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Pourquoi la Lune est-elle plus grosse à l'horizon que plus haut dans le ciel?

    Il s'agit en fait d'une impression purement subjective. Si l'on fait la mesure du diamètre apparent de la Lune à l'horizon, puis plus haut, on trouve quasiment la même valeur. La Lune (ou le Soleil d'ailleurs), est par contre légèrement aplatie lorsqu'elle est basse, à cause de la déformation optique due à l'atmosphère terrestre.

    De plus, étant basse sur l'horizon, sa comparaison avec des objets connus, de grandes tailles mais lointains, la fait paraître plus impressionnante.

 Lever de Lune: © Robert in Space
  Cette image est prise avec un objectif de 50mm standard. La Lune est pleine, elle se lève. Le sujet est soigneusement positionné pour que sa main "saisisse" notre satellite...
 Lever de Lune: © Robert in Space
  La Lune n'est plus pleine, mais elle passe au-dessus de crêtes montagneuses. L'objectif est cette fois-ci un 500mm. La proximité du personnage et de la Lune semble agrandir celle-ci...
 Lever de Lune: © Robert in Space
  La même situation que l'image n:1, prise avec un téléobjectif de 500mm.
 Lever de Lune: © Robert in Space
  A l'image précédente, est superposée une Lune prise le même jour, mais plus haute dans le ciel. Aucun changement de taille n'a été fait. Sur ce document, la résolution est insuffisante pour mesurer le moindre écart de taille: La Lune n'est pas réellement agrandie par sa proximité de l'horizon.

Par contre, avec un grandissement plus fort, ici, sur le Soleil par exemple, son aplatissement est bien visible:

Soleil: © 2003 Robert in Space

                Sur l'image de droite, le Soleil effleure l'horizon lors de son coucher. L'image de gauche a été prise la veille, en fin de matinée, donc Soleil haut dans le ciel.

                Si le coeur vous en dit, il est facile de réaliser une simulation de l'aplatissement du Soleil à son coucher de façon étonnamment réaliste. La première étape est de réaliser un modèle du gradient d'indice de l'atmosphère: pour cela, prenez un aquarium rempli d'eau 1h auparavant (pour que les remous se soient calmés). Versez une épaisse couche de sel ou de sucre, laissez reposer une journée, sans agitation.

  Le fond de l'aquarium possède alors un indice de réfraction plus fort que la surface. Dans ce genre de milieu, un rayon incliné n'aura pas un parcours rectiligne, mais courbé (voir les mirages). Simplement à l'oeil, en faisant descendre un "Soleil" dessiné, vous verrez sa déformation s'accentuer en approchant de l'horizon. Voyez les images correspondantes ci-dessous.

 

Soleil simulé: © Rob in Space Soleil simulé: © Rob in Space Soleil simulé: © Rob in Space
  C'est bien un faux Soleil se couchant... Vous pouvez également en voir un petit film ici (46ko). Il est au format DivX, vous pouvez télécharger le codec de lecture ici, si vous ne l'avez pas déjà.

Mais ça ne vaut pas un vrai coucher de Soleil...

Coucher de Soleil © Rob in Space