Everest, Mont McKinley, Mont Blanc, Kilimandjaro : les toits du monde vus depuis l’espace

La réponse au quiz image du mois de janvier 2012…

Le CNES a récemment publié une nouvelle image du satellite Pléiades, une vue du Mont Everest dans le massif de l’Himalaya, à la frontière entre le Népal et la Chine. C’est l’occasion d’une ballade sur les plus hauts sommets du monde et, pour les plus courageux, un changement d’atmosphère.

8848 mètres : c’est l’altitude du sommet de l’Everest.

694 kilomètres : c’est l’altitude du satellite Pléiades 1A lorsque, sans oxygène, il prend le 1^er février 2012 cette image du plus haut sommet du monde.

Entre les deux, toutes les couches de notre atmosphère et la frontière entre la Terre et l'espace...

Image du mont Everest prise par le satellite Pléiades 1A le 1er févier 2012.
Copyright : CNES 2012

Dès 1920, l’Everest et ses conditions climatiques extrêmes attirent les alpinistes : Georges Mallory y trouve la mort en 1924 après les trois premières expéditions européennes. C’est en mai 1953 qu’Edmund Hillary et le népalais Tensing Norgay posent le pied au sommet. La première ascension française est dirigée par Pierre Mazeaud en octobre 1978.

L’image en couleurs naturelles met en évidence la morphologie de l’Everest : le pic en forme de tétraèdre avec ses arêtes rectilignes et ses trois faces au sud-ouest, à l’est et au nord, la plus difficile. La très haute résolution de l’image Pléiades permet également d’apprécier les détails de la langue des glaciers et des vallées glaciaires.

Le contraste est spectaculaire entre les zones enneigées et la couleur des roches nues. La limpidité de l’atmosphère accentue l’impression de relief : janvier est le mois le plus froid avec des températures pouvant atteindre -60°C au sommet. En mai, les conditions sont les plus favorables pour les alpinistes. C’est souvent au mois de mai que les grandes « premières » sur l’Everest ont été réussies, même si des tempêtes de neige surprennent régulièrement les candidats à l’ascension.

Le parc national de Sagarmatha, où se situe le versant népalais de l’Everest, est inscrit depuis 1979 au patrimoine mondial de l’UNESCO.

Et le quiz de janvier 2012 ? C’est l’Everest ?

Pas du tout… Il s’agit du McKinley, aux Etats-Unis, plus précisément en Alaska.

Culminant à 6194 mètres au-dessus du niveau de la mer, c’est la plus haute montagne d'Amérique du Nord. Très proche des régions arctique, avec une latitude de 63°N, son climat extrême en fait un des sommets les plus difficiles à escalader : le sommet principal a été vaincu en juin 1913 par une expédition dirigée pat Hudson Stuck à laquelle participaient également Walter Harper, Harry Karstens et Robert Tatum.

Seul Jérémie, passionné de montagne et habitué des quiz du blog Un autre regard sur la Terre a trouvé la bonne réponse :

« C'est une photo du Mont McKinley dans l'Alaska Range, avec l'énorme glacier de Kahiltna. A première vue j'aurais dit que c'est une photo prise d'avion mais je me doute que ça peut être un satellite alors je penche pour Spot.»

Il ne s'agit pas du satellite Spot… Même si l’image ressemble beaucoup à une photo prise du hublot d’un avion de ligne, c’est bien un satellite en orbite qui a fourni cette image, plus exactement un membre de l’équipage de la Station Spatiale Internationale, le 14 août 2005, à 15h56 UTC. A cette heure, c’est le lever du soleil, encore très bas au-dessus de l’horizon (11°).

Image du mont McKinley prise le 14 août 2005 à 15h56 UTC à bord de l’ISS par un astronaute de
l’expédition 11. Photographie n° ISS011-E-11806. Crédit image : NASA

La visée est très oblique : au moment de la prise de vue, l’ISS est à une altitude de 348 kilomètres à 1500 kilomètres au sud du Mont McKinley, au-dessus de golfe d’Alaska. Un ciel très dégagé est nécessaire pour réussir une telle photo avec un téléobjectif de 800 mm de focale et un appareil numérique Kodak DCS760C. Pas évident de pointer un tel objectif à partir d’un véhicule évoluant à une vitesse de 28000 km/h !

Le soleil levant crée des ombres portées très allongées sur le glacier Kahiltna dans la partie gauche (c’est-à-dire à l’ouest) dans l’image. D’autres vallées glaciaires (moraines) sont visibles à l’arrière plan de part et d’autre du mont McKinley. La brume à basse altitude est causée par la fumée de feux de forêt.

En dehors de l’Alaska, le mont Whitney (Mount Whitney en anglais), avec 4421 mètres d’altitude, domine les Etats-Unis mais n’en est que le douzième sommet des États-Unis. En Californie, dans la Sierra Nevada, non loin de la Vallée de la Mort, le Mont Whitney est également très proche du point le plus bas des Etats-Unis : Badwater dans le parc national de la vallée de la mort, à 86 mètres sous le niveau de la mer. Si vous appréciez les dénivelés en restant "bien au chaud", je vous recommande la célèbre course d’endurance Badwater !

Quel niveau pour l’altitude ? Beaucoup de latitude…

Quel rapport entre l’Everest et le mont McKinley ? Eh bien, il y a une bagarre sur le titre de plus haute montagne de la Terre. Avec 8848 mètres, l’Everest est sans conteste le plus haut sommet du monde depuis le niveau de la mer.

Par contre, d’autres références ou d’autres critères peuvent être utilisés… Par exemple, la hauteur par rapport à la base : l’Everest ne s’élève au maximum que de 4650 au dessus du plateau tibetain.

Avec « seulement » 6194 mètres, le McKinley a une hauteur très impressionnante par rapport à sa base, une plaine de 300 à 900 mètres d’altitude. Cela correspond à une élévation verticale de 5300 à 5900 mètres.

Si on accepte de se jeter à l’eau, le Mauna Kea, à Hawaï, est la plus haute montagne à partir de sa base. Même s’il ne dépasse que de 4 205 mètres le niveau de la mer, le Mauna Kea s'élève à 10 200 mètres au-dessus du plancher océanique.

Profils d’altitude des environs de l’Everest, du mont McKinley et du Kilimandjaro. Ces profils
établis selon un axe nord-sud ont été obtenus avec un outil développé par Robin Coma.
Attention aux échelles verticales et horizontales en comparant les trois graphiques.
Crédit image : Un autre regard sur la Terre.

En connaître un rayon sur l’équateur

C’est plus anecdotique mais cela donne quelques repères sur notre bonne vieille Terre : à proximité de l’équateur, en Equateur, à environ 1° de latitude sud, le Chimborazo est le sommet le plus éloigné du centre de la Terre, à 6384,4 kilomètres, suivi de très près (25 mètres de différence) par Le Huascaran au Pérou. Pour l’Everest, c’est seulement 6382,3 kilomètres. Le renflement du globe terrestre à l’équateur est à l’origine de cette différence de 2168 mètres.

Atteindre de plus hauts sommets en s’éloignant…

Pour élargir encore l’horizon, si on quitte le berceau de l’humanité cher à Constantin Tsiolkowski, il y a quelques destinations tentantes pour les astronautes alpinistes : sur la planète Vénus, les Maxwell Montes culminent à environ 11000 mètres. Sur la Lune, la périphérie du cratère Engel'gardt atteint également environ 11000 mètres.

C’est néanmoins encore une aimable plaisanterie à côté du Mont Olympus qui culmine à 21229 mètres sur Mars, la planète rouge.

Par rapport à quelle référence ? Il y a pas d’étendue liquide pouvant servir de référence pour le niveau de la mer. Pour la petite histoire, le niveau 0 sur mars est défini comme celui où la pression atmosphérique moyenne est de 610 Pa (voir sur le site Nirgal une page sur la géologie martienne ou un article détaillé sur wikipédia)

En revenant sur Terre et au niveau de la mer, ceux qui aiment les statistiques seront contents d’apprendre que Les plus hauts sommets, dont les 14 sommets de plus de 8000 mètres sont situés dans l'Himalaya et le Karakoram. Tous les sommets de plus de 7000 m sont situés en Asie centrale. Les 100 plus hauts sommets terrestres sont tous en Asie.

En Amérique du Sud, c’est l’Aconcagua dans la Cordillère des Andes qui culmine à 6959 mètres. Il y a dans les Andes 90 sommets de plus de 6000 mètres !

Pour l’Europe, cela se complique selon que l’on prend en compte ou non la chaîne du Caucase. Dans ce cas, l’Elbrouz, avec ses 5642 mètres, dépasse largement les 4810 mètres du Mont Blanc. En Afrique, le KiIimandjaro, en Tanzanie, atteint 5895 mètres d’altitude. Il mérite un article à lui tout seul en raison des études menées sur les relations entre la diminution de son couvert neigeux et le réchauffement climatique.

Le Mont Blanc vu par le satellite Spot 5 en 2005.
Copyright CNES – Distribution Astrium Services / Spot Image

Le Kilimandjaro vu par le satellite Spot 5 en 2002.
Copyright CNES – Distribution Astrium Services / Spot Image

Atmosphère, Atmosphère ? Est-ce que j’ai une gueule d’atmosphère ?

En 1938, Arletty avait posé la question à Louis Jouvet de manière un peu vulgaire. Plus poliment, quelle est la tronche (ou plutôt la tranche) de l’atmosphère en fonction de l’altitude.

Voilà quelques éléments de réponse, pour la pression (en Pascal), la masse volumique de l’air (en kg/m³), la température (en °C) et, également, l’accélération de la pesanteur (en m/s²). L'accélération de la pesanteur est un paramètre indépendant de l'atmosphère mais c'était l'occasion de voir comment il variait avec l'altitude. Personne ne me croira si je dit que la pesanteur, la résistance et l'air et la trempérature diminuant avec l'altitude, plus on monte moins c'est fatiguant...

J’ai pris comme repère les altitudes des principaux sommets mentionnés ici ainsi que l’altitude moyenne des satellites qui ont pris les images. Toutes les altitudes sont exprimées par rapport au niveau de la mer et, pour simplifier, j’ai considéré que la terre était parfaitement sphérique (pour les distances des sommets des au centre de la terre.

Pour revenir à la question d’Arletty, il est important de garder en tête que l’atmosphère a une gueule complexe. Elle doit être vue comme une série de tranches, de couches successives. Ces couches sont en général définies en fonction des variations de températures. Leurs limites sont indicative : elle dépendent de la latitude et de la saison.

• La troposhère, jusqu’à environ 8 à 15 km d’altitude selon la latitude et la saison. C’est la couche plus importante pour les habitants de la planète, quand ils ont les pieds sur terre, y compris au sommet du Mont Blanc ou de l’Everest. Le cycle de l’eau et la plupart des phénomènes météorologiques se passent dans la troposphère. La limite de la troposphère est appelée tropopause.
• La stratosphère, de 10 à 50 km d’altitude environ. Les terriens visitent la partie basse de la stratosphère quand ils prennent l’avion. C’est également dans cette tranche de l’atmosphère qu’évoluent en grand epartie les ballons stratosphériques de l’opération « Un ballon pour l’école » que le CNES et Planète Sciences proposent aux établissements scolaires. La limite supérieure de la stratosphère est appelée stratopause. La température augmente avec l’altitude : la stratosphère est réchauffée par l’absorption des rayons ultra-violets du soleil.
• La mésosphère, entre 50 et 80 km d’altitude, est la zone de transition entre la Terre et l’espace. C’est dans cette partie de l’atmosphère que tout ce qui revient sur terre s’échauffe et brûle avant d’atteindre le sol. Sauf quand les morceaux sont très gros ou conçus pour résister (comme les capsules ou la navette spatiale).

Il existe plusieurs modèles décrivant l’atmosphère. Je m’appuie ici sur le modèle « International Standard Atmosphere (ISA) » défini par l’ISO. D’autres organisations comme l’organisation international de l’aviation civile, l’organisation mondiale de la météorologie ou le gouvernement américain l’adaptent ou l’étendent en fonction de leurs propres besoins. Pour chaque couche, les modèles utilisent des lois physiques reliant les différents paramètres. Quand on commence à s’intéresser au domaine des satellites, il faut citer également NRLMSISE-00, qui propose un modèle global de l’atmosphère terrestre avec, en particulier, la densité de l’atmosphère, afin de calculer le freinage atmosphérique auxquels sont soumis les satellites.

Remarque importante : le tableau suivant donne des chiffres couvrant différentes tranches de l’atmosphère. J’ai utilisé des informations provenant de différents modèles adaptés à chaque couche. Par ailleurs, les limites entre les couches sont indicatives en particulier pour les couches extérieures.

Tableau donnant quelques caractéristiques de l’atmosphère en fonction de l’altitude. Tableau établi
à partir de différentes sources. Contactez-moi en postant un commentaire si vous voulez le tableau
excel qui a servi. Crédit : Un autre regard sur la Terre

Représentation graphique de l’évolution générale de ces paramètres
(selon le modèle standard US de 1962. Source : Wikipedia)

Pour en savoir plus :

• Sur le blog du CNES "La tête en l'air", un article sur l'image Pléiades de l'Everest et la galerie d'images Pléiades sur flickr.
  
• Sur le site du DLR (agence spatiale allemande), une visite virtuelle de l’Everest et la video en qualité HD.
• Un autre site proposant une ballade virtuelle sur l'Everest (il faut télécharger un logiciel).
• Sur le site de Planète Sciences, un tableau des caractéristiques de l'atmosphère standard, très utile pour les projets Un ballon pour l'école.
• Sur Wikipedia, une article sur les références géographiques sur la planète Mars.
• Sur le site Un autre regard sur la Terre, un outil développé par Robin Coma avec Google Maps pour tracer des profils d'altitude le long d'un itinéraire.