Si vous avez déjà contemplé le ciel nocturne, vous avez alors remarqué que, même au cœur de la nuit, celui-ci n’est jamais totalement noir. Et ce serait toujours le cas même si vous pouviez supprimer les étoiles et la Lune. Ce phénomène, appelé « lueur de l’air » ou « lueur nocturne » (airglow en anglais), n’a été identifié qu’à la fin du 19ème siècle. Il consiste en une très faible émission lumineuse provenant de l’atmosphère de la planète, due à un ensemble de processus atmosphériques divers.
C’est en 1868 que le géophysicien suédois Anders Jonas Ångström identifie le phénomène lors d’observations nocturnes. L’émission lumineuse est relativement uniforme sur l’ensemble de l’atmosphère, ce qui peut la rendre difficile à détecter au premier abord. C’est à 10° au-dessus de l’horizon qu’elle est la plus intense pour un observateur au sol.
Cet angle bas permet d’observer à travers une plus grande épaisseur d’atmosphère. Toutefois, si l’angle est trop bas, la luminosité est atténuée par le phénomène d’extinction atmosphérique (absorption et diffusion de la lumière). Bien que les scientifiques n’aient pas encore identifié tous les processus à l’origine de la lueur nocturne, elle a été reproduite artificiellement en envoyant des ondes radio de haute puissance vers la ionosphère, l’interaction résultante provoquant une faible émission lumineuse à certaines longueurs d’onde.
La plupart des processus impliqués ont lieu dans la haute atmosphère. L’un des principaux est la recombinaison atomique d’atomes photoionisés par les UVs solaires durant la journée ; un photon vient frapper un atome, lui arrachant un électron. Il implique notamment la recombinaison d’atomes d’azote et d’oxygène en molécules d’oxyde d’azote. Des photons sont émis durant le processus, à l’origine, pour partie, de la lueur nocturne.
Un autre mécanisme impliqué est la chimiluminescence. Les atomes d’oxygène et d’azote réagissent avec des radicaux libres hydroxyle dans la thermosphère et se retrouvent ainsi excités. Pour revenir à un état plus stable, ils émettent des photons. Enfin, un troisième mécanisme implique des cascades de photons atmosphériques produits par l’interaction entre les particules chargées des rayons cosmiques (vents solaires principalement) et la ionosphère.
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Tandis que le satellite suisse SwissCube-1 (un CubSat lancé en 2009) a fourni les premières images en 2011 de la lueur nocturne terrestre, la sonde Venus Express, dotée d’un détecteur d’infrarouges, a observé une lueur nocturne dans la haute atmosphère de Venus provenant de l’interaction entre le monoxyde d’azote et l’oxygène moléculaire. La lueur nocturne est un facteur limitant pour les télescopes terrestres car elle limite la photosensibilité des télescopes optiques.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
principaux de la matière baryonique. À ce titre, il revêt... [...]