640 - Études noctambules

Un projet éducatif régional et sociétal est en cours au Cégep de Sherbrooke afin de rendre la Voie lactée visible aux citoyens de Sherbrooke tout en protégeant l'environnement naturel et la santé humaine. Ce projet, financé par le pôle régional de l'enseignement supérieur de l’Estrie, vise la création d’une oasis de nuit étoilée en milieu urbain situé dans la réserve naturelle du parc du Mont-Bellevue. Ce lieu d'intégrité nocturne sera facilement accessible à même la ville. La mise en œuvre de cette oasis repose sur la collaboration de trois établissements d'enseignement régionaux: le Cégep de Sherbrooke (porteur du projet), l'Université de Sherbrooke et l'Université Bishop's. La Ville de Sherbrooke, par l’entremise d'Hydro-Sherbrooke, la société d'éclairage DH Éclairage et la Réserve internationale de ciel étoilé du Mont-Mégantic sont également partenaires du projet. La région de l’Estrie, et plus particulièrement la Ville de Sherbrooke, est déjà très engagée dans la préservation de l’intégrité nocturne de par sa législation et ses initiatives innovantes en matière d’éclairage. Nous présenterons un aperçu des travaux en cours et réalisés en lien avec ce projet collaboratif pour la mise en place de cette oasis de nuit étoilée.

Depuis 2007, la RICEMM agit en sensibilisation, conversion et appui aux réglementations avec les 34 municipalités sur son territoire. Elle délivre aujourd’hui de plus en plus son expertise à l’intérieur et à l’extérieur du territoire pour favoriser l’installation d’infrastructures respectant les meilleures pratiques en éclairage.

Nous présentons deux types de projets menés entre 2019 et 2021 qui visent à réduire la pollution lumineuse. Le premier consiste en un accompagnement personnalisé dédié aux municipalités de la Réserve de ciel étoilé et prend forme en une analyse des coûts et des économies potentielles lors de conversions d’éclairage. Le deuxième prend place au parc national du Mont-Tremblant et a pour objectif la diminution de la pollution lumineuse pour préserver l’environnement nocturne et offrir aux visiteurs une expérience unique de ciel étoilé. À l’aide de ces exemples, nous présentons nos méthodologies de travail, ainsi que nos outils d’aide à la décision. Ces accompagnements en amont des projets s’avèrent essentiels puisque les nouvelles technologies d’éclairage DEL ont des durées de vie plus grandes que les technologies traditionnelles et incidemment, des conséquences à long terme. Orienter les processus décisionnels contribue ainsi à mettre en place davantage d’infrastructures d’éclairage respectant les meilleures pratiques dans ce domaine et minimise les impacts de la pollution lumineuse pour le futur.

L’étude de la pollution lumineuse requiert la connaissance des propriétés optiques des sources lumineuses de l’environnement nocturne. En effet, il est nécessaire de connaître non seulement la quantité de lumière qui est émise, mais également la distribution spectrale et angulaire de ces émissions. Le présent projet vise à l’élaboration d’une méthode de caractérisation des propriétés des sources de lumière anthropique via l’utilisation d’appareils photographiques de type reflex. Cette méthode consiste à traiter des images des sources lumineuses obtenues depuis un appareil photographique installé sur un ballon, un drone, ou un satellite. Toutefois, cette approche requiert l’étalonnage des caméras afin de pouvoir extraire de l’information scientifique des images acquises.

Les méthodes d’étalonnage existantes nécessitent l’accès à du matériel scientifique spécialisé. Elles sont de plus généralement complexes à implémenter pour des systèmes multispectraux et à grand champ de vision tel que des lentilles de type fisheye. Nous proposons une série de procédures d’étalonnage simples à utiliser qui se basent sur des photographies du ciel étoilé ainsi que l’utilisation d’une tente photographique. Nous arrivons ainsi à étalonner la déformation angulaire de la lentille ainsi que la réponse spectrale absolue de tous les pixels du capteur en question.

La pollution lumineuse présente sur l'île de Tenerife est un problème majeur pour l'observation astronomique comme elle cause un accroissement de la brillance du ciel. Il est connu que les variations temporelles à court terme de la brillance du ciel dépendent d'une part de la variation d'éclairage mais aussi du contenu en aérosols de l'atmosphère. Les variations d'éclairage sont directement reliés à l'activité humaine: elle est habituellement semblable d'une nuit à l'autre contrairement au contenu atmosphérique. Dans ce travail, nous présentons l'évolution de la brillance du ciel nocturne sur une période d'un an à trois sites d'études sur l'île de Tenerife: Santa Cruz de Tenerife (niveau de la mer), l’Observatoire de Teide (2390m) et l'Observatoire du sommet du Teide (3555m). Un radiomètre CoSQM a été installé à chaque emplacement. Des mesures multispectrales de la brillance du ciel sont reliées aux propriétés spectrales de l'épaisseur optique qui sont ensuite corrélées à la distribution de grosseur de la population d'aérosols. Vu la proximité des 3 sites à l'étude (40km), des variations similaires de l'épaisseur optique ont été observées. À l’aide de ces mesures obtenues par photométrie solaire et lunaire du réseau AERONET (AErosol RObotic NETwork), nous comparons l'épaisseur optique et la brillance du ciel sous des conditions atmosphériques typiques. Finalement, l'effet du calima, source de variations à court terme d'épaisseur optique d'aérosols, est aussi analysé.

Le ciel étoilé est-il plus beau en été ou en hiver? Alors que de nombreuses personnes ont souvent l’impression que le ciel nocturne est de meilleure qualité durant la saison froide, la réalité semble plutôt montrer que l’été est plus propice à l’observation d’un ciel bien noir, et ce, à cause de la pollution lumineuse.

L’ensemble des éclairages d’une ville crée un dôme de pollution lumineuse par la dispersion de rayons lumineux au-dessus de l’horizon ainsi que par la réflexion de la lumière au sol. La présence de neige en hiver augmente inévitablement la réflexion de la lumière vers le ciel. Ainsi, même un éclairage qui dirige sa lumière exclusivement vers le sol produira une quantité plus importante de pollution lumineuse en hiver. Malgré cette évidence, l’effet de la neige sur la pollution lumineuse demeure peu documenté à ce jour.

Afin d’étudier ces variations saisonnières, la brillance du ciel a été mesurée à l’aide d’une caméra allsky à travers le territoire de la Réserve internationale de ciel étoilé du Mont-Mégantic (RICEMM). L’ensemble de nos mesures montre que la pollution lumineuse est environ 2 à 3 fois plus intense en hiver qu’en été. De plus, il est intéressant de noter que la présence de neige au sol affecte aussi la couleur de la pollution lumineuse. Ces nouvelles données renforcent le constat que les stratégies de réduction de la pollution lumineuse doivent aussi inclure une saine gestion de l’intensité et de la couleur des sources d’éclairage.

La propagation de la lumière artificielle dans des environnements réels est un phénomène complexe impliquant de nombreux processus physiques. Les propriétés spectrales des dispositifs d'éclairage en fonction de leur position géographique, les propriétés spectrales de la réflectance du sol sous-jacente, la taille et la répartition des obstacles à petite échelle, l'effet de masquage de la topographie, les photométries angulaires des lampes et la fonction de transfert atmosphérique doivent être pris en compte. Une bonne façon d'anticiper comment un changement dans l'infrastructure d'éclairage peut affecter la luminosité du ciel est d'utiliser un modèle de transfert radiatif.  Le modèle Illumina V2 a été utilisé pour planifier la restauration de la qualité du ciel nocturne de l'Observatorio del Teide (OT) situé sur l'île de Tenerife. Ce projet vise à déterminer si ce site peut être de retour dans la compétition pour héberger les principaux observatoires terrestres. Au fil des ans, la qualité du ciel OT a été gravement dégradée par l'augmentation de la pollution lumineuse sur l'île de Tenerife. Nous montrerons comment les informations fournies par le modèle peuvent être bénéfiques pour augmenter le ratio de diminution de la brillance du ciel sur l'investissement l’investissement consacré à la conversion des luminaires. Quelques scénarios seront présentés en relation avec leur réduction attendue de la luminosité du ciel dans la bande V.

Depuis 2017, la Ville de Montréal a amorcé une transition de la technologie d'éclairage en dotant la plupart des lampadaires municipaux de diodes électroluminescentes (DEL) à 3000K. Je vous présenterai ici les résultats d'une analyse que nous avons faite au Planétarium Rio Tinto Alcan pour tenter de quantifier l'impact de ce changement de technologie sur la pollution lumineuse à Montréal. Nous avons utilisé des mesures empiriques effectuées par la caméra VIIRS à bord du satellite Suomi/NPP auxquelles nous avons appliqué les corrections et calibrations nécessaires pour déduire l'intensité des sources de pollution lumineuses telles que perçues par l'œil humain. Je démontrerai que la transition aux DEL représente une opportunité remarquable pour mieux contrôler la pollution lumineuse, mais qu'il est crucial de planifier la transition avec cette considération, sans quoi elle peut résulter en une augmentation significative de la pollution lumineuse.

Ce projet de recherche étudie la corrélation entre l’exposition à la lumière artificielle de nuit et le taux de cancers hormonaux, tels les cancers du sein et de la prostate. La suppression de la mélatonine, qui se produit lorsqu’un individu est exposé à la lumière artificielle de nuit, surtout à la lumière de courtes longueurs d’onde, pourrait être la cause de cette corrélation. L’indice de suppression de la mélatonine (MSI) est une mesure intéressante à utiliser afin d’étudier cette corrélation. De plus, une photo prise à partir de la station spatiale internationale (ISS) de la lumière émise vers le ciel constitue un point de départ intéressant pour la cartographie du MSI dans une ville donnée. Nous exposerons les étapes entreprises dans le but d’obtenir des images représentatives, sans imperfections et géoréférencées de l’indice de suppression de la mélatonine à Montréal, au Canada. Une carte présentera le MSI absolu et une autre, le MSI relatif à l’intensité lumineuse. Ces cartes pourront être utilisées dans le cadre d’une étude épidémiologique sur les cancers hormono-dépendants.