La "lune inconstante, " comme l'appelait Shakespeare dans Roméo et Juliette, est plus fiable que sa paire d'amants maudits n'aurait pu le penser. Désormais, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) prévoient de rendre la lune encore plus fiable avec un nouveau projet de mesure de sa luminosité.

Les scientifiques mettent la lune au travail quotidiennement comme source d'étalonnage pour les caméras spatiales qui utilisent la luminosité et les couleurs de la lumière du soleil se reflétant sur notre planète pour suivre les modèles météorologiques, tendances de la santé des cultures, les emplacements des proliférations d'algues nuisibles dans les océans et bien plus encore. Les informations envoyées par les imageurs orientés vers la Terre permettent aux chercheurs de prédire les famines et les inondations et peuvent aider les communautés à planifier les interventions d'urgence et les secours en cas de catastrophe.

Pour s'assurer que le "vert" d'une caméra satellite n'est pas le "jaune" d'une autre, " chaque caméra est calibrée - dans l'espace - par rapport à une source commune. La lune fait une cible pratique car, contrairement à la Terre, il n'a pas d'atmosphère et sa surface change très peu.

Le problème c'est que, pour toutes les chansons écrites sur la lumière de la lune argentée, on ne comprend toujours pas exactement à quel point la lumière réfléchie par la lune est brillante, à tout moment et sous tous les angles. Les meilleures mesures d'aujourd'hui permettent aux chercheurs de calculer la luminosité de la lune avec des incertitudes de quelques pour cent, ce qui n'est pas tout à fait suffisant pour les besoins de mesure les plus sensibles, dit Stephen Maxwell du NIST. Pour pallier ces lacunes, les scientifiques ont développé des solutions de contournement compliquées. Par exemple, ils doivent vérifier périodiquement l'exactitude de leurs images satellites en effectuant les mêmes mesures de plusieurs manières - depuis l'espace, depuis les airs et depuis le sol, simultanément.

Ou, s'ils veulent comparer des images prises à des moments différents par différents satellites, ils doivent s'assurer qu'il y a un certain chevauchement pendant leur séjour dans l'espace afin que les imageurs aient la possibilité de mesurer la même partie de la planète à peu près au même moment. Mais que se passe-t-il si une équipe de recherche ne peut pas envoyer un nouvel appareil photo dans l'espace avant qu'un ancien ne soit retiré ? "Vous obtenez ce qu'on appelle un écart de données, et vous perdez la possibilité d'assembler les mesures de différents satellites pour déterminer les tendances à long terme, " dit Maxwell.

Connaître réellement la luminosité de la lune, avec des incertitudes bien inférieures à 1 %, réduirait le besoin de ces solutions logistiques difficiles et, en fin de compte, permettrait d'économiser de l'argent.

Le NIST s'apprête donc à prendre de nouvelles mesures de la luminosité de la lune. Les chercheurs espèrent que ce seront les meilleures mesures à ce jour.

"Luminosité" signifie ici, Plus précisément, la quantité de lumière solaire se reflétant sur la surface de la lune. Sa magnitude apparente est d'environ 400, 000 fois plus petit que celui du Soleil, mais la luminosité exacte de la lune dépend de son angle par rapport au Soleil et à la Terre. Et ces angles suivent un schéma complexe qui se répète environ tous les 20 ans.

Pour capturer le clair de lune dans leur nouvelle expérience, les chercheurs utiliseront un petit télescope comme ce que Maxwell appelle un "seau léger, " conçu pour tout collecter des rayons ultraviolets (environ 350 nanomètres, milliardièmes de mètre) à travers le spectre visible et dans l'infrarouge à ondes courtes (2,5 micromètres, millionièmes de mètre). La lentille unique du télescope de 150 mm (6 pouces) est constituée d'un composé appelé fluorure de calcium, qui, contrairement au verre plus commun, peut focaliser le clair de lune de cette large gamme de longueurs d'onde dans un détecteur.

Mais ce télescope devra être calibré avant chaque mesure. Donc à environ 15 à 30 mètres (50-100 pieds) de distance, l'équipe de recherche installera une source lumineuse à large bande, c'est-à-dire un avec une large distribution de longueurs d'onde - avec une sortie fiable. Pour valider la source large bande, les scientifiques utiliseront également une deuxième lampe qui n'émet qu'une bande étroite de longueurs d'onde à la fois et peut être réglée sur différentes bandes selon les besoins. Des tests nocturnes avec ces sources calibrées relieront les découvertes lunaires de l'équipe au Système international d'unités (SI).

Heureusement, l'étude du NIST n'aura pas besoin de collecter de données avant 20 ans, Maxwell dit; trois à cinq ans suffiront pour rassembler plus de 95 % des angles dont ils auront besoin. Pour obtenir autant de clair de lune pur que possible, l'expérience devrait commencer à prendre des mesures en 2018 à l'observatoire de Mauna Loa à Hawaï. Assis à environ 3, 300 mètres (11, 000 pieds), sur l'un des plus grands volcans du monde, le site prévu est au-dessus d'une grande partie de l'influence déformante de l'atmosphère terrestre.

Même si l'expérience prendra des années, Maxwell pense que même les données préliminaires seront utiles à la communauté "presque immédiatement, " comme contrôle par rapport au système actuel. Les imageurs orientés vers la Terre qui pourraient bénéficier du nouvel ensemble de données du NIST incluent la série Landsat, GOES-16 et des dizaines de satellites commerciaux.