Observatoire citoyen d'optique hivernale
Par -25 °C, les lumières de la ville montent jusqu'au ciel en colonnes. Venez comprendre pourquoi.
Par grand froid et par air calme, la vapeur d'eau se dépose directement en cristaux de glace hexagonaux. Entre -10 °C et -20 °C, et de nouveau sous -40 °C, ils poussent surtout en plaquettes : de minces disques à six côtés de 0,1 à 0,5 mm de diamètre, vingt fois plus larges qu'épais.
En tombant à quelques centimètres par seconde, une plaquette subit la résistance de l'air qui la ramène à plat, comme une feuille de papier qui descend en planant. Elle oscille autour de l'horizontale, de moins d'un degré pour les plus calmes à plusieurs degrés quand l'air est agité. Chaque plaquette devient alors un minuscule miroir horizontal.
La lumière d'un lampadaire monte, frappe la face inférieure (la face basale) d'une plaquette et redescend vers votre œil. Une seule plaquette ne renvoie qu'un éclat, mais la couche en contient des millions, étagées à toutes les altitudes : les reflets des cristaux bas apparaissent juste au-dessus de la source, ceux des cristaux hauts apparaissent plus haut dans le ciel. L'ensemble dessine une colonne verticale, parfois haute de 20° à 30°.
Au Saguenay, les nuits de janvier sous -25 °C, l'eau libre de la rivière en aval des centrales fournit l'humidité ; à Chibougamau, l'air très froid et immobile des cuvettes forme des couches basses d'une centaine de mètres. Nos observateurs y ont photographié des colonnes au-dessus de chaque lampadaire d'une rue entière.
n ∝ u - v
La normale de la plaquette est la bissectrice entre le rayon qui arrive (u) et celui qui repart vers l'œil (v). Pour une plaquette parfaitement horizontale, un seul point de la couche, à chaque altitude, renvoie la lumière vers vous.
tan α = (2h - zs - zo) / D
Le reflet d'une plaquette à l'altitude h est l'image de la source dans un miroir à cette altitude. Couche de 150 m, lampadaire de 10 m à 1,5 km : α ≈ 11°.
Δβ ≈ 2 σ sin e
L'oscillation σ des plaquettes élargit la colonne, mais à incidence rasante (élévation e de 5° à 20°) le basculement latéral ne dévie presque rien : la colonne reste un trait étroit tant que σ reste sous 2°.
Le halo de 22° naît de la réfraction dans des prismes orientés au hasard : il disperse les couleurs et forme un anneau. La colonne naît d'une réflexion, sans dispersion : elle garde la couleur exacte de sa source.
Une colonne n'existe que si la lumière part vers le haut. Chaque colonne photographiée signale un luminaire qui éclaire le ciel au lieu de la rue : nos relevés servent aux municipalités qui remplacent leurs lampadaires.
Désignée en 2007, la Réserve internationale de ciel étoilé du Mont-Mégantic fut la première au monde. Ses luminaires ambrés, dirigés vers le sol, ne produisent presque aucune colonne, même par -30 °C.
Chaque carte raconte une nuit de relevés : température, hauteur angulaire mesurée sur photo, nombre de colonnes recensées. Faites défiler pour voyager du Saguenay à la Côte-Nord.
Chicoutimi
Chers membres, vingt-trois colonnes orangées alignées depuis le pont Dubuc, toutes au-dessus des vieux lampadaires au sodium. La couche était basse : à peine 120 m d'après nos calculs. Les DEL du stationnement voisin ne donnaient qu'un pilier blanc, plus court.
Chibougamau
Air immobile, -34 °C au thermomètre de la caserne : des colonnes de 26° au-dessus de la 3e Rue, si fines qu'on les aurait crues tracées à la règle. Nos mesures donnent une oscillation des plaquettes inférieure à 0,7°.
Val‑d'Or
Deux colonnes d'un vert parfait ont intrigué la ville. Ce n'était pas une aurore : deux enseignes de commerce, vertes, à 800 m. Le vent faisait osciller les plaquettes jusqu'à 3° : colonnes larges et courtes.
Limoilou, Québec
Même rue, deux hivers. En 2024, des colonnes orangées ; en 2026, des colonnes blanches, plus nombreuses, parce que les nouveaux luminaires débordent vers le ciel. Notre relevé a convaincu l'arrondissement d'ajouter des visières.
Mont‑Mégantic
-29 °C, plaquettes partout, scintillement dans les phares de l'autobus. Et pourtant, presque aucune colonne au-dessus du village : les luminaires de la réserve éclairent le sol. La plus belle preuve qu'on puisse offrir à une municipalité.
Sept‑Îles
Fumée de mer sur la baie, cristaux formés au-dessus de l'eau libre : les feux rouges des quais et le vert de la balise ont donné des colonnes de couleur pure. Le meilleur cours d'optique qu'on puisse offrir à une classe.
Sortie d'observation
45 $ par adulte
Atelier de photo de nuit
129 $ par personne
Conférence scolaire
390 $ par classe
Une sortie annulée faute de cristaux est reportée sans frais. Les membres de l'observatoire (35 $ par hiver) reçoivent toutes les alertes et une réduction de 20 % sur les ateliers.
1 284
colonnes recensées depuis l'hiver 2019
63
nuits d'observation l'hiver dernier
-24 °C
température médiane de nos relevés
4 800
élèves rencontrés en conférence
Fondatrice, optique
Physicienne, elle a écrit le lancer de rayons de cette page et calibre nos mesures de hauteur angulaire.
Photographe de nuit
Quinze hivers à photographier le fjord, anime les ateliers et tient l'archive des 1 284 colonnes.
Médiation scientifique
Elle a conçu la conférence scolaire et la maquette de plaquettes en acrylique.
Météorologue
Il lit les sondages de l'aéroport de Bagotville et décide, la veille, si l'alerte part.
« Vingt ans à Jonquière sans jamais les remarquer. Depuis la sortie, je les vois chaque nuit de grand froid, et je sais lire l'altitude de la couche. »
« Mes élèves de 5e secondaire ont refait le calcul du sommet de la colonne avec leurs propres photos. Meilleure leçon d'optique de l'année. »
« L'atelier m'a appris à mesurer la balance des blancs sur le sodium : ma photo des colonnes du pont a fait la une du journal régional. »
Les colonnes ne se réservent pas : elles se guettent. Inscrivez-vous et nous vous écrirons la veille, quand la prévision annonce moins de -22 °C, un vent sous 10 km/h et de l'humidité au-dessus du fjord.
Observatoire Piliers de Lumière
1450, rue Racine Est, Chicoutimi (Saguenay), Québec G7H 1T2
418 555-0147