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Illusions d'optique

Illusions d'optique

   Catégorie : lumière et photon
Mise à jour 01 juin 2013

Cette illusion est appelée illusion de la même couleur. Sur l'échiquier de Adelson, les cases A et B sont de la même couleur. Le gris de la zone A est rigoureusement identique à celui de la zone B. Pour en avoir le cœur net, cliquez ici sur le lien jaune ci-contre, vous verrez les cases reliées par la même couleur. Cette illusion de la même couleur, illustre bien le fait que nos sens humains peuvent nous fournir des résultats imprécis et nous donner une image faussée de la réalité. Surtout dans le cas d’une différence de couleur apparemment évidente.
Si vous êtes méfiants concernant cette illusion, vous pouvez la vérifier avec un logiciel de montage photo ou tout simplement en imprimant l'image et en juxtaposant les deux zones, elles ont bien la même couleur. Cet exemple met en évidence la propension du système visuel à compenser les variations lentes de luminosité. Notre cerveau interprète les teintes et les couleurs relativement à leur environnement.

 

De semblables illusions se rencontrent également dans le ciel, comme par exemple celle ayant trait à la taille apparente de la Lune lorsqu’elle se trouve proche de l’horizon, ou la forme de certains objets astronomiques.
L’avènement de dispositifs de mesure automatisés comme les caméras électroniques ont rendu la science en général et l’astronomie en particulier moins sujettes, à ces phénomènes, mais pas tout à fait exemptes, de biais liés à la perception humaine.

Image : Appelée le Checker shadow illusion of Adelson, le Checker shadow est une illusion d'optique publiée par Ted Adelson en 1995.
Sur cet échiquier de Adelson, les cases A et B sont de la même couleur. Cette incroyable illusion est vérifiable ici sur cette image agrandie ou avec un logiciel de montage photo. Crédit: Edward H. Adelson, Wikipedia

 illusion de la même couleur

Illusion gravitationnelle ou mirage gravitationnel

    

En astrophysique, une illusion que les astronomes connaissent bien est la lentille gravitationnelle ou mirage gravitationnel. Un objet massif, un amas de galaxies par exemple, qui se situe entre un observateur et une source lumineuse lointaine, imprime une forte courbure à l'espace-temps. Cela a pour effet de dévier tous les rayons lumineux qui passent près de l'objet, déformant ainsi les images reçues par l'observateur.
Cette amplification de la luminosité, d’un objet céleste lointain, par un astre massif situé devant, a été prédit par la théorie de la relativité générale en 1917.
Les objets massifs modifient la géométrie de l'espace et du temps dans leur voisinage. La lumière quant à elle emprunte toujours le chemin le plus court, mais dans un espace courbe modifié par la présence d'une masse gigantesque, le chemin le plus court n'est pas la ligne droite. Le trajet des rayons lumineux se courbe au voisinage des astres massifs.
La plupart des images de galaxies qui se trouvent sur cette photographie, sont des images multiples d’une seule et même galaxie annulaire.
Un gigantesque amas de galaxies situé devant, agit comme une immense lentille gravitationnelle.
Au premier plan, les galaxies de cet amas apparaissent en jaune et la galaxie observée derrière apparait en bleu. Une lentille gravitationnelle peut engendrer plusieurs images de galaxies d’arrière plan.

 

La forme singulière de la galaxie bleue d’arrière plan (petite tache bleue au centre de l'image), a permis de déduire que c'est la même que nous voyons, à 4 heures, à 10 heures, à 11 heures et 12 heures.
L'analyse a montré qu’au moins 33 images de 11 galaxies différentes d’arrière plan sont discernables sur cette image. Cette spectaculaire photo de l’amas galactique CL0024+1654 a été prise par le télescope spatial Hubble en novembre 2004.
Prédits par la relativité générale d'Albert Einstein, plusieurs mirages gravitationnels ont depuis été observés par Hubble. Parfois, lorsque l'alignement entre deux objets est parfait, l'image de l'objet lointain peut prendre la forme d'un anneau lumineux, entourant l'objet proche.
En cas d’alignement parfait entre la source observée (une étoile par exemple), et un autre objet stellaire, (un trou noir par exemple), le trou noir situé devant jouera le rôle de lentille gravitationnelle ou de déflecteur.
L'observateur ne verra plus l’étoile comme telle mais plutôt comme un anneau, cet anneau est nommé, Anneau d’Einstein.
Une étoile, bien qu'ayant une masse très inférieure à celle d'une galaxie, peut aussi agir comme une lentille gravitationnelle. L'effet est évidemment beaucoup moins puissant, on parle alors de, micro lentille gravitationnelle.

 lentille gravitationnelle

Image : Cette lentille gravitationnelle montre d'étranges objets bleus étirés. Ils s'étalent en cercle sur cette image, mais ne sont que des vues multiples d’une seule et même galaxie annulaire. La forme singulière de la galaxie bleue d’arrière plan (au centre de l'amas), a permis de déduire que c'est la même galaxie que nous voyons sur cette image à 4 heures, 10 heures, 11 heures et 12 heures.

Illusion de la Lune

    

Vous avez tous observé une pleine Lune géante se lever à l'horizon juste au dessus des habitations de nos villes. L'observation est étonnante car on a l'impression que la Lune est énorme, cette célèbre illusion d’optique n’a pas d’explication. Si l'on prend une règle et que l'on mesure la taille apparente de la Lune lorsqu’elle est proche de l’horizon, et lorsqu’elle est haute dans le ciel, on obtient la même mesure, il n’y a aucune différence.
Pourquoi notre cerveau recrée une image différente de la réalité ?
Une des explications (peu claire) est que lorsque nous regardons des bâtiments ou des arbres sur l’horizon, notre cerveau interprète une distance pas si éloignées de nous. Lorsque la Lune est sur ce même horizon, le cerveau suppose que la Lune se situe elle aussi sur cette même échelle de distance, et amplifie sa taille.

 

Lorsque que la Lune est haute dans le ciel, le cerveau compense cette éloignement en la faisant paraitre plus petite. La Lune se déplace sur une orbite elliptique comme tous les objets cosmiques. Son éloignement par rapport à la Terre varie.
A son apogée (aposélène), le point le plus éloigné de la Terre, elle est à 405 696 km tandis qu'à son périgée (périsélène), elle est à 356 410 km.
Bien sûr lorsqu'elle est à son périgée, elle apparait plus grande, exactement 1,1 fois plus grande. Mais l’illusion de la grande lune se produit aussi bien pour l’apogée que pour le périgée.

Image : Notre Lune a une taille apparente différente en fonction qu'elle se situe au plus proche ou au plus loin de la Terre.

 Lune, taille apparente

Voir aussi

     
      
      
 
Terre Lune, tailles et distance sont à l'échelle
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