Observations nadir et limbe

Géométrie d'une observation planétaire

Pour décrire la géométrie d'une observation planétaire, il faut au moins trois angles, que l'on choisit conventionnellement de la façon suivante :

• l'angle solaire zénithal (SZA, pour Solar Zenith Angle) : c'est l'angle entre la direction du zénith et la direction du Soleil ;
• l'angle d'émission (EMI) : c'est l'angle entre la direction du zénith et celle du rayon émergent/diffusé ;
• l'angle de phase : c'est l'angle entre la direction du Soleil et la direction de l'observateur.

Géométrie d'une observation spatiale

Géométrie d'observation : en bleu est l'angle solaire zénithal (SZA) ; en vert est l'angle d'émission (EMI) ; et en rouge l'angle α est l'angle de phase.

Crédit : Loïc Rossi CC-BY-SA

Observation nadir

L'observation en nadir consiste à observer la planète en pointant l'instrument vers son centre. On observe donc l'atmosphère ou la surface qui se trouve directement sous la sonde. Cela correspond à un angle d'émission nul. Cependant, cette condition n'est jamais rigoureusement respectée, et on considère qu'une observation est en nadir tant que l'on peut négliger la courbure planétaire, ce qui donne une limite pour l'angle d'émission de l'ordre de 30° pour des observations depuis l'orbite basse.

Observations au limbe

Pour les observations au limbe, on observe la planète selon une incidence rasante ; en d'autres termes l'angle d'émission est proche de 90°. Dans cette configuration la courbure planétaire n'est pas négligeable : on ne peut plus considérer l'atmosphère comme constituée de couches planes parallèles. Le principal avantage de l'observation au limbe est que la résolution spatiale se traduit directement en résolution verticale, tandis que les observations nadir sont en général peu précises selon cette direction (mais plus adaptées à une cartographie horizontale). Un autre avantage des observations au limbe est la démultiplication des épaisseurs optiques traversées par les rayons lumineux au sein des différentes couches, ce qui se traduit par des gains substantiels de sensibilité pour la détection et la mesure d'espèces à l'état de traces.