La science derrière Log On Globe

La position de la Lune vient d'une version tronquée de la théorie lunaire ELP2000/Meeus, qui additionne des termes périodiques de son orbite pour fixer sa direction et sa distance exactes par rapport à la Terre à chaque instant. Ce même calcul détecte les éclipses solaires et lunaires, en mesurant l'alignement entre le Soleil et la Lune ainsi que la taille de l'ombre terrestre. Dans les vues larges sur la Terre, la Lune est dessinée plus proche et plus grande que la réalité pour rester visible ; dans les vues de mission lunaire, elle devient une seconde Lune entièrement à l'échelle, à sa vraie distance et à son vrai rayon, assez proche pour qu'un vaisseau puisse réellement s'y rendre et l'orbiter. Voir « Échelle et tailles » plus bas.

L'orientation du globe 3D est fixée une seule fois au chargement de l'application, à peu près face à votre propre région. Ce qui bouge réellement, c'est la lumière : la direction du Soleil est recalculée à chaque image à partir de l'heure actuelle (réelle ou simulée) et sert à éclairer le globe, produisant le même effet visuel qu'une Terre en rotation, sans le coût de l'animer. Le calque optionnel des fuseaux horaires fonctionne de la même façon, dessiné à partir des vraies limites de fuseaux, que vous pouvez activer dans les réglages.

Les saisons découlent directement du calcul du Soleil. À mesure que le point subsolaire dérive vers le nord et le sud au fil de l'année, un équinoxe est l'instant où il franchit l'équateur, et un solstice l'instant où il atteint son point le plus extrême (le tropique du Cancer ou du Capricorne). Log On Globe trouve chacun de ces instants à partir du même modèle de déclinaison solaire qui dessine la limite jour/nuit, puis les met en scène sous forme de courtes séquences.

Les deux types découlent de la même géométrie Soleil-Lune. Lors d'une éclipse solaire, la Lune passe devant le Soleil, et l'application la rend sur le disque même du Soleil : une occultation totale cerclée de la couronne, un « anneau de feu » annulaire, ou une simple morsure partielle, selon l'alignement et la distance de la Lune. Lors d'une éclipse de Lune, la Lune traverse l'ombre de la Terre et devient rouge, et le résultat varie beaucoup d'une éclipse à l'autre pour deux raisons indépendantes. La profondeur (la magnitude umbrale) est la façon plus ou moins centrale dont la Lune traverse l'ombre : un passage quasi central engloutit tout le disque d'un rouge profond pendant plus d'une heure, un passage rasant garde un bord lumineux et ne dure que quelques minutes. La couleur se mesure sur l'échelle de Danjon, de 0 à 4, d'un cuivre orangé lumineux jusqu'à un brun sombre terne, presque invisible (les éclipses les plus sombres suivent souvent de grandes éruptions volcaniques). Chaque éclipse du catalogue est rendue à partir de sa vraie magnitude umbrale et de sa vraie valeur Danjon, si bien qu'une éclipse profonde et sombre et une éclipse rasante et lumineuse ont réellement un aspect différent.

Une scène d'aurore suit la vraie chaîne d'événements. Une éruption solaire se produit sur le Soleil, projette une éjection de masse coronale (une CME) à travers l'espace, et l'application anime ce nuage de particules qui rejoint la Terre. À son arrivée, il déclenche un effet stylisé de rideaux de lumière au-dessus des pôles, plus intense et descendant vers des latitudes plus basses pour les tempêtes plus fortes. La force de la tempête correspond au vrai niveau Kp / échelle G de l'événement catalogué, d'où proviennent aussi les titres de tempêtes nommées.

Le ciel de fond comporte deux couches. Une poussière de dizaines de milliers de points est purement décorative, là uniquement pour donner de la profondeur au ciel. Par-dessus se trouvent les vraies étoiles : les principales étoiles des 88 constellations, placées à leur vraie position dans le ciel (leur ascension droite et leur déclinaison), dimensionnées selon leur éclat réel et teintées de leur vraie couleur, du blanc-bleu des étoiles les plus chaudes au rouge-orangé des plus froides. Elles utilisent le même calcul de rotation du ciel que le Soleil et la Lune : tout le ciel tourne donc correctement avec l'heure et le curseur temporel, et les figures familières (la ceinture d'Orion, la Grande Ourse, la Croix du Sud) tombent au bon endroit. Survolez une étoile pour révéler les lignes de sa constellation et lire son nom, son type, sa distance en années-lumière et sa magnitude. La bande diffuse qui traverse le ciel est une vraie carte de la Voie lactée fournie par la NASA, et quelques objets du ciel profond (galaxies lointaines et nébuleuses) apparaissent sous forme de vraies photographies, à leur vraie taille dans le ciel. Les distances des étoiles sont les meilleures valeurs connues des catalogues, et nous ne corrigeons pas la minuscule dérive des positions au fil des ans, invisible à cette échelle.

L'ISS est suivie à partir de ses éléments orbitaux réels et actuels (un « TLE », ou Two-Line Element set), récupérés régulièrement auprès de CelesTrak et propagés dans le temps avec le modèle SGP4, le standard utilisé par les trackers de satellites du monde entier. Cela donne la position réelle de la station en orbite à tout instant, et non une approximation simulée. Sa taille à l'écran est volontairement exagérée (voir « Échelle et tailles » plus bas), car une station longue comme un terrain de football serait sinon un simple point à côté de la Terre.

Les missions historiques SpaceX Crew Dragon réutilisent la trajectoire orbitale réelle de l'ISS, en s'appuyant sur la position réelle de la station au moment de chaque mission. Les courtes manœuvres d'amarrage et de désamarrage de Dragon (quelques centaines de mètres, imperceptibles à l'échelle du globe) ne sont pas simulées physiquement : elles sont dessinées comme un mouvement fluide et réaliste se rapprochant ou s'éloignant de la station. Les vaisseaux des missions lunaires (les modules de commande et lunaire d'Apollo, Orion d'Artemis, Starship) et leurs lanceurs (Saturn V, SLS, Falcon 9, Super Heavy) sont de vrais modèles 3D pilotés le long de trajectoires composées à la main. La façon dont ces trajectoires sont construites fait l'objet de la question suivante.

Cela dépend de la mission. Les objets en orbite terrestre utilisent des données réelles : l'ISS et Hubble sont propagés à partir de TLE récents via SGP4, et le télescope James Webb suit une véritable éphéméride JPL Horizons. La position de la Lune, partout, provient de la vraie théorie lunaire de Meeus. En revanche, les voyages cislunaires sont une autre histoire. L'aller vers la Lune, l'orbite lunaire, un survol à retour libre ou une orbite de halo quasi rectiligne, puis le retour et la rentrée ne relèvent pas de la mécanique orbitale complète : il n'y a pas de propagateur pour une trajectoire translunaire ici. Ce sont des courbes réalistes composées à la main (des arcs paramétriques et Catmull-Rom lissés, adoucis à chaque jonction), calées sur le vrai calendrier et les vrais chiffres publiés (les proportions des phases d'Apollo 11, l'altitude de survol de 6 513 km d'Artemis II, etc.). Elles s'incurvent vers la position réelle calculée de la Lune à l'arrivée, et quelques événements réels (comme le changement de cap d'environ 58° à l'injection translunaire) sont conservés délibérément nets, tandis que le reste est lissé pour le confort de visionnage.

Les deux sont suivis comme les autres satellites, mais sur des orbites très différentes. Hubble est en orbite terrestre basse et est propagé à partir de son TLE en direct avec SGP4, exactement comme l'ISS. Le télescope spatial James Webb, lui, orbite autour d'un point bien au-delà de la Lune (le point L2 Soleil-Terre, à environ 1,5 million de km), auquel un TLE ne s'applique pas ; il suit à la place une véritable éphéméride JPL Horizons, et est placé à cette distance réelle. Les deux modèles sont dessinés un peu plus grands que l'échelle pour rester visibles.

À l'échelle de Log On Globe, une unité d'écran vaut un rayon terrestre : tout objet à sa vraie taille à côté de la planète entière ne ferait qu'un pixel, voire moins. Partout où ce serait le cas, l'objet est agrandi juste assez pour se lire, et seulement dans les vues larges où c'est nécessaire. Le Soleil garde sa distance réelle mais son disque est surdimensionné et maintenu à une taille apparente constante (avec un léger surplus pour les cadrages de lever de soleil de l'ISS et de Dragon). La Lune est environ cinq à six fois plus grande que nature dans les vues larges sur la Terre, mais bascule à son vrai rayon et à sa vraie distance dans les vues de mission lunaire, où elle est assez proche pour remplir honnêtement le cadre. L'ISS et Hubble sont dessinés environ trois fois plus grands que leur taille réelle. Chaque vaisseau habité suit la même règle empirique, dimensionné pour se lire sur fond d'espace noir ; les assemblages de lancement (Saturn V, SLS, Falcon 9, Super Heavy) sont réduits davantage pour que toute la fusée tienne à l'écran, et les capsules démarrent plus petites au décollage puis reprennent leur taille réelle après la séparation. Rien de tout cela n'est jamais présenté comme étant à l'échelle.

C'est un mélange. Le Soleil et la Lune proviennent de modèles astronomiques réels mais simplifiés, généralement précis à une fraction de degré. Les positions de l'ISS, de Hubble et de Webb ne sont précises que dans la mesure de leurs données orbitales, mises à jour régulièrement depuis des sources publiques. Les trajectoires des missions cislunaires sont des illustrations réalistes plutôt que de la mécanique orbitale intégrée. En bref : ces modèles sont conçus pour une visualisation fluide et crédible en temps réel, pas pour la navigation ou un usage scientifique, et partout où l'on simplifie ou agrandit, on a essayé de le dire.