L'atmosphère de la Terre limite et distord les observations astronomiques. Elle agit comme un filtre dense qui transmet jusqu'à la surface terrestre la lumière visible des objets célestes et une partie de leurs rayonnements radio. Les autres rayonnements électromagnétiques sont absorbés par l'atmosphère à différentes altitudes, mais ils peuvent être détectés par les satellites artificiels et les sondes spatiales. Toutefois, même les rayons lumineux ne peuvent atteindre la surface de la Terre sans subir des altérations et des pertes. Ils sont atténués principalement par leur passage dans l'atmosphère, du fait de la diffusion et de l'absorption partielle de la lumière par les molécules d'air. Ce phénomène, appelé extinction atmosphérique, augmente avec l'épaisseur d'air traversé; il est donc maximal pour la lumière venant de l'horizon, et minimal au zénith. Ainsi, plus une étoile se trouve bas sur l'horizon, plus elle est pâle, même si l'atmosphère est idéalement pure et transparente. La lumière des étoiles est davantage atténuée si l'air est pollué par des poussières ou du brouillard, que celui-ci soit d'origine naturelle ou industrielle. Dans les villes et leurs environs, les observations sont, en outre, considérablement limitées par la pollution lumineuse du ciel due à la lumière que diffuse l'éclairage des rues et autre sources lumineuses artificielles.
Les objets célestes ne sont pas là où nous les voyons. Vous ne le croyez pas ? Imaginez que l'atmosphère de la Terre consiste en de nombreuses strates minces dont la densité diminue quand l'altitude augmente. Un faisceau lumineux qui entre dans l'atmosphère se réfracte (change de direction) légèrement à chaque frontière entre les strates individuelles. Par conséquent, elle arrive dans votre oeil avec une incidence modifiée : elle provient d'un point plus élevé au-dessus de l'horizon qu'il ne vous paraît. Cette déviation des rayons lumineux, appelée réfraction atmosphérique, est la plus faible au voisinage du zénith, et la plus forte près de l'horizon où elle atteint 35', soit plus d'un demi-degré. Ainsi, quand le Soleil et la Lune, dont les diamètres angulaires font environ 0,5°, touchent l'horizon de leur bord inférieur; ils sont en réalité déjà sous l'horizon. L'inhomogénéité, les différences de température et les mouvements des strates atmosphériques engendrent de continuels changements, irréguliers et rapides, de la direction des rayons lumineux, ce qui influence considérablement la qualité des conditions d'observation. Ce phénomène est aussi la cause de la scintillation de l'éclat des étoiles.
Les poètes parlent de milliards, car l'excès est leur prérogative. La réalité est beaucoup plus modeste. Lors d'une nuit sans Lune et dans de bonnes conditions d'observation (atmosphère claire, pas d'éclairage artificiel, etc.), nous pouvons dénombrer de deux à trois mille étoiles au-dessus de l'horizon. Ce nombre dépend de la latitude géographique du site d'observation, de la distribution des étoiles sur la sphère céleste et de l'extinction atmosphérique; aussi le nombre d'étoiles visibles à l'oeil nu peut-il varier substantiellement par rapport à ces valeurs moyennes. Avec une vue excellente, vous pouvez voir jusqu'à six mille étoiles dans la totalité du ciel. Ce nombre s'accroît très vite avec l'utilisation d'un instrument : des jumelles ou un tout petit télescope révèlent de l'ordre de cent à deux cent mille étoiles, et les gros instruments, des millions à des centaines de millions d'étoiles ainsi que nombre d'autres objets célestes, notamment des galaxies.
Un coup d'oeil hâtif au ciel laisse l'impression que toutes les étoiles sont blanches. Mais une observation plus attentive nous en fait découvrir un grand nombre aux teintes subtiles, en particulier parmi les étoiles très brillantes. Voici quelques exemples :
L'aspect habituel des constellations est souvent modifié par la présence de "visiteurs" d'origine céleste ou terrestre - planètes, planétoïdes, comètes et plus rarement novae. Certains d'entre eux peuvent être observés à l'oeil nu, d'autres seulement avec un instrument. Les débutants trouvent assez difficile de déterminer la nature de ces objets. Les corps du système solaire sont trahis par leur mouvement sur l'arrière-plan stellaire, détectable en quelques heures ou en quelques jours, et parfois aussi par leur aspect. Les objets connus seront identifiés en consultant un almanach astronomique et un atlas stellaire détaillé. Si vous avez un doute, n'hésitez pas à interroger l'observatoire ou le planétarium le plus proche : plus d'une fois, une nouvelle nova ou comète a été découverte par un amateur. Toutefois, il est doublement vrai que la chance favorise ceux qui s'y préparent. Parmi les visiteurs de courte durée, les météores sont les traces lumineuses de petits objets interplanétaires qui brûlent dans l'atmosphère de la Terre. Un point brillant comme une étoile et se déplaçant rapidement dans le ciel est caractéristique d'un satellite artificiel; des jumelles permettront de le distinguer des feux de position d'un avion, de même que l'absence de bruit - les satellites n'ont pas de moteur...
Pour plus d'information :
La réfraction : http://www.astrosurf.com/skylink/doc_astro/glossaire/la_refraction.html
RAYON VERT... : http://www.meteo.org/phenomen/ray-vert.htm