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La lumière zodiacale
et le gegenschein
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Aperçu
De plus en plus difficile à observer du fait de la généralisation de l'éclairage urbain, la lumière zodiacale une faible lueur visible immédiatement après le coucher du Soleil ou peu avant son lever, au point même de l'horizon où cet astre va paraître ou vient de disparaître. Elle présente la forme d'une lentille aplatie, un peu oblique, et suit le cours de l'écliptique ou plutôt de l'équateur solaire; c'est pourquoi elle est surtout visible depuis les régions intertropicales, et s'avère à peine visible sous les latitudes moyennes, excepté aux époques où l'équateur solaire se trouve le plus rapproché de la perpendiculaire à l'horizon.

Les époques les plus favorables pour observer la lumère zodiacale à ces latitudes sont donc les moisd'avril et de mai, après le coucher. Pendant  les autres mois de l'année, le plan de l'équateur solaire étant plus oblique et la pyramide lumineuse s'inclinant au même degré, celle-ci s'élève si en au-dessus de l'horizon, que sa lumière est effacée par l'atmosphère de la Terre. La distance angulaire apparente entre le sommet de cette pyramide et le Soleil varie, suivant les circonstances, de 40° à 90° ou 100°, et la largeur de sa base prise perpendiculairement à son arc varie de 8° à 30°. (DV).
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La lumière zodiacale, dans le Colorado.
(Source : C. L. Peterson, Cloudbait Observatory.)

Humboldt a également découvert une autre composante de la lumière zodiacale, encore plus faible, et visible la nuit dans la région du ciel dont la direction est cette fois exactement opposée à celle du Soleil à ce moment là : c'est le gengenschein. La lumière zodiacale proprement dite et le gegenshein ont la même cause : comme le trahit notamment leur spectre, qui est identique à celui de la lumière solaire,  ils sont dus à la diffusion de la lumière du Soleil sur les poussières interplanétaires (Le Nuage zodiacal), les mêmes poussières, issues des collisions entres astéroïdes ou libérées par les comètes, qui lorsqu'elles croisent la route de la Terre, sont à l'origine des étoiles filantes...

C'est Kepler qui le premier, semble-t-il, observa la lumière zodiacale; mais c'est Dominique Cassini qui en a donné la première description et lui a imposé le nom sous lequel on le désigne aujourd'hui. Depuis cette époque, le phénomène a donné lieu a différentes hypothèses. Cassini pensait que la lumière zodiacale n'était autre chose que la lumière solaire réfléchie par une multitude innombrable de petites planètes (Les Astéroïdes) qu'il supposait (avant même qu'on ne découvre le premier...) circuler autour du Soleil, de même que la Voie Lactée doit son apparence à la lumière directe de myriades d'étoiles agglomérées ensemble. 

Mairan et d'autres astronomes reprirent pour leur part l'hypothèse de Kepler qui voyait dans la lumière zodiacale une extensions de l'atmosphère solaire. Mais Laplace démontra que ce n'était pas possible pour les deux raisons suivantes : 1°) D'abord parce que l'atmosphère du Soleil ne peut pas s'étendre au delà de la distance où la force de l'attraction fait équilibre à la force centrifuge. Or, ce point est situé bien en dedans de l'orbite de Mercure, dont la plus grande élongation atteint seulement 28°, tandis que la lumière zodiacale s'étend parfois à 100° de distance du Soleil. 2°) En second lieu, pour que le sphéroïde de l'atmosphère solaire puisse se maintenir en équilibre, le rapport de l'axe équatorial à l'axe polaire ne peut pas dépasser celui de 3 à 2; par conséquent, il est impossible que cette atmosphère prenne la forme lenticulaire que nous offre la lumière zodiacale. 

L'explication retenue aujourd'hui est l'héritière d'idées dont l'origine remonte au milieu du XVIIIe siècle, quand Euler a supposé que la lumière zodiacale provenait des mêmes causes que les queues des comètes. Une piste reprise un siècle plus tard par John Herschel, qui écrira : 

« On peut conjecturer que cette lumière n'est autre chose que la partie la plus condensée du milieu qui, ainsi que nous avons des motif de le croire, résiste aux mouvements des comètes. Peut-être contient-elle les molécules dont les queues de plusieurs millions de ces astres ont été dépouillées lors de leurs passages successifs au périhélie, molécules qui doivent à la longue se précipiter sur le Soleil. »
Les progrès décisifs devront encore attendre le XXe siècle, principalement grâce aux études spectroscopiques, dans les années 1920, puis grâce aux études radar après la seconde Guerre mondiale, qui ont permis de mieux apprécier la nature de l'environnement excessivement dilué, mais poussiéreux dans lequel sont plongés la Terre et une grande partie du Système solaire.

La lumière zodiacale sur une ancienne gravure. 
(Source : Nasa History Office Website).


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