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Pourquoi la nuit est noire (véritable raison)

Publié le 24 mai 2012 par Alon210

Il serait possible de démontrer que les déesses grecques Héméra et Nyx n’existent pas, car elles sont censées apporter le jour et la nuit indépendamment du soleil, or l’on démontre aisément que le jour et la nuit sont dus au soleil. Élémentaire, mes chers… surtout que le jour et la nuit ne sont pas dus au soleil !

A question simplissime – pourquoi la nuit est noire ? – réponse… pas si évidente. Le soleil s’est couché, l’on vous dira, comme on apprend aux enfants. C’est faux, même si tout le monde y croit ! J’en appelle à cette citation de Descartes : “la pluralité des voix n’est pas une preuve, pour les vérités malaisées à découvrir”.

Imaginez le stade de France éclairé par une lampe torche en pleine nuit : vous ne verrez pas grand-chose ! Mais avec deux lampes torche… ou trois. Un milliard de lampes ! La lumière sera aussi forte que celle des projecteurs. Aussi, le ciel étant rempli d’étoiles, pourquoi la nuit est noire en l’absence de soleil ? Surtout qu’il semble y avoir une infinité d’étoiles : non seulement la nuit ne devrait pas être noire, mais elle devrait être infiniment brillante ! C’est le paradoxe d’Olbers, ou paradoxe du ciel de feu.

Pourquoi la nuit est noire (véritable raison)

Que d’étoiles, et pourtant le ciel est noir !

L’obscurité du ciel nocturne tient principalement à trois raisons…

Première raison

La première, c’est que la vitesse de la lumière n’est pas infinie. En effet, même s’il doit exister une infinité d’étoiles, leur lumière ne nous est pas encore parvenue à cause de la distance ! En astrophysique, on parle d’Univers observable…

Deuxième raison

La seconde raison a attrait aux collants ! Plus ou moins…

Pourquoi la nuit est noire (véritable raison)

Collants plumetis.

Les pois étant comparables à des étoiles sur fond noir cosmique, on peut penser que l’Univers est un plumetis géant. Il n’en est rien : les étoiles ne sont pas organisées de manière homogène dans la voûte céleste comme les pois sur ce plumetis. En se baladant dans le cosmos, on peut tomber sur des dizaines d’étoiles par mois (au centre d’une galaxie), puis ne rien voir pendant des millions d’années (dans l’espace intergalactique) ! Pour les plus curieux, la répartition des étoiles dans l’Univers suivrait le modèle fractal de Fournier d’Albe :

Pourquoi la nuit est noire (véritable raison)

Du nom de son découvreur, le modèle de Fournier d’Albe est un modèle fractal (même structure à toutes les échelles) expliquant l’inhomogénéité lumineuse du ciel.

Certaines zones regorgent d’étoiles, tandis que d’autres sont quasiment vides. C’est notre cas : le Soleil se trouve en périphérie de la Voie Lactée dans le bras d’Orion, et la plus proche étoile est à quatre années-lumière. Et encore, il existerait des étoiles en exil dans l’espace intergalactique, dans des contrées encore plus désolées que la nôtre, donc !

Pourquoi la nuit est noire (véritable raison)

Ne serait-ce qu’en des contrées terrestres reculées, la nuit offre ce spectacle merveilleux : la traînée laiteuse de la Voie Lactée, notre Galaxie !

Par conséquent, si nous nous trouvions au centre de la Galaxie, les « nuits » seraient extrêmement brillantes, même en l’absence de Soleil, du fait de la multitude d’étoiles. La nuit n’existe pas là-bas (nous ne verrions que de magnifiques nébuleuses dans le jour perpétuel). Quant à la troisième des raisons, c’est la moins évidente…

Troisième raison

Ecoutez attentivement les sirènes de police et d’ambulance : lorsqu’un véhicule se rapproche, il semble que le son est plus aigu, tandis que si une ambulance s’éloigne, nous percevons des sons plus graves que ceux émis en réalité par la sirène. C’est l’effet Doppler (le même qu’en médecine, dans l’examen éponyme, basé sur l’effet Doppler des ultrasons échographiques !) : une source sonore en mouvement a l’air davantage aiguë quand elle s’approche, et davantage grave quand elle s’éloigne. Tout vient du fait que l’ambulance est en mouvement (pour le conducteur, le son paraît toujours le même). La lumière se comportant de manière analogue au son, l’effet Doppler se retrouve en astronomie sous l’appellation décalage vers le rouge. Vous n’êtes pas sans savoir que les étoiles bougent, même si l’on ne s’en rend pas compte à l’échelle d’une vie. Certaines étoiles s’éloignent de nous et d’autres se rapprochent. Plus une étoile se rapproche, plus sa lumière semble bleue, plus elle s’éloigne et plus elle semble rouge. Or, la lumière rouge éclaire plus faiblement que la lumière bleue (elle est moins énergétique) ; cela explique que les galaxies lointaines en mouvement sont moins lumineuses que ne le seraient les mêmes galaxies situées à la même distance mais immobiles.

Conclusion

La nuit est noire pour trois raisons : parce que la vitesse de la lumière est finie, parce que les étoiles sont réparties non uniformément dans l’Univers, et parce qu’elles s’éloignent. Le soleil explique bien que le jour soit lumineux, mais son absence n’explique aucunement que la nuit soit noire ! L’absence de Soleil est une condition nécessaire (sine qua non) pour que la nuit soit noire, mais pas suffisante : même s’il se couchait, sans les raisons évoquées, la nuit serait infiniment lumineuse. Tout le monde croit que la nuit est noire parce que le Soleil se couche, mais cette intuition est absolument fausse !

L’expérience est faisable chez soi :

  • Plongez la pièce dans l’obscurité et observez cette première page représentant une répartition isotrope des étoiles dans l’Univers, comme sur un plumetis.
  • Plongez la pièce dans l’obscurité et observez cette seconde page représentant une répartition fractale des étoiles dans l’Univers, selon le modèle de Fournier d’Albe.
Quel est le plus lumineux ?

Pour couronner le tout, j’ai simplifié les choses : l’explication détaillée fait intervenir l’expansion de l’Univers ; d’autre part le rayonnement fossile du Big Bang baigne tout l’Univers, mais dans les infrarouges, et non pas dans la lumière visible ! On trouvera une explication simple ici, ainsi que l’histoire du paradoxe du ciel de feu : http://oncle.dom.pagesperso-orange.fr/astronomie/histoire/ciel_noir/ciel_noir.htm

Voir ici l’explication scientifique du problème : http://www.astrosurf.com/nitschelm/Nuit_noire.html. Sans correction, la brillance du ciel nocturne devrait être de 184 700 fois celle du soleil ! Autant dire qu’une telle luminosité (donc chaleur) n’est pas compatible avec l’apparition de la vie; c’est sans doute pourquoi les extraterrestres n’habitent (probablement !) pas au sein de la Galaxie…

En revanche, une chose est bien vraie : il vaudrait mieux qu’il fasse soleil la nuit, car il n’y en a pas besoin en journée ; il fait assez lumineux…

A visionner : magnifique vidéo en time-lapse de la Voie Lactée, filmée depuis les Etats-Unis : http://vimeo.com/36684976

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