Bortle
L’échelle de Bortle, du nom de son inventeur, est utilisée par les astronomes amateurs pour qualifier la pureté du ciel nocturne à un endroit et un instant donné. Cette échelle compte 9 niveaux. Le niveau 1 correspond à un ciel très pur (très noir), et 9 à un ciel ou rien n’est observable à l’exception de la lune (principalement à cause de la pollution lumineuse).
La description, faite par John Bortle, de chaque niveau (paru en février 2001 dans la revue américaine Sky & Telescope) fait apparaître beaucoup de critères subjectifs. Contrairement à ce qu’affirme l’article (en grande partie hors sujet) de Wikipédia en français, cette échelle n’est pas précise. Il suffit en lisant la description de chaque niveau d’essayer de quantifier chaque élément permettant d’identifier ce niveau. C'est impossible !
De plus les critères varient d’une traduction à l’autre. J’avais commencé à faire des comparaisons entre français/anglais/espagnol mais c’était tellement risible que j’ai tout supprimé sauf ces deux comparaisons
Bortle niveau 8 :
- FR : Le ciel apparaît blanchâtre à orangé.
- EN : The sky is light gray or orange.
- ES : El cielo brilla blanco o naranja.
Bortle niveau 7 :
- FR : Le ciel montre une couleur légèrement bleutée teintée d'orange et de marron.
- EN : Light pollution makes the entire sky light gray.
- ES : Todo el cielo tiene un tono gris blanquecino.
Chaque niveau de l’échelle de Bortle est (en partie) défini par la magnitude des étoiles visibles avec ce ciel. Voilà qui semble plus précis.
Exemple :
- Niveau 1 (ciel excellent): Les étoiles les plus faibles observables à l'œil nu sont de magnitude 7,6 à 8,0
- Niveau 2 (ciel typique) : Les étoiles les plus faibles visibles à l'œil nu ont une magnitude de 7,1 à 7,5.
- Niveau 3 (ciel rural): Les étoiles les plus faibles à l'œil nu font 6,6 à 7,0 de magnitude
Problème: ici il est écrit qu'il est possible de percevoir une étoile jusqu'à la magnitude apparente de 6.50,(dans des conditions d'observation exceptionnelles), et ici que la limite est 7.5
Donc NON l’échelle de Bortle n’est pas une échelle précise. C’est une échelle approximative, subjective et définie par des descriptions floues. Mais c’est très bien ; ça permet de discuter pendant des heures autour du Dobson pour savoir si on est avec un Bortle de 4 ou de 3 car certains disent voir l’amas M12 qui a une magnitude de 6.6 (donc niveau 3) alors que d’autres ne le voie pas (donc niveau 4). Mais dans certains livres M12 est annoncé avec une magnitude de 6.1 et la Nasa dit 7.7 (donc niveau 1 pour ceux qui disent voir cet amas).
L’échelle de Bortle c’est le bordel
Son seul avantage est d’être gratuite !
SQM : Sky Quality Meter
Pour l’objectivité rien ne vaut un appareil dédié à la mesure de la qualité du ciel c'est a dire la luminosité du fond de ciel nocturne. En anglais Night Sky Brightness (NSB). L’unité de mesure de cette luminosité est la "magnitude par arc-seconde carré" : mag/arcsec²
La valeur de cette luminosité est en général comprise entre 16 pour un ciel en pleine ville et 22 pour un ciel parfait (sans aucune pollution lumineuse). Comme c'est une magnitude l’échelle est logarithmique et une variation de 0.1 est donc une variation notable.
La société canadienne Unihedron fabrique plusieurs photomètres. Deux modèle sont utilisables simplement pour mesurer la qualité du ciel. Pour les utiliser il suffit de pointer l'appareil à bout de bras vers le zénith. Ils se distinguent par l'angle de vue du capteur de lumière.
Le SQM classic a un angle de mesure de 84° (Half Width Half Maximum (HWHM) = 42°) // 138$
Le SQM_L a un angle de mesure de 20° (Half Width Half Maximum (HWHM) = 10°) // 155$
Les deux appareils peuvent aussi afficher la température. Leur capteur est derrière un filtre CM-500 de Hoya qui coupe les Ultra-violets et les Infra-rouges. Ce capteur est un TSL237 dont la courbe se sensibilité est la suivante:
IMPORTANT: Une fois derrière le filtre anti UV et surtout anti IR on constate que la mesure va être principalement influencée par le rouge, un peu loin par le vert et beaucoup moins par le bleu. La composante bleu des éclairages public à LED avec une température supérieure à 2700 °K sera sous estimée.
Des universitaires italiens ont fait une étude qualitative du SQM.
Conversion Bortle çè NSB
Un SQM (Sky Quality Meter) mesure la NSB (Night Sky Brightness).
Il existe diverses tables de conversion entre les niveaux de l’échelle de Bortle et la NSB affichée par un photomètre. En voici une (empirique) qui donne une idée :
Bortle mag/arcsec²
9 < 15.5
8 15.5 - 16.8
7 16.8 - 18.0
6 18.0 - 19.1
5 19.1 - 20.4
4 20.4 - 21.3
3 21.3 - 21.5
2 21.5 - 21.7
1 21.7 - 22.0
Autres types de conversion:
- A droite une correspondance entre la NSB et le type d’environnement.
- Unihedron (le concepteur des SQM) propose un formulaire de conversion entre (magnitude/arcsec²) et (candela/m²).
Faire son SQM
Sachant que le capteur des SQM originaux est le TSL237 il est envisageable de faire, à moindre coût, son propre SQM compatible avec l'original. Le TSL237 est un convertisseur luminosité/fréquence. La formule de base pour convertir cette fréquence (Hz) en magnitude/arcsec² est:
sqm = 19 - 2.5 * log10(Freq - Fdark(T°));
Il est nécessaire de mesurer la température au plus prés du TSL237 afin de corriger la fréquence mesurer car cette fréquence n'est pas toujours nulle en absence de lumière (On retrouve le courant de noir des capteurs CMOS). Cette fréquence de noir est nulle en dessous de 15°C mais croit très vite quand la température dépasse 15°C. La partie optique (filtre + lentille) à placer devant le capteur est une partie délicate.
Exemple avec un Arduino Nano,
Une station météo avec un Arduino-ESP32 qui inclue la mesure de la NSB (pas pour débutants)