L’étude de la surface des planètes par polarimétrie fait ses réels débuts avec l’astronome français Bernard Ferdinand Lyot. Travaillant depuis 1920 à l’Observatoire de Meudon, près de Paris, il soumet en 1929 une thèse de doctorat sur la polarisation de la lumière réfléchie par les surfaces de quelques planètes. Il suggère entres autres que la planète Mars est sujette à de gigantesques tempêtes de sable, prévision qui sera confirmée par la sonde Viking 1 en 1976.

Lyot meurt en 1952 mais ses travaux seront poursuivis à Meudon par l’astronome Audouin-Charles Dollfus. Dollfus sera le premier à déterminer que la surface de la planète rouge est composée d’oxyde de fer. Aujourd’hui, Lyot et Dollfus sont tous deux considérés comme les pionniers de la polarimétrie planétaire.

La recherche en polarimétrie stellaire fait quant à elle ses débuts en 1908. George Ellery Hale découvre alors que la lumière émise par les taches solaires est polarisée de façon linéaire et circulaire. En 1922, il met en évidence la polarisation du spectre solaire en dehors des taches solaires. En 1946, l’astronome américain Horace W. Babcock repère, grâce à la polarimétrie, la première étoile (autre que le Soleil) produisant un champ magnétique; il s’agit de 78 Virginis.

En 1949, les astronomes américains John Scoville Hall et William Albert Hiltner découvrent indépendamment que 1 à 3 % de la lumière émise par plusieurs étoiles est polarisée. Une carte de la distribution de la polarisation à travers le ciel montre même des structures à grande échelle dans notre galaxie. On ignore cependant à cette époque comment expliquer un tel phénomène.

La réponse ne tardera pas. En 1950, les astronomes américains Jesse Leonard Greenstein et Leverett Davis Jr. proposent que la polarisation de la lumière interstellaire est due à des grains de poussière qui se sont naturellement alignés avec le champ magnétique de la galaxie. Les deux chercheurs iront même jusqu’à mettre au point des modèles qui permettent d’utiliser les données polarimétriques pour détecter les champs magnétiques interstellaires.

Aujourd’hui, les polarimètres sont utilisés dans l’étude de l’atmosphère du Soleil et des étoiles, du sol et de l’atmosphère des planètes, du milieu interstellaire et des nébuleuses diffuses, ainsi que dans la détection des champs magnétiques.
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