 | 02:08 | 23:33 | 00:08 |
| 10 juil. | 23:29 | 04:19 | 00:59 | 02:47 | 02:00 | 04:50 | 01:48 | 21:29 | 02:19 | 22:59 | 00:47 |
| 20 juil. | 23:15 | 04:35 | 00:28 | 03:21 | 02:00 | 05:20 | 02:53 | 21:15 | 02:35 | 22:28 | 01:21 |
| 01 août | 22:53 | 04:57 | 23:53 | 03:56 | 02:00 | 06:04 | 04:03 | 20:53 | 02:57 | 21:53 | 01:56 |
| 10 août | 22:34 | 05:14 | 23:27 | 04:20 | 02:00 | 06:40 | 04:53 | 20:34 | 03:14 | 21:27 | 02:20 |
| 20 août | 22:11 | 05:33 | 22:59 | 04:45 | 02:00 | 07:22 | 05:46 | 20:11 | 03:33 | 20:59 | 02:45 |
| 01 sept. | 21:44 | 05:54 | 22:26 | 05:10 | 02:00 | 08:10 | 06:44 | 19:44 | 03:54 | 20:26 | 03:10 |
| 10 sept. | 21:23 | 06:09 | 22:03 | 05:28 | 02:00 | 08:46 | 07:25 | 19:23 | 04:09 | 20:03 | 03:28 |
| 20 sept. | 21:00 | 06:24 | 21:38 | 05:46 | 02:00 | 09:24 | 08:08 | 19:00 | 04:24 | 19:38 | 03:46 |
| 01 oct. | 20:36 | 06:41 | 21:13 | 06:03 | 02:00 | 10:05 | 08:50 | 18:36 | 04:41 | 19:13 | 04:03 |
| 10 oct. | 20:17 | 06:54 | 20:54 | 06:17 | 02:00 | 10:37 | 09:23 | 18:17 | 04:54 | 18:54 | 04:17 |
| 20 oct. | 19:59 | 07:09 | 20:35 | 06:32 | 02:00 | 11:10 | 09:57 | 17:59 | 05:09 | 18:35 | 04:32 |
| 01 nov. | 18:39 | 06:26 | 19:16 | 05:49 | 01:00 | 11:47 | 10:33 | 17:39 | 05:26 | 18:16 | 04:49 |
| 10 nov. | 18:27 | 06:39 | 19:04 | 06:02 | 01:00 | 12:12 | 10:58 | 17:27 | 05:39 | 18:04 | 05:02 |
| 20 nov. | 18:17 | 06:52 | 18:55 | 06:15 | 01:00 | 12:35 | 11:20 | 17:17 | 05:52 | 17:55 | 05:15 |
| 01 déc. | 18:11 | 07:05 | 18:49 | 06:27 | 01:00 | 12:54 | 11:38 | 17:11 | 06:05 | 17:49 | 05:27 |
| 10 déc. | 18:10 | 07:14 | 18:48 | 06:36 | 01:00 | 13:04 | 11:48 | 17:10 | 06:14 | 17:48 | 05:36 |
| 20 déc. | 18:12 | 07:22 | 18:51 | 06:43 | 01:00 | 13:10 | 11:52 | 17:12 | 06:22 | 17:51 | 05:43 |
| 31 déc. | 18:20 | 07:25 | 18:58 | 06:47 | 01:00 | 13:05 | 11:49 | 17:20 | 06:25 | 17:58 | 05:47 |
Courbes
Grâce à un tableur, des courbes de variations des horaires et de la durée de la période de travail ont été établies.
Ces horaires sont évidemment valables uniquement pour la France métropolitaine (plus précisément pour l’Ile-de-France).
Du nord au sud du pays, la variation se joue quelque-soit l’année dans un cône de dix minutes maximum.
Il conviendra de noter pour fait intéressant que du 12 juin au 27 juin, le soleil ne descend jamais à -18° sous l’horizon. De ce fait, du 12 juin au 27 juin, la nuit noire véritable est de durée nulle ; ce qui justifie mon approche des -12° sous l’horizon pour fixer les bornes utilisables de la période d’observations astronomiques.
On pourra en tirer de nombreuses conclusions fondamentales :
- La période de nuit noire véritable (-18°) atteint une durée proche de 12h, le 21 décembre
- La période de nuit noire véritable (-18°) débute à 19h (Heure locale UT+1), le 21 décembre
- La période de nuit noire véritable (-18°) s’achève un peu avant 7h (Heure locale UT+1), le 21 décembre
- La période de nuit exploitable (-12°) débute à 18h21 (Heure locale UT+1), le 21 décembre
- La période de nuit exploitable (-12°) s’achève autour de 7h30 (Heure locale UT+1), le 21 décembre
- La période de nuit exploitable (-12°) entre le 12 et 27 juin atteint tout de même environ 4h (même si le ciel n’est jamais noir)
- Le dernier dimanche de mars complique instantanément les observations quand on passe à UT+2
- Le dernier dimanche d’octobre facilite instantanément les observations quand on passe à UT+1