Pourquoi les champs rouges ou bleus sur une image SPOT

Images, couleurs, vision…
Il semblerait que nos yeux et ceux de SPOT soient différents !
I ) Qu’appelle -t-on « voir » ?
Les objets éclairés par le soleil renvoient de la lumière dans toutes les directions.
Pour y « voir », SPOT effectue des mesures de cette lumière « renvoyée » et à partir de
ces résultats de mesure, nous sommes en mesure d’afficher une image satellite.
Quand nous regardons un objet, nos yeux effectuent eux aussi des mesures de lumière
renvoyée par l’objet et transmettent les résultats des mesures à notre cerveau qui les
utilisent pour fabriquer une image que nous « voyons ».
II ) La lumière
La lumière que nous appelons lumière du jour est la lumière émise par le Soleil : elle se
propage du Soleil jusqu’à la Terre à la vitesse de 300000 km/s (il lui faut 8 minutes pour
venir du Soleil jusque notre planète ; si le Soleil s’éteignait brusquement, les habitants
de la Terre ne s’en rendraient compte que 8 minutes plus tard !).
Cette lumière se propage en ligne droite du Soleil jusqu’à nous et, bien que le Soleil
émette de la lumière dans toutes les directions (comme le montrent les dessins
d’enfants !), notre planète est si petite comparée à cette étoile et si éloignée d’elle, que les
rayons nous parvenant peuvent être considérés comme étant parallèles entre eux.
Un vrai Soleil !
Ce que nous voyons Ce que « voit » SPOT

La lumière se propage en ligne droite, mais elle peut changer de direction : voyez ce que
l’on peut faire en classe avec un simple miroir ou le verre d’une montre !
Il existe un deuxième moyen de changer la direction de propagation de la lumière :
utiliser le phénomène de réfraction, c’est-à-dire, amener la lumière à se propager dans
deux milieux différents (tous deux transparents, quand même : il faut que la lumière
traverse les deux milieux).
La Terre
Sur cette image agrandie, on
constate que les rayons du Soleil
paraissent parallèles entre eux.
La réalité !
Soleil
Œil du professeur
Miroir ou montre
Ce schéma correspond
au
phénomène de réflexion de la
lumière.
Lors du passage d’un milieu transparent à un
autre, la lumière change de direction : c’est le
phénomène de réfraction.
Entre la direction d’où arrive la lumière
(rayon incident) et la direction prise par
la
lumière dans l’eau (rayon réfracté), il existe
un angle D, appelé angle de déviation.
Eau
Air
D

Mais là, les choses se compliquent !
Au lieu d’envoyer des rayons lumineux quelconques, envoyons de la lumière émise par
une diode électroluminescente rouge puis par une verte.
La lumière rouge et la lumière verte ont une ou des propriétés différentes : l’angle Drouge
et Dvert sont différents.
Quelle grandeur caractérise la couleur de la lumière ?
La lumière est une vibration à la fois électrique et magnétique : on la désigne sous le
nom d’onde électromagné tique.
Une onde électromagnétique est caractérisée par sa longueur d’onde.
A une longueur d’onde correspond une couleur : on a une radiation lumineuse
monochromatique (les diodes électroluminescentes émettent des radiations
monochromatiques). Par contre, à une couleur peuvent correspondre plusieurs
longueurs d’onde, les radiations peuvent s’ajouter : on observe de la lumière composée.
Le soleil émet des radiations de différentes longueurs d’onde. Le passage de la lumière
du soleil de l’air à l’eau, puis de l’eau à l’air lors de la traversée d’une goutte d’eau fait
que les différentes radiations monochromatiques sont déviées d’un angle différent et on
peut observer (dans certaines conditions) un arc-en-ciel.
Le domaine des ondes électromagnétiques est très vaste ; toutes ces ondes sont
caractérisées par leur longueur d’onde ; la lumière visible est un sous-ensemble de
Eau
Air
Eau
Air
Eau
Air
Par exemple, une lumière jaune peut être
composée d’une radiation rouge et d’une
radiation verte. Au passage d’un milieu à un
autre, les deux lumières monochromatiques s
ont
déviées différemment.
Cependant, on peut aussi observer une lumière
jaune monochromatique, celle d’une diode
électroluminescente jaune par exemple et dans ce
cas on obtiendra le même schéma que dans les cas
de lumières issues de diodes électroluminesce
ntes
verte ou rouge, avec un angle de déviation
caractéristique de la lumière monochromatique
jaune.

l’ensemble des ondes électromagnétiques. Les longueurs d’onde de la lumière visible
sont comprises entre 400 et 800 nm.
III ) Comment voit-on la lumière ?
Que l’on soit un être humain ou un satellite d’observation de la Terre, on utilise des
capteurs qui mesurent l’énergie lumineuse reçue et envoient le résultats de cette mesure
à un système capable d’utiliser l’ensemble de ces résultats pour fabriquer une image : le
cerveau pour l’être humain, un ordinateur équipé d’un logiciel spécialisé pour SPOT.
La lumière pouvant être la somme de diverses radiations, les capteurs de lumière sont
spécialisés : certains ne voient que du ro uge, d’autres ne voient que du bleu, etc. Ces
capteurs sont associés à des filtres sélectifs .
a) L’œil humain
L’étude de l’œil humain montre que nos yeux possèdent différents capteurs de lumière
implantés dans la rétine : des capteurs en forme de bâtonnets et des capteurs en forme
de cônes.
Les bâtonnets ne sont pas sélectifs et mesurent l’énergie lumineuse reçue dans sa totalité.
Ils nous permettent de savoir si l’objet observé est très lumineux ou peu lumineux, mais
ne nous permettent pas de le voir en couleurs, les objets sont vus en différentes nuances
de gris, mais comme ces capteurs sont très sensibles à la quantité d’énergie reçue, ils
sont saturés quand la lumière est intense et dans ce cas, ce sont les informations
transmises par les cônes qu’utilise notre cerveau. Par contre, ils nous permettent de voir
dans la pénombre ou la nuit.
Les cônes sont des capteurs sélectifs, ils ne voient qu’une couleur (en fait ils sont
sensibles à l’ensemble du spectre visible mais leur sensibilité est maximale pour une
bande de longueurs d’onde correspondant à une couleur donnée, si bien que les autres
couleurs peuvent être considérées comme non-vues).
Coupe de la rétine

Par contre, nos yeux ne possèdent pas autant de cônes que de couleurs visibles. Seules
trois couleurs sont mesurées par les capteurs de notre rétine : le bleu, le vert et le rouge.
b) L’œil de SPOT :
Sensibilité des capteurs de l’œil
humain suivant les longueurs
d’onde des radiations
lumineuses (notre œil ne paraît
guère sensible au bleu mais
notre cerveau effectue les
corrections nécessaires).
Barrette de capteurs CCD
(correspondant aux cônes
et bâtonnets de notre oeil)
Lentille (correspondant au
cristallin de notr
e œil)
Le déplacement
du satellite.
Les éléments de la barrette de
capteurs enregistrent des mesures
sur une ligne de 3000 points durant
le temps nécessaire pour que la trace
au sol se déplace de 20 m.
3000 points de mesure
correspondent à une ligne de
3000 éléments de 20 m de
largeur, ce qui correspond à
une scène de 60 km de large.