Mars: attirantes oppositions

Présentation (I)

Pendant les oppositions périhéliques qui se produisent tous les deux ans environ entre les mois de juillet et de septembre, Mars se rapproche de 20 à 30 millions de kilomètres de la Terre. Durant ces époques Mars présente un disque très détaillé qui passe progressivement d'un diamètre apparent de 3.5" à 25.1" (2003) : au grossissement de 100x Mars présente un diamètre apparent aussi grand que la Lune vue à l'oeil nu - pôle Sud ou pôle Nord en avant selon les époques.

Configurations célestes des orbites de la Terre et de Mars durant les oppositions périhéliques qui se produisent tous les 2 ans. L'orbite de Mars étant inclinée de 1.8° sur l'écliptique, en 2003 Mars se trouvait environ 20° plus haut que la Terre, laissant découvrir la calotte de glace recouvrant son pôle Sud tout comme ce fut le cas en 2018. En 2003, les deux planètes étaient séparées de 56 millions de kilomètres contre 58 millions de kilomètres en 2018.

Bien que son globe reste deux fois plus petit que celui de Jupiter (max. 50.1"), dans les meilleures conditions Mars brille à la magnitude -2.9 rendant les détails de sa surface accessibles aux petits instruments d'astronomie.

Même dans une lunette de 60 mm d'ouverture à 100 € équipée d'un oculaire grossissant 100x (ce qui nécessite parfois l'usage d'une lentille de Barlow pour allonger la longueur focale), l'amateur discernera la couleur orangée du disque et découvrira avec un peu de chance la marque blanche de la calotte polaire. Mais cette lunette présente un diamètre trop petit, en d'autres termes elle capte trop peu de lumière pour observer les détails de la surface, à moins de profiter de conditions d'observations exceptionnelles, presque idéales (site de montagne, désert sec, atmosphère peu turbulente), dans lequel cas on peut distinguer la grande tache sombre de Syrtis Major ou de Mare Sirenum selon la position du méridien central (voir page 4).

Le spectacle fut d'autant plus intéressant le 28 août 2003 que le diamètre de Mars dépassa 25" pour la première fois depuis 60000 ans ! Pour l'anecdote, à chaque seconde qui nous précédait de l'opposition, Mars se rapprochait de 30 km de la Terre. Il va sans dire qu'il s'agissait de l'opposition du siècle, que dis-je, du millénaire !

Ceci dit, l'opposition du 27 juillet 2018 fut également très favorable car Mars nous gratifia d'un disque de 24.3" de diamètre pour une magnitude apparente de -2.86 soit 5 fois plus grand qu'en janvier 2018 et deux fois plus brillant !

Pour les amateurs se greffe sur cet évènement le fait qu'observer Mars au plus près de la Terre rappelle toute l'histoire attachée à cette planète, les soi-disant canaux et autres Martiens, tout un monde homérique portant les craintes et les espoirs des hommes qui soulèvera encore bien des débats.

A consulter : Ephémérides de Mars de l'ALPO 2017-2019

Variation de la taille apparente de Mars à mesure que la planète se rapproche de la Terre. Ces images correspondent à un grossissement d'environ 650x au foyer d'un télescope de 200 à 300 mm de diamètre ~f/60. Dans un instrument de 100 à 125 mm de diamètre, l'image sera plus petite, moins détaillée et moins contrastée mais on pourra accentuer les détails par empilement LRGB de quelques centaines ou milliers d'images individuelles.

La première fois que vous observerez Mars ce n'est pas sans émotion que vous ressentirez sans doute un sentiment de familiarité. L'emprise historique semble se dégager de la planète Rouge, comme si l'esprit de Mars vous envahissait. L'observation en devient excitante et passionnante. Si l'observation se déroule dans de bonnes conditions (ciel clair et peu de turbulences) avec un instrument de longue focale et d'au moins 100 mm d'ouverture la chance vous sourira car vous pourrez distinguer sur son disque des détails inférieurs à 300 km (1") ! Toutefois devant la petite taille apparente de Mars, la plupart des amateurs délaissent leur petit instrument, y compris les lunettes apochromatiques de 130 à 200 mm de diamètre et se rabattent sur un grand télescope.

En effet, rien ne vaut évidemment l'image de Mars dans un télescope de grand diamètre (au moins 280 mm). Le choix idéal doit se porter sur un instrument de longue focale (> 2000 mm) et en utilisant un rapport focal élevé (f/20-f/50) grâce à une puissante lentille de Barlow (2-5x) ou un oculaire de courte focale, les images seront à couper le souffle ainsi que nous le verrons dans la galerie d'images.

Toute (dis)proportion faite...  Oulala, que Mars est petit !, se dit-on en voyant ces images. Effectivement ! La conjonction entre Mars et la Lune qui eut lieu le 17 juillet 2003 soit 40 jours avant l'opposition du siècle (Mars présentait un diamètre de 19.7", magnitude -1.9) fut l'occasion de mettre en évidence la véritable disproportion existant entre les dimensions apparentes de la Lune et celles, minuscules, de Mars. Ceci explique les raisons pour lesquelles l'observation de Mars durant les oppositions requiert tout de même un instrument d'au moins 100 mm d'ouverture et de très longue focale (au besoin moyennant une Powermate 5x si votre optique le permet) afin de pouvoir fortement agrandir l'image. A gauche, une photographie réalisée par Ron Wayman de Floride à 4h25 TU. Il utilisa un télescope Meade LX 200 GPS de 200 mm d'ouverture équipé d'un revêtement UHTC et d'un oculaire Scopetronix de 18 mm (111x) grand champ. La prise de vue a été réalisée avec un APN Nikon Coolpix 995 en mode auto, pose de 0.25 s à f/3.9, 400 ISO. Pour l'anecdote, quelques minutes plus tard le ciel se couvrit. Au centre, l'occulation de Mars par la Lune du 6 septembre 2020 photographiée par Damian Peach. La photo résulte du compositage de plusieurs images prises avec un télescope de 500 mm f/15 pour la luminance et un R-C de 760 mm pour les données de couleur. A droite, une image exceptionnelle prise par Ron Dantowitz à 8h22 TU (on reconnaît les mêmes cratères lunaires) avec un télescope Meade LX200 14" GPS de 350 mm d'ouverture installé à l'observatoire public de Clay Center, USA. Il s'agit d'une image LRGB réalisée à partir des images de luminance et RGB provenant de deux caméras CCD.

Avant de vous présenter les images rappelons que les grandes oppositions de 1992 et 1995 nous ont gratifié de quelques images exceptionnelles réalisées à la fois au Pic-du-Midi (S2P) et avec le Télescope Spatial Hubble. Ces images permettent de se rendre compte de la différence de taille que peut présenter Mars en très peu de temps et combien les détails de sa surface peuvent être apparents.

Afin que vous puissiez comparer plus facilement les images entre elles, nous avons essayé dans la mesure du possible de présenter des images centrées sur Mare Erythraeum (la grande tache sombre s'étendant de la calotte boréale à l'équateur suivie d'une petite boucle sombre) et Valles Marineris dont le méridien central MC » 20-80°.

Les oppositions

Le début du 3^e millénaire nous gratifia de belles oppositions durant lesquelles le disque de Mars atteignit 20.5" en 2001 et 25.1" en 2003, un record qui ne sera plus approché avant... 2035 avec 24.5" de diamètre !

Jusqu'en 2018 Mars ne dépassa plus le diamètre apparent de 20" (ce qui est déjà appréciable, même dans un petit instrument de 60 mm de diamètre). Le 27 juillet 2018, Mars atteignit 24.3" de diamètre, ce qui reste tout de même deux fois plus petit que le diamètre de Jupiter. Malheureusement pour les observateurs de l'hémisphère nord, sa déclinaison équatoriale était de -25°, ce qui signifie que Mars était seulement à 11° au-dessus de l'horizon sud pour un observateur situé à 50°N. L'idéal était de descendre près de l'équateur, vers 10° de latitude par exemple où Mars brilla à 54° au-dessus de l'horizon à minuit temps universel. De plus c'était l'époque de la pleine Lune ce qui ne facilita pas l'observation.

Mars en opposition. A gauche, une photo prise le 26 juin 2001 ( 20.7") à 68 millions de km de la Terre par le Télescope Spatial Hubble (HST). On reconnaît les grands déserts sombres de Sinus Meridiani et Sinus Sabaeus ainsi que le grand cratère Schiaparelli ( 470 km) au méridien et Huygens à sa droite (cf. les cartes topographiques en page 5 dont celle annotée par l'auteur). A sa droite, une photo prise le 26 août 2003 ( 25.1") à 55760220 km de la Terre par le HST lorsque Mars nous présentait la calotte du pôle Sud. On reconnaît Sinus Sabaeus, Syrtis Major, le grand bassin d'Hellas et on devine le cratère Schiaparelli. A ce jour les images du HST sont les plus détaillées de la planète Rouge que l'on ait prise depuis la Terre; la résolution atteint 0.03"/pixel soit 16 km au centre du disque de l'image centrale. A droite du centre, l'opposition de 1995 également photographiée avec le S2P. Notez la récession printanière de la calotte polaire boréale. A droite, trois images prises le 25 février 1995 par le HST. La résolution atteint 50 km/pixel à hauteur de l'équateur. Documents Hubble Site et NASA/ESA/STScI.

Les conditions furent plus favorables en 2020 (voici la carte du ciel du 13 octobre 2020 à 23h59 TU). Bien que Mars présenta un diamètre de 22.3", à la latitude de 50°N elle était à 45° au-dessus de l'horizon vers minuit temps universel.

Ensuite, il faudra attendre... 2033 ou vous équiper entre-temps d'un télescope d'au moins 300 mm d'ouverture car le diamètre apparent de Mars ne dépassera plus 16.9".

Vous pouvez simuler d'autres ciels et d'autres époques à différentes résolutions sur le site du Fourmilab ou dans tout programme de planétarium dont notamment Stellarium (gratuit).

Le tableau suivant reprend la liste des principales oppositions de Mars entre 2001 et 2035. L'inclinaison du plan de l'orbite par rapport à la Terre n'a pas été pris en compte sur les photos.

Consultez les éphémérides du JPL : Ephemeris Generator

Prochain chapitre

Comment photographier Mars ?