Présentation
Auteur(s)
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Yves COJAN : Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique - Ingénieur à Thomson TTD optronique - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Techniques Avancées et à l’École de l’Air
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Lire l’articleINTRODUCTION
avec la participation pour le paragraphe 8 de Jean‐Claude FONTANELLA Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique Ingénieur à Thomson TTD optronique
Pour concevoir un système optronique dont le capteur se trouve être éloigné de la source, l’un des paramètres importants est la transmission spectrale du milieu de propagation atmosphérique. Elle est affectée principalement par l’absorption et la diffusion du rayonnement par ce milieu, sources principales d’interactions entre la lumière et la matière.
Les performances de tout système optronique sont déterminées en effet non seulement par ses caractéristiques techniques intrinsèques résultant de sa conception et de la technologie utilisée, mais aussi par son comportement dans l’environnement d’emploi opérationnel qui concerne le système. Ainsi :
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à la conception ou durant le développement, il est important de connaître comment ces capteurs se comporteront vis‐à‐vis de telle ou de telle situation climatique ou météorologique ;
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à l’utilisation, il est utile de savoir comment les caractéristiques nominales de ces capteurs varient en fonction des conditions d’environnement présentes.
L’objet de cet article est de montrer de quelle manière les effets de l’atmosphère agissent sur les performances des capteurs optroniques.
Le milieu atmosphérique, naturel ou chargé d’obscurants artificiels, agit sur les performances des équipements optroniques, et ce dans tous les domaines spectraux (UV, visible, IR) et pour des rayonnements laser :
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en atténuant de manière sélective les radiations se propageant vers le capteur, à toute longueur d’onde ;
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en générant par diffusion ou par émission radiative un signal optique, comparable à du bruit, à l’origine de l’affaiblissement des contrastes de perception, et qui est d’autant plus important que la distance est grande.
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- Version archivée 1 de avr. 1960 par Jean QUINET
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Extinction atmosphérique2. L’atmosphère
2.1 Structure
L’atmosphère peut être considérée comme une série de couches concentriques à la terre, délimitant plusieurs zones.
Les deux grandes zones principales sont :
-
l’homosphère, située depuis le sol jusqu’à une altitude de 80 à 90 km environ ;
-
l’hétérosphère, au‐delà.
À l’intérieur de l’homosphère, on définit trois couches atmosphériques principales, différenciées par leur gradient de température en fonction de l’altitude (figure 3) :
-
la troposphère ;
-
la stratosphère ;
-
la mésosphère.
La troposphère est la couche atmosphérique la plus basse, caractérisée par une décroissance régulière de la température en fonction de l’altitude, de l’ordre de – 2 oC en moyenne tous les 300 m. C’est dans la troposphère que se produit l’essentiel des phénomènes météorologiques, la formation de nuages notamment. La limite supérieure de la troposphère évolue entre 8 km d’altitude aux pôles et 18 km à l’équateur. Il s’agit de la tropopause où la température varie de 190 K à l’équateur à 220 K aux pôles.
Au‐dessus, se situe la stratosphère où la température augmente en fonction de l’altitude, lentement jusqu’à 20 km, puis plus rapidement ensuite pour atteindre un maximum voisin de 270 K vers 50 km d’altitude environ, correspondant à la stratopause. Cet accroissement de température est la conséquence de l’absorption du rayonnement solaire dans l’ultraviolet par l’ozone.
Au‐dessus, l’émission infrarouge par le dioxyde de carbone, qui est un composé minoritaire, est suffisante pour entraîner une diminution de la température dans la mésosphère jusqu’à une valeur minimale (150 à 210 K) atteinte à la mésopause entre 80 et 90 km d’altitude.
Au‐dessus de la mésopause se situe la thermosphère où l’atmosphère est chauffée par le rayonnement solaire ultraviolet de longueur d’onde inférieure à 175 nm. L’accroissement de la température avec l’altitude...
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