Observation de la planète Mars en 2003

Par Denis Bergeron

Dans la nuit du 27 Août 2003 à 09h51 UT aura lieu l'opposition périhélique de Mars la plus favorable que nous ayons connu dans l'histoire humaine. En effet, jamais cette planète n'aura été observé de si près et avec autant de nouvelles technologies. A ce moment, le diamètre apparent de Mars atteindra 25.1" et brillera à la magnitude -2.9 dans la constellation du Verseau (Aquarius). Sa distance à la Terre sera d'environ 55,758,006 kilomètres, ce qui en fait une distance la plus proche enregistrée. Lors des dernières oppositions périhéliques du mois d'Août 1971, le diamètre apparent de Mars avait atteint 24.9" et en Septembre 1988, il avait atteint 23.8". L'opposition de 2003 sera LA MEILLEURE de toute.

Mars est intéressante à observer et à découvrir car cette planète représente un certain espoir d'y retrouver une quelconque présence de forme de vie. Mars ressemble beaucoup à la Terre dans ce sens qu'elle possède des calottes glaciaires formées principalement de neige carbonique, des saisons, des nuages, des volcans, une légère atmosphère, des tempêtes de sable, des canyons, etc. Les sondes y ont décelées la présence d'érosion qui aurait été causé par l'écoulement de l'eau. De même, la présence d'eau y aurait été détecté dans son sous-sol. A certain endroits et à certaines périodes de l'année martienne, la température à sa surface peut atteindre des niveaux semblables à ce que nous connaissons sur Terre. C'est donc une planète pleine de mystères qu'il est intéressant d'observer. Pour en apprendre un peu plus sur Mars, lisez la section sur Mars dans le dossier sur le système solaire dans la bibliothèque.

Qu'en sera-t-il pour les conditions d'observation pour les astronomes situés dans l'hémisphère Nord? Comme les oppositions périhéliques de Mars ont lieu la plupart du temps au mois d'Août ou Septembre dans les constellations du Capricorne ou du Verseau, c'est malheureusement à cette période de l'année que l'écliptique (plan de l'orbite terrestre) est la plus basse au-dessus de l'horizon Sud. Le 27 Août 2003, Mars atteindra une déclinaison de -15°43'. Cela signifie que Mars sera à peine situé à 30° au-dessus de l'horizon Sud lors de son passage au méridien. Cette hauteur correspond à celle de l'étoile SIRIUS de la constellation du Grand Chien. C'est donc dire que l'observation de Mars sera gêné par l'atmosphère et les obstacles comme des maisons, arbres, montagnes, etc, seront nombreux. Il faudra donc tenter de trouver un endroit où l'horizon sera dégagé et situé de préférence en hauteur comme sur une montagne.

Ceux qui auront l'opportunité de voyager vers le Sud et en particulier vers le CHILI seront les mieux placés pour observer Mars car elle sera pratiquement au zénith. Une expédition d'une durée de trois semaines pour aller observer la planète Mars et le ciel du Sud est actuellement en préparation et si vous êtes intéressé à participer à ce voyage, vous pouvez contacter immédiatement l'organisateur de ce voyage PEDRO BORQUEZ. Une visite touristique de plusieurs attractions du Chili est prévu ainsi qu'une visite privilégiée des observatoires professionnels de Cerro Tololo et La Silla est prévu. Une semaine entière consacrée à l'observation du ciel du Sud et de la planète Mars est prévu. La pittoresque ville de Vicuña sera l'endroit où sera posté le groupe. Des télescopes et un observatoire abritant un télescope Meade LX-200 de 30cm sera à la portée des gens pour observer et prendre des photos. Ayant participé à deux voyages au Chili par le passé, je vous assure qu'il s'agira d'un voyage extraordinaire. Si vous en avez l'occasion, n'hésitez pas à participer à cette formidable expédition.


Observation télescopique

Qu'en sera-t-il de l'observation télescopique pour nous? Ce qu'il faut surtout retenir en astronomie, c'est  d'observer et de ne pas se fier aux prévisions qui peuvent paraître pessimistes. A partir du début du mois de Juin 2003, Mars atteindra une magnitude de -0.69 et aura déjà un diamètre apparent de 12.5". Cette période correspond au PRINTEMPS sur Mars. L'observation télescopique laissera voir une calotte polaire SUD très large dirigée vers la Terre et qui diminuera au cours des mois qui suivront car nous atteindrons le SOLSTICE D'ÉTÉ vers la fin du mois de Septembre 2003. Ainsi, les mois de Juillet et Août 2003 correspondent au dégel de la calotte polaire Sud sur Mars.

Lors de l'observation de Mars, il faut tenter de reconnaître les caractéristiques de la surface martienne. Il est donc conseiller de consulter une planisphère récente affichant les caractéristiques de la surface martienne avec les longitudes et latitudes indiquées. Vous pouvez utiliser la carte de gauche que vous pouvez imprimer et vous en servir lors de vos observations. De même, je vous recommande le petit logiciel gratuit appelé MARS PREVIEWER II qui vous donne une image du méridien central et le diamètre apparent de Mars selon la date et l'heure de l'observation. Le logiciel indique aussi la caractéristique observé sur Mars comme SYRTIS MAJOR, SINUS MERIDIANI, HELLAS, etc, ainsi que l'angle de phase, la longitude et la latitude de n'importe quel point que vous pointez sur l'image. Je m'en étais servi lors de l'opposition de Mars en 2001 et c'est un programme que je vous recommande sans hésiter.

Je vous recommande aussi le logiciel COELIX de Jean Vallières qui donne de précieuses renseignements sur la position du méridien central et quel est l'aspect de Mars vue au télescope:

Vous pouvez également consulter le site Internet suivant: TAKE A LOOK AT MARS qui vous donne également la position du méridien central de Mars en tout temps selon la date et l'heure en temps universel. Vous pourrez ainsi mieux planifier vos observations si vous désirez observer une caractéristique particulière de Mars:

Un autre excellent logiciel que je vous recommande, c'est le logiciel MERIDIAN conçu par le québécois Claude Duplessis. Ce logiciel vous permet également de planifier vos observations planétaires en vous montrant les détails selon la date et heure de l'observation.

En plus d'apercevoir des caractéristiques de la surface martienne, vous pouvez observer des nuages et même des tempêtes de sable qui sont très fréquentes lors des oppositions périhéliques. L'emploi d'un filtre rouge (Wratten 25) ou orange (Wratten 23A) permet de mieux discerner les contrastes des caractéristiques de la surface martienne et des calottes polaires. C'est aussi le meilleur filtre pour déceler les tempêtes de sable. Une tempête de sable se reconnaît comme une petite tache plus brillante à travers un filtre rouge et plus faible à travers un filtre bleu. Cette tache pâle se déplace lentement en cachant les détails des caractéristiques de la surface martienne. Un filtre vert( Wratten 58) et bleu-vert (Wratten 64) permet de mieux discerner le brouillard en surface, et l'extension des calottes polaires. Finalement, l'utilisation d'un filtre bleu (Wratten 38A ou Wratten 80A) et violet (Wratten 47) permet de mieux déceler les nuages de vapeur d'eau et la brume autour des calottes polaires. On s'attend à voir beaucoup d'activités au niveau des nuages de vapeur autour de la calotte polaire Sud durant le dégel.

Les caractéristiques de la surface martienne sont aussi très intéressantes à observer. Les parties sombres
et certaines extensions sont de vastes plaines ou plateaux recouverts de poussières sombres. Plusieurs de ces régions sont très affectées par l'érosion causée par les tempêtes de sable. On observe quelques changements de formes de certaines caractéristiques martiennes avec les années. La région du désert HELLAS (longitude 290°, latitude -45°) est une région qui subit beaucoup de changement saisonnier. Une autre région à surveiller est  SOLIS LACUS (longitude 80°, latitude -30°) surnommé l'
OEIL DE MARS qui semble parfois disparaître pendant quelques mois et réapparaît ensuite. La caractéristique la plus évidente à observer est SYRTIS MAJOR (longitude 285°, latitude +15°) qui semble changer de forme avec les saisons. Cette caractéristique est facile à reconnaître puisqu'elle est très étendue et ressemble au continent de l'Afrique sur la Terre. Depuis 1950, la forme de SYRTIS MAJOR semble se rétrécir. La région de TRIVIUM CHARONTIS (longitude 210°, latitude +15°) près d'ELYSIUM a subi plusieurs tempêtes de sable en 1982. Le 14 Mai 1984, les observateurs de l'ALPO (Association of Lunar and Planetary Observers) ont rapporté que la région de TRIVIUM CHARONTIS et son voisin CEBERUS était devenu très difficile à voir et avait presque disparu.

La météo sur Mars permet d'apercevoir quelques nuages ressemblant à des petites taches blanchâtres. L'emploi de filtres est conseillé pour mieux apercevoir les nuages. On aperçoit aussi la HAZE sur le limbe de Mars. Les observations des nuages et surtout des tempêtes de sable ont une très grande importance pour étudier le climat martien en prévision des futures expéditions des robots sur Mars. L'analyse des observations et des photos depuis 1950 a permis de constater que les nuages et le brouillard de surface sont plus abondant durant le printemps et l'été de l'hémisphère Nord que dans l'hémisphère Sud.

On a noté la présence de nuages aux environs de certains sites particuliers notamment LIBYA (longitude 260°, latitude +5°), CHRYSE (longitude 35°, latitude +10°) et HELLAS (longitude 300°, latitude -45°). Un type de nuage circule autour de LIBYA et de SYRTIS MAJOR changeant la couleur pour bleu distinct. On a appelé ce type de nuage "SYRTIS BLUE CLOUD". Le meilleur moment pour tenter d'observer ce type de nuage, c'est lorsque SYRTIS MAJOR passe au méridien. Un filtre jaune permet de déceler ce nuage qui fait apparaître SYRTIS MAJOR avec une teinte de couleur vert.

Les nuages de types OROGRAPHIQUES ont une forme de "W" et apparaissent au-dessus des hautes montagnes martiennes dont les fameux volcans OLYMPUS MONS, ARSIA MONS, PAVONIS MONS et ASCRAEUS MONS ((longitude 120°, latitude 40°).

Le limbe martien présente une teinte bleuté causé la dispersion de la lumière par des cristaux de glace et de la poussière en suspension dans la haute atmosphère. On distingue aussi des nuages à l'aube et au crépuscule martien qui se forment probablement à cause des écarts de température qui se produit à ces périodes. Ils ressemblent à des taches claires isolées au-dessus des déserts martiens. On les observe mieux en utilisant un filtre bleu ou violet.

Pour les observateurs, ce qui est le plus à surveiller, ce sont les fameuses tempêtes de sable martiennes. Certaines peuvent être localisées et d'autres sont très étendues. On a même observé en 1956 et en 2001 une tempête de sable majeure qui a caché l'ensemble de la surface martienne pendant des semaines. Quoique assez rare, on a constaté que les tempêtes de sable semblent plus fréquentes lorsque c'est l'ÉTÉ dans l'hémisphère Sud martien. Il faudra donc être vigilant et bien observer Mars au cours des mois d'Octobre à Décembre 2003. Ce sera l'ÉTÉ dans l'hémisphère Sud martien sur Mars. Une tempête de sable ressemble à une petite tache claire qui se déplace avec le temps et qui cache les caractéristiques martiennes. L'emploi d'un filtre rouge aide beaucoup à les discerner.

La sonde MARS GLOBAL SURVEYOR a également permis de constater la présence de tourbillons de sable (dust devils) laissant des sillons partout dans les déserts martiens comme le montre les images suivantes:

Les tempêtes de sable prennent souvent naissance dans les déserts comme HELLAS (longitude 300°, latitude -45°).

Jusqu'en octobre 2003, il sera intéressant de suivre l'évolution de la fonte de la calotte glaciaire Sud et d'observer l'apparition de la grande frange sombre près du pôle.

Aspect de la calotte polaire Sud en date du 23 mai 2003

Frange sombre

Le site suivant Images de Mars vous permettra de suivre ce qui se passe sur Mars tout au cours des semaines qui viendront en visualisant les images des observateurs.
 

Photographie de Mars

Pour ceux qui voudraient tenter leurs chances pour photographier les détails de la surface martienne, les meilleurs instruments qui existent présentement sur le marché sont les caméras CCD et les Webcam. Les appareils photos digitales peuvent aussi être essayés. Les meilleures caméras CCD pour l'imagerie planétaire sont celles ayant les plus petits pixels possibles autour de 6.8 à 12 microns. Avec ces caméras, vous pouvez utiliser une lentille de barlow 2X ou 3X ou un oculaire 26mm muni d'un tube de rallonge de manière à obtenir une longueur focale résultante entre F20 et F30.  On utilise le temps de pose le plus rapide possible mais sans saturer les pixels. En général, des temps de pose de l'ordre de 0.01 sec à 0.25 sec sont recommandés. Il faut s'assurer que la saturation de l'ensemble des pixels de la planète ne dépasse pas 50% de leur capacité.

Pour faire le foyer, il suffit de trouver une étoile de magnitude d'environ  +5 proche de Mars et d'obtenir le maximum de signal pour cette étoile en ajustant le foyer. Utilisez l'histogramme de votre logiciel et vérifiez la moyenne de vos pixels. Pour accélérer le temps de transfert de l'image (download), il est préférable de se faire une fenêtre autour de la planète afin de réduire la dimension de la matrice CCD. La plupart des bons logiciels d'imagerie CCD ont cette option.

La technique consiste à prendre des centaines d'images et de ne garder que les meilleures. La difficulté en imagerie CCD des planètes, c'est de figer la turbulence. Il faut choisir les meilleurs soirées où la turbulence est la moindre pour photographier les planètes. Souvent, les meilleures moments sont après minuit ou lorsqu'un léger voile de haze recouvre le ciel. En fait, le secret, c'est d'observer Mars le plus souvent possible quelque soit les conditions du ciel. Vous seriez surpris de voir que  même à travers un ciel brumeux, les images des planètes peuvent parfois être très surprenantes.

Pour la prise des images CCD en couleur, il faut s'assurer de prendre des centaines d'images à travers les filtres Rouge, Vert et Bleu et les recombiner par la suite. Personnellement, je ne trouve pas très utile de prendre des images noires (dark frame) avec un temps de pose aussi court. Par contre, des images de lunière uniforme (flat field) peuvent aider à éliminer les poussières sur les images de la planète.

Une fois que vous aurez vos images en main, il vous suffit de choisir uniquement les meilleures et de les additionner (moyenne ou médiane) afin d'obtenir une image résultante ayant un très fort signal et un très faible bruit. Ensuite, on y applique quelques traitements d'images dont les meilleurs est le filtre MASQUE FLOU (unsharp masking). La plupart des logiciels de traitement d'images CCD explique comment procéder. D'autres traitements peuvent aussi être appliqués. Par contre, n'oubliez pas que si vos images originales ne sont pas au foyer ou si elles ne sont pas de bonne qualité, vous aurez de la difficulté à obtenir de belles images.

Je vous recommande de visiter le site web de ANTONIO CIDADAO qui produit de superbes images CCD de la Lune et des planètes avec un télescope Meade 25cm LX-200. Son site présente beaucoup d'animations intéressantes et des techniques d'imagerie planétaire.

Pour les utilisateurs de webcam, on conseille le modèle PHILIPS PCVC740K TOUCAM PRO. Il y a de nombreux avantages d'utiliser des caméras webcam. Outre le prix qui est de l'ordre de $170, les webcam sont légères, faciles à manipuler et elles captent la couleur. Avec un bon logiciel approprié, il suffit de prendre des milliers d'images (c'est un fichier vidéo) et de choisir les meilleures que l'on additionne (moyenne ou médiane) afin d'avoir une image résultante moins bruitée. On applique ensuite un filtre MASQUE FLOU (unsharp masking). Les résultats sont extraordinaires. Pour vous en convaincre, voici une combinaison de 1100 images de Saturne prise avec une webcam PhilipsVesta Pro par Thierry Legault.

Normalement, les webcam sont utilisés pour l'Internet pour diffuser des photos ou des images vidéos en temps réel. Pour être utilisable en astronomie, il faut la modifier quelque peu. On doit enlever la lentille originale et y insérer un adapteur pour pouvoir le mettre dans le porte oculaire d'un télescope. Plusieurs sites Internet mentionnent comment modifier ces webcams. En voici deux très intéressants:

http://www.qcuiag.co.uk/

http://www.astrocam.org/

http://fr.groups.yahoo.com/group/WebcamAstro/

Les deux derniers sites sont particulièrement intéressant car ils sont en français et en plus ils vous donnent accès à une liste de discussion sur les utilisateurs de webcam. Je vous les recommande fortement. Vous y trouverez une foule d'informations sur l'utilisation des webcam.

Des adapteurs pour fixer différents modèles de webcam sont disponibles chez Steven Mogg à l'adresse suivante:

http://www.webcaddy.com.au/astro/adapter.htm

Ce n'est pas toutes les webcam qui sont bonnes en astronomie. Il faut rechercher celles qui sont les plus sensibles (1 lux et moins) et avec matrice CCD. Parmi les plus populaires actuellement sur le marché le modèle TOUCAM PRO de PHILIPS semble parmi les meilleurs. On peut se la procurer chez POCKETSCOPE au coût de $92.50 US. Cette webcam possède un port USB. Un autre magasin au Portugal du nom de PERSEU vend également ce modèle de webcam partout dans le monde. On y retrouve des adapteurs et une foule d'accessoires adaptés pour ce modèle. Une webcam Toucam Pro avec un adapteur pour télescope se vend autour de $160 can chez PERSEU.

Tout comme avec une caméra CCD, il faut prendre et choisir des centaines voire des milliers d'images et les additionner pour obtenir une image moins bruitée. Plus on additionne d'images (moyenne ou médiane) meilleure sera la qualité d'image. Plusieurs logiciels gratuit présentement sur le marché possède des  fonctions d'addition et de traitement d'images prises à partir d'une webcam. Parmi les plus populaires, il y a ASTROSTACK et REGISTAX. Avec quelques clics de la souris, vous pourrez facilement additionner et traiter des milliers d'images tirées de votre séquence vidéo de votre webcam. En plus, ces deux logiciels éliminent automatiquement les images floues et ne gardent que les meilleures.

D'autres logiciels  gratuit sur Internet peuvent permettent de visualiser et capturer des images à partir de l'écran de l'ordinateur. Parmi les meilleurs, citons ASTROVIDEO, ASTRO-SNAP, K3CCDTOOLS, VEGA et AVIedit. AVIedit semble être un logiciel facile d'utilisation. Pour bien voir le contraste des images planétaires, il faut ajuster le GAMMA près de 1 et le WHITE BALANCE sur AUTO. En fait, il faut s'assurer d'ajuster les paramètres du logiciel pour voir les détails planétaires même s'ils apparaissent floues. Ceci est parfaitement normal. C'est pourquoi, on utilise le filtre MASQUE FLOU pour éliminer cette composante floue.

Les utilisateurs de webcam recommandent d'utiliser une résolution de 640 X 480 à trois images par seconde. D'autres préfèrent prendre une résolution de 320 X 240. En fait, il faut faire des essais et choisir la résolution qui nous donnera le maximum de résultats avec nos instruments et conditions d'observation.

Je vous recommande de consulter les sites suivants pour aller chercher les techniques et les conseils des pros du webcam:

Thierry Legault

Eric NG

Tan Wei

Pour suivre ce qui se passe sur Mars, je vous recommande les sites Internet suivants:

American of Lunar and Planetary obsersers (ALPO) Site Internet de l'ALPO consacré sur l'observation de Mars
Groupe Yahoo de discussion sur Mars Pour suivre les discussions sur les techniques d'observation et de photographie des observateurs de Mars
Images de Mars Suivez ce qui se passe sur Mars en visualisant les images prises par les amateurs avec des caméras CCD et des webcam
The international Marswatch Excellente source d'information sur l'observation de Mars en 2003
Carte martienne de l'ALPO Planisphère martienne avec les coordonnées et les noms des caractéristiques de la surface martienne
Pour en apprendre sur Mars Excellent site francophone qui nous apprend plein de choses intéressantes sur Mars
Cartes de Mars Excellentes sources pour trouver une multitude de cartes martiennes pour nous aider à observer Mars
Ce que nous connaissons sur Mars Enumérations des connaissances actuelles sur Mars
Mars aujourd'hui Pour connaître les conditions d'observation de Mars le jour courant

Pour conclure, n'hésitez pas à suivre les observations des amateurs et les professionnels sur Mars tout au cours des prochains mois. Ajustez l'alignement optique de vos instruments et essayez d'expérimenter la photographie planétaire. Vous découvrirez plein de choses fascinantes. Lisez aussi sur Mars pour apprendre à la connaître. Au cours des années qui viennent, plusieurs sondes seront lancées sur Mars pour y faire des recherches de forme de vie. Grâce à Internet, vous serez en mesure de suivre le déroulement de ces futures missions. Pour ma part, je suivrai avec intérêt cette opposition et les reportages des observateurs et j'enverrai des commentaires d'actualité sur nos listes astronomiques au Québec. Soyez aux aguets des dernières nouvelles concernant Mars.

Bonne observation

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