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Spectres de météores

Publié : 30 janv. 2021 18:04
par Vincent Boudon
Suite à une question de Samuel dans le groupe Astro-Sapiens, nous avons étudié ce samedi la question des spectres de météores.

Question très intéressante sortie d'une discussion sur la couleur verte de beaucoup de météores. Une discussion par mail de Vigie-Ciel avait amené Eric Maillot à nous dire tout ça :
Bonjour tous,

Il y a de nombreux internautes qui s'interrogent sur la couleur verte des bolides. Cette couleur suscite quasiment à chaque fois des questions* mais rarement sur les autres colorations (rouge, orange, jaune, bleu, violet); probablement parce qu'elles sont plus fréquentes. Il me semble qu'il serait utile que Vigie-Ciel publie un jour une petite synthèse pédagogique sur ce sujet d'autant que les réponses que j'ai pu lire à ce jour vont de :

-c'est le cuivre. Il produit bien une flamme verte ... mais ce n'est pas lui puisqu'il n'est qu'exceptionnellement présent dans les météorites et seulement à l'état de traces (inclusion dans la plessite ou kamacite). C'est pourtant cela que l'on lit souvent, affirmé avec aplomb, sur des fils de discussion des réseaux sociaux.
-c'est le nickel (Presse : Michel Bardy de Belfort) qui peut effectivement donner une raie verte, de même que le Fer qui émet sur plusieurs raies comme Fer-I-15 (5270, 5328 et 5405 Å). Fer et Nickel sont tous deux présents dans les chondrites L ou H. Mais l'intensité d'émission lumineuse de Ni et Fe est souvent moyenne ou faible dans la majorité des spectres analysés. Enfin les bolides de nature purement ferreuse (Fe+Ni) ne représentent qu'un faible pourcentage (5à8%) des bolides-météorites recensés, cette explication n'est donc pas la plus probable.
-c'est le magnésium (Presse : Karl Antier et Michel Boudon- VigieCiel). Il est exact que cet élément produit souvent une puissante émission dans le vert  MgI à 520nanomètres. Il est effectivement détecté sur beaucoup de météores analysés en spectroscopie. Le magnésium fait partie des huit principaux éléments qui composent les météorites les plus fréquentes (O,Si,Mg,Fe,Al,Ca,Na,K). Il y est un des composants de l'olivine, de l'augite, la bronzite, l'enstatite, le clinopyroxène, diopside,forstérite, hypersthène, pigeonite, spinelle,whitelockite.
-c'est l'oxygène ionisé de la haute atmosphère (François Colas Obs Paris, Presse Johan Richard Obs Lyon, Eric Maillot ici) qui émet dans le vert 557nm. C'est exact mais soumis à conditions particulières puisque cela concerne surtout les météores rapides (40 à 70km/s) et se manifeste essentiellement pour les hautes altitudes (maxi 120 et mini 90km). Donc si le bolide est lent et encore vert vers 40km d'altitude cela exclut l'oxygène...

Les principales émissions lumineuses colorées sont Magnésium-I-2, Sodium-I-1,Calcium-II-1, Fer-I-15 (5270, 5328 et 5405 Å), Magnésium-I-3, MgI-13, MgI-14 multiplets, ChromeI (1), CaI (4), Fer-I-318, and Silicium-II-2 et des raies d'émission de Azote-I, Oxygène-I, Azote-2–1.
L'AMS indique ceci :"Les raies d’émission les plus courantes observées dans la partie visuelle du spectre à partir des matériaux de l'abaltion dans la tête du bolide proviennent du fer (Fe), du magnésium (Mg) et du sodium (Na). Le silicium (Si) peut être sous-représenté en raison de la dissociation incomplète des molécules de SiO2. Du manganèse (Mn), du chrome (Cr), du cuivre (Cu) ont été observés dans des spectres de boules de feu, ainsi que des éléments plus rares. Les éléments réfractaires Aluminium (Al), Calcium (Ca) et Titane (Ti) ont tendance à être incomplètement vaporisés et donc également sous-représentés dans les spectres de boules de feu." Fireball FAQs - American Meteor Society (amsmeteors.org)

La bonne réponse à cette question me semble être : "La coloration verte provient souvent du magnésium mais aussi du fer, du nickel et de l'oxygène donc il est nécessaire d'avoir enregistré le spectre lumineux d'un bolide au fil de sa trajectoire pour savoir quels éléments lui ont donné sa (ou ses) couleur(s) dominante(s)."

Des sites intéressant pour comprendre l'utilité de l'étude des couleurs spectrales des météores et bolides :
Etude spectrale des météores (astrosurf.com)
Etude spectrale des météores (astrosurf.com)
Meteor Spectroscopy – Meteor Section (popastro.com)

*Il n'y a pas que le public qui est surpris par cette couleur verte puisqu'en 1947-1948 il y eut une vraie enquête secrète de l'US Airforce sur l'observation de "green fireball" au Nouveau-Mexique (Los Alamos notamment). L'expert en météore de l'époque Dr Lincol LaPaz, consulté par l'armée, s'est lui même fait abuser par cette coloration et l'on crut à la présence d'ovnis ou d'engins secrets russes survolant les installations nucléaires. Cela donna lieu au projet de caméras de surveillance du ciel "Twinkle". Project Twinkle Established to Monitor Green Fireball Sightings | World History Project

Bon week-end à tous  , Eric M.
Nous avons alors regardé les liens qu'il donne. Le lien en français est assez peu clair, ça ressemble à un texte mal traduit de l'anglais.

Donc autant aller direct à une site en anglais et celui-ci est très bien :

https://www.popastro.com/main_spa1/mete ... -overview/

On peut poursuivre avec une comparaison entre essaims par Bill Ward :

https://www.popastro.com/main_spa1/mete ... r-spectra/

Voir aussi cet article de 1997 très intéressant aussi mais plus technique :

https://scholarlypublications.universit ... 22559/view

Ce qu'on pourrait faire, c'est tenter des spectres lors d'un prochain essaim. C'est assez simple, il faut faire des photos grand champ pendant 1 heure ou deux, avec un réseau devant l'objectif. Ca vous tente ?

Re: Spectres de météores

Publié : 30 janv. 2021 18:14
par Jean-Jacques Wawrzyniak
Je rajoute mon caillou :-)

A voir dans le fil un superbe météore de couleur verte.

https://www.numerama.com/sciences/57226 ... entes.html

viewtopic.php?f=137&t=12798&p=63186&hil ... res#p63186

Les liens donnés par Vincent sont très intéressants.

JJ