Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Les montagnes à l'horizon ressemblent à des planches toutes plates.
            Pourquoi ?



 

            On croirait presque que les montagnes lointaines ont été découpées dans des planches, et peintes dans des teintes bleutées plus lumineuses pour les lointaines que pour les proches.

            Cela donne typiquement ce genre d'image:

Lignes de crêtes © Rob in Space
Cette photo est en noir et blanc, ce qui permet de bien mettre en évidence le changement de luminosité de chacune des crêtes. Les proches sont sombres, les lointaines sont plus lumineuses et finissent par se fondre dans le ciel, qui était couvert ce jour là. Mais cela se voit aussi par ciel clair.

            Si vous doutez de vos sens, il est possible de prendre une tranche de l'image et d'en mesurer informatiquement l'intensité lumineuse:

Profil de luminosité © Rob in Space
  Ici par exemple, une bande verticale étroite a été découpée, mise horizontale, et passé à la moulinette d'un logiciel de mesure d'intensité lumineuse quelconque (du genre de SpecTrace par exemple). Voici l'inventaire : trois crêtes et un ciel...   Si vous avez un oeil de lynx, vous remarquerez bien sûr la succession des trois plateau, mais aussi que chacun est légèrement montant. Suivant les conditions météo, cet effet peut-être même encore plus accentué ou bien inversé (descendant au lieu de montant)

            Enfin, histoire d'avoir tous les éléments en main, on peut facilement imaginer la répartition approximative des collines et montagnes de l'image:

Rayons lumineux venants des crêtes
  Les nombres allant de 1 à 3, proviennent des crêtes numérotées à l'identique de l'image précédente.

            Sans trop se mouiller, on peut alors tenter une explication raisonnable. Entre nous et les montagnes, il n'y a guère que de l'air, des poussières et peut-être des gouttelettes d'eau. Et tout ça, c'est bien connu pour être capable de diffuser la lumière solaire. Ainsi, tout ce qui flotte entre les crêtes et nous émet (ou renvoie plutôt) de la lumière. Plus la "tranche" de matière est épaisse (plus la colline est lointaine) et plus il en proviendra de lumière. Ce qui explique que les monts les plus éloignés soient aussi les plus proches de la forte luminosité du ciel à l'horizon.

            Et pour finir, pourquoi est-ce que les plateaux d'intensité lumineuse sont en fait un peu "montants" ? Le sommet de la montagne est un peu plus loin de nous que son flanc, donc, il y a plus d'air entre le sommet et nous qu'entre le flanc et nous, ce sera donc un peu plus lumineux en haut. Comme en plus, la lumière est plus fortement diffusée vers l'avant de son sens de propagation, cet effet est plus spectaculaire dans la direction du Soleil qu'ailleurs.

            Mais il peut aussi arriver que les aérosols (toutes ces petites choses en suspension dans l'air) soient bien plus concentrés près du sol qu'en altitude, alors cette fois, la diffusion sera plus intense en bas qu'en haut, les plateaux de luminosité seront alors descendants et non pas montants en allant du bas en haut de l'image.

            Sans compter qu'une illusion d'optique (donc révélée par les petit traitement informatique ci-dessus) vient parfois donner l'impression de percevoir des alternances de bandes brillantes et sombres que l'on appelle des bandes de Mach. C'est dû au fait que nos yeux ont toujours du mal avec les successions brutales et proches d'intensité lumineuse.

   

Les bandes de Mach sont différentes bandes de gris qui sont rangées de façon à constituer un dégradé de gris. L'œil perçoit une sorte de cannelage (double limite avec un trait de gris foncé du côté de la bande plus claire et un trait de gris plus clair du côté de la bande plus foncée). C'est une illusion d'optique.

À cause de ce phénomène optique, il est utile, en illustration graphique, de créer des zones de mélange des couleurs appelées dégradés pour éviter cet effet. Plusieurs méthodes dont celle de Floyd-Steinberg évitent la redondance de cette illusion dans un dégradé qui serait trop régulier.

 

            "Surveillez la ligne bleue des Vosges..." conseillait un général particulièrement prévoyant à ses soldats, en vue de détecter l'invasion de l'ennemi. En période de pollinisation des sapins, cette teinte bleue peignant le décor de ces massifs de l'Est de la France, a ainsi acquis sa célébrité...