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Rapport1
IntroductionNous sommes aujourd’hui confrontés à de nombreux problèmes de pollution. Parmi ceux-ci, on retrouve notamment des enjeux liés à la gestion d’eaux contaminées, de gaz à effet de serre ou de déchets solides. Cependant, peu de gens sont conscientisés en regard du problème que représente la pollution lumineuse. Ce type de pollution est causé par les émissions lumineuses nocturnes de nos centres urbains. Un tel phénomène a des conséquences fâcheuses au sein des observatoires, car notre vision astronomique se dégrade. Ainsi, il est primordial de s’intéresser à la pollution lumineuse, puisqu’elle compromet le travail des astronomes du monde entier. Afin d’étudier la pollution lumineuse, il est nécessaire de développer des appareils et des programmes la quantifiant. À l’heure actuelle, le dispositif Spectrometer for Aerosol’s Night Detection (SAND) est le plus performant dans ce domaine. Malheureusement, le dispositif SAND prend 4 heures pour capter une unique donnée. Il ne peut donc prendre qu’une mesure durant les nuits d'été. Pour remédier à ce problème, notre projet vise à développer de nouvelles techniques de détection plus rapides et moins couteuses. L’analyse des données du spectromètre SAND et du radiomètre nous permet de développer deux nouvelles méthodes de quantification de la pollution lumineuse en termes de luminance énergétique. Abstract?Cadre théorique?Matériel, instrumentation et expérimentationLes appareils que nous utilisons pour capter nos données nécessitent l’usage de capteurs matriciels (ou capteurs CCD). Les capteurs matriciels (ou capteurs CCD) sont des composants électroniques sensibles à la lumière permettant de convertir un rayonnement électromagnétique en signal analogique. Ce signal peut être amplifié et numérisé pour obtenir des images. Concrètement, les capteurs CCD sont une matrice de photodiodes, c'est-à-dire un ensemble de composantes sensibles à la lumière. L'effet photoélectrique implique que lorsque des photons de lumière frappent une photodiode, des électrons de la diode sont arrachés. Lorsque les électrons accumulés dans le CCD se déchargent, un courant électrique est donc créé et celui-ci est interprété comme un signal analogique. À partir de ce signal, on peut produire une image dans le cas du radiomètre, ou un spectre avec le spectromètre. Le spectromètre permet de mesurer l’intensité des rayons lumineux selon leur longueur d’onde, tandis que le radiomètre permet simplement de mesurer l’intensité lumineuse sur les pixels d’une image, sans distinguer les rayons de différente longueur d’onde. La principale différence dans le principe de fonctionnement des deux appareils est l’utilisation d’un réseau de diffraction dans le spectromètre alors que le radiomètre repose sur l’utilisation de divers filtres optiques. La figure A présente le schéma de fonctionnement du spectromètre. Le spectromètre capte la lumière blanche provenant d’une petite région du ciel (champ de vision d’environ 15 degrés). Cette lumière est un mélange d’ondes électromagnétiques de diverses fréquences et de rayons cosmiques. Passant par l’objectif, la lumière converge sur la fente, où une image est formée. Une lentille, derrière la fente, fait dévier les rayons afin qu’ils soient parallèles. Les rayons arrivent perpendiculairement sur le réseau de diffraction, qui les fait dévier d’un angle de 12 à 15 degrés, séparant les rayons parallèlement selon leur longueur d’onde. Une lentille focalise les rayons sur un capteur CCD. Un obturateur permet de bloquer la lumière durant le jour et lors de la mesure du bruit thermique. Figure A : traitement de la lumière par les composantes du spectromètre Attach:schespect.JPG Δ La figure B présente le schéma de fonctionnement du radiomètre. D’abord, une lentille fait converger la lumière provenant du ciel sur un des filtres du radiomètre. Un carrousel d’une capacité de cinq filtres permet de changer de filtre, entre chaque prise d’image. Chaque filtre bloque la lumière d’une région donnée du spectre électromagnétique et laisse passer tout le reste des rayons. La lumière qui passe à travers le filtre converge ensuite sur un capteur CCD de 765 par 510 pixels, formant une image. Figure B : traitement de la lumière par les composantes du radiomètre Attach:radioschme.JPG Δ Les filtres que nous avons utilisés ont été fabriqués par la compagnie Lumicon. Ils sont le Deep Sky Filter, le Hydrogen-Alpha Filter, le Comet Filter et nous avons aussi un filtre Infrarouge. Les régions du spectre électromagnétique bloquées par le Deep Sky Filter et l’Hydrogen-Alpha Filter sont montrées dans la figure X, tandis que celle du Comet Filter l’est dans la figure Y. Comme son nom l’indique, le filtre infrarouge permet quant à lui de bloque les rayons infrarouges. Figure : régions du spectre électromagnétique bloquées par les filtres Deep-sky et Hydrogen-Alpha Attach:spectrefiltre-halpha-deep-sky.JPG Δ Figure : région du spectre électromagnétique bloquée par le Comet FilterAttach:spectrefiltrecomet.JPG Δ Les données que l’on obtient avec le spectromètre sont de type spectral, tandis que les données obtenues du radiomètre sont de simples images spatiales. Cadre méthodologique?Observations, interprétations et résultats?Discussion?Conclusion?Médiagraphie? |
