RADIOASTRONOMIE
Radarastronomie
En 1946, le Hongrois Zoltán Bay obtenait pour la première fois un écho radar sur la Lune. Cette date marque le début de la radarastronomie. Contrairement à la radioastronomie, qui étudie les ondes émises par les astres eux-mêmes, la radarastronomie emploie des émetteurs situés sur Terre ou sur des sondes spatiales. Les ondes radio sont envoyées en direction d'un objet, et l'étude des caractéristiques de l'écho obtenu renseigne sur la distance de la surface réfléchissante, sa nature et ses mouvements.
La puissance nécessaire pour obtenir un écho radar étant proportionnelle à la quatrième puissance de la distance de l'émetteur à la cible (cf. radar), l'obtention d'un écho sur des astres lointains nécessite des puissances considérables. C'est la raison pour laquelle la radarastronomie est limitée à l'étude du système solaire. Ainsi des échos ont été enregistrés en provenance de la Lune, de planètes, de satellites naturels, d'astéroïdes, du Soleil. Par ailleurs, les échos obtenus sur les traînées météoriques dans la haute atmosphère terrestre apportent de nombreux renseignements sur l'origine de ces météorites.
Les radiotélescopes sont utilisables pour la radarastronomie, à condition d'être équipés d'un émetteur puissant. La technique employée est celle des radars terrestres : des impulsions sur fréquence radio sont envoyées en direction de la cible, et le délai écoulé entre la transmission et le retour de l'écho permet de calculer la distance de l'astre, tandis que le changement de sa fréquence par effet Doppler-Fizeau renseigne sur ses mouvements. De plus, les autres caractéristiques de l'écho (intensité et polarisation) donnent des indications sur la nature de la surface réfléchissante.
Mesure des distances dans le système solaire
Le délai entre l'émission d'une impulsion et la détection de son écho détermine la durée du trajet, aller et retour, de l'onde radio entre la Terre et l'astre étudié. Si l'onde se propageait dans le vide, il serait facile d'en déduire avec une grande précision la distance de l'astre. En pratique, le milieu interplanétaire n'est pas un vide parfait, et les ondes s'y propagent avec une vitesse qui dépend de la densité, encore mal connue, du gaz traversé ; cette vitesse est légèrement inférieure à celle de la lumière dans le vide. Une autre cause d'erreur provient de ce que l'écho est souvent déformé et qu'il est difficile de définir exactement l'instant où l'onde touche la surface.
Malgré tout, les méthodes de la radarastronomie sont beaucoup plus précises (excepté dans le cas de la Lune) que les méthodes optiques de mesure de distance, et la détermination de l'unité astronomique (distance moyenne de la Terre au Soleil) a ainsi pu être réalisée avec trois chiffres significatifs supplémentaires. De même, les grandeurs caractéristiques des orbites de Mercure, de Vénus et de Mars ont pu être considérablement précisées.
Rotation et caractéristiques physiques des planètes
La radarastronomie est l'unique technique qui ait permis de déterminer la période de rotation de Vénus, qui est extrêmement lente (243 jours). En effet, seule la couche nuageuse entourant la planète est visible en optique (et il n'y avait aucune raison d'admettre qu'elle tourne avec la même vitesse que la surface ; cf. vénus). Même dans le cas de Mercure, les mesures radars ont donné des résultats beaucoup plus précis que les mesures optiques, cette planète étant difficile à observer en raison de sa faible distance au Soleil. La période de rotation qui a été trouvée est bien plus rapide (58,646 jours) que celle qui fut longtemps admise (88 jours ; cf. mercure [planète]).
On peut utiliser les radars pour établir des cartes de[...]
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Écrit par
- André BOISCHOT : astronome titulaire à l'Observatoire de la Côte d'Azur
- James LEQUEUX : astronome émérite à l'Observatoire de Paris
Classification
Médias
Radiotélescopes
VMGROUP
Spectre des ondes électromagnétiques
Encyclopædia Universalis France
Marin Ryle et la radioastronomie
Ron Case/ Hulton Archive/ Getty Images
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