La vitesse de la lumière mesurée dans le ciel de Paris

Dans la nuit du 1er au 2 octobre d'étranges lueurs vertes ont survolé la capitale entre l'Observatoire de Paris et Montmartre. Dans le cadre de la "Nuit blanche" parisienne, les scientifiques de l'Université Pierre et marie Curie et de l'Observatoire se sont en effet livrés à la reproduction de l'expérience réalisée en 1849 par Hyppolyte Fizeau avec une technologie plus moderne afin de mesurer la vitesse le la lumière dans le ciel de Paris. L'expérience a été nommée: "c" à Paris.

Le principe de l'expérience est très simple, un rayon laser est émis depuis la terrasse de l'Observatoire, est réfléchie par un miroir spécial disposé sur la Butte Montmartre puis est détectée à son retour à l'Observatoire. Connaissant la distance entre les deux points, la mesure de la durée de l'aller-retour du faisceau fournit la vitesse de la lumière dans le ciel parisien.


Au niveau de la station émettrice un système d'occultation périodique ("la porte d'entrée") du faisceau ouvre ou bloque son trajet aller-retour. La mesure repose sur le contrôle du temps d'ouverture de ce système-porte ; en effet, si celui-ci est suffisamment long, la lumière a le temps de faire l'aller-retour entre les deux stations avant que son chemin ne soit fermé: elle est donc détectée à la station émettrice.

En diminuant progressivement ce temps d'ouverture, on peut alors trouver le temps limite pour lequel la lumière voit son trajet bloqué en revenant à la station émettrice. Ce temps est le temps de parcours aller-retour de la lumière, et la connaissance de la distance entre les deux stations permet de déduire la vitesse de la lumière. L'Institut Géographique National avait effectuée la mesure de cette distance par triangulation utilisant le GPS.


Fizeau en son temps avait calculé une vitesse de 315.000 km/s avec des moyens beaucoup moins sophistiqués. Lors de la "Nuit blanche", plusieurs tirs lasers ont été réalisés qui ont donné les résultats suivants (avec une précision de +/- 100km/s):

Le 1er octobre à 20h15: 299795 km/s
Le 1er octobre à 22h30: 299573 km/s
Le 2 octobre à 00h51: 299684 km/s
Le 2 octobre à 02h02: 299728 km/s
Le 2 octobre à 03h29: 299750 km/s

Dans cette expérience la lumière se propageait dans l'air et non dans le vide ! Au-dessus de Paris l'air est beaucoup moins homogène que l'air d'une salle de laboratoire. Sa température varie également (d'un endroit à un autre, d'un jour à l'autre, d'une heure à la suivante), sa teneur en eau et sa composition chimique aussi !

Voir le site de l'expérience pour plus d'informations.