La Terre vue de l'espace

L'observation de la Terre depuis l'espace désigne l'imagerie systématique et la mesure de la surface, des océans, de l'atmosphère et de l'environnement proche de la planète, effectuées par des instruments embarqués sur des fusées, des engins spatiaux habités et des satellites artificiels. Le domaine a débuté par la photographie suborbitale depuis des fusées à la fin des années 1940, s'est développé rapidement durant la course à l'espace des années 1960, puis s'est constitué en infrastructure scientifique et opérationnelle permanente à partir du lancement du premier satellite météorologique en 1960 et du premier satellite civil d'imagerie terrestre en 1972. Au milieu des années 2020, le Bureau des affaires spatiales des Nations Unies recensait plus d'un millier de satellites d'observation de la Terre en orbite opérationnelle, exploités par plus de soixante nations et un nombre croissant d'entreprises privées.

Les images et les mesures renvoyées par ces missions ne sont pas de simples photographies. Ce sont des produits de données étalonnées, souvent issus de longueurs d'onde invisibles à l'œil humain, qui permettent aux scientifiques et aux gouvernements de cartographier le couvert terrestre, de suivre les ouragans et les typhons dès leur formation, de surveiller la température de surface de la mer et la circulation océanique, de mesurer la masse des glaciers et des calottes glaciaires, de détecter les panaches volcaniques et la fumée des incendies, et d'observer le remodelage lent des côtes, des forêts et des villes. Nombre des archives d'observation de la Terre les plus importantes, comme la série Landsat dont l'enregistrement continu a débuté en 1972, couvrent aujourd'hui plus de cinq décennies et constituent la vue continue la plus longue jamais assemblée de la surface terrestre de la planète.

La première photographie de la Terre depuis l'espace a été prise le 24 octobre 1946 à bord d'une fusée allemande V-2 capturée, lancée depuis le White Sands Missile Range au Nouveau-Mexique. Une caméra cinématographique 35 millimètres fixée sur le flanc de la fusée déclenchait une image en noir et blanc toutes les secondes et demie à mesure que l'engin s'élevait jusqu'à environ 105 kilomètres d'altitude, bien au-delà de la frontière de l'espace internationalement reconnue à 100 kilomètres. Les photographies obtenues, bien que granuleuses et voilées par les nuages, montraient une Terre dont la courbure était visible et inauguraient une tradition ininterrompue d'imagerie orbitale et suborbitale.

Une deuxième étape décisive fut franchie le 1er avril 1960 lorsque la National Aeronautics and Space Administration lança le Television Infrared Observation Satellite, connu sous le nom de TIROS-1. Il emportait deux caméras de télévision sur une orbite quasi polaire et renvoya les premières images utiles des nuages depuis l'espace, démontrant que les systèmes météorologiques pouvaient être observés de manière synoptique depuis les hauteurs. TIROS-1 ne fonctionna que 78 jours, mais ses successeurs inaugurèrent une série ininterrompue de satellites météorologiques américains qui se poursuit aujourd'hui avec les programmes Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) et Joint Polar Satellite System (JPSS).

Les images les plus marquantes sur le plan culturel vinrent cependant du programme Apollo habité. Le 24 décembre 1968, Apollo 8 devint le premier engin spatial habité à atteindre la Lune et à entrer en orbite lunaire. Lors du quatrième passage en orbite, l'astronaute William Anders photographia la Terre se levant au-dessus du limbe lunaire, donnant naissance à l'image connue sous le nom d'Earthrise. Quatre ans plus tard, le 7 décembre 1972, l'équipage d'Apollo 17 photographia la Terre entièrement éclairée à une distance d'environ 29 000 kilomètres alors qu'il se dirigeait vers la Lune. La photographie, portant le numéro de catalogue AS17-148-22727 dans les archives de la NASA, est devenue l'une des images les plus reproduites de l'histoire et est universellement connue sous le nom de Blue Marble.

Les années 1970 virent également naître la télédétection civile moderne. Le 23 juillet 1972, les États-Unis lancèrent Landsat 1, initialement connu sous le nom d'Earth Resources Technology Satellite. Landsat 1 emportait un scanner multispectral enregistrant la surface terrestre dans quatre bandes de lumière visible et proche infrarouge à une résolution spatiale d'environ 80 mètres. Ses images, et celles des satellites Landsat qui se sont succédé sans interruption jusqu'à l'actuel Landsat 9 (lancé en 2021), constituent le plus long enregistrement continu de la surface terrestre de la Terre qui existe. Les décennies suivantes apportèrent des missions européennes, japonaises, canadiennes, indiennes, chinoises et brésiliennes, des opérateurs commerciaux, et enfin le programme Copernicus de l'Union européenne, dont les satellites Sentinel fournissent des données libres et ouvertes à une échelle sans précédent.

Les instruments d'observation de la Terre se répartissent en plusieurs grandes catégories définies par la portion du spectre électromagnétique qu'ils explorent et les grandeurs physiques qu'ils mesurent. Chaque catégorie présente des atouts et des limites qui lui sont propres, et la recherche moderne les combine de plus en plus.

Les imageurs optiques (visible et proche infrarouge) enregistrent la lumière solaire réfléchie par la surface terrestre dans des bandes de longueur d'onde discrètes. On peut citer l'Operational Land Imager de Landsat, l'instrument MultiSpectral de Sentinel-2 et les capteurs MODIS de Terra et Aqua. L'imagerie optique est intuitive pour l'interprétation humaine et constitue la base des compositions en vraies couleurs, mais elle nécessite la lumière du jour et est bloquée par les nuages.

Les imageurs thermiques infrarouges détectent la chaleur rayonnée par la surface terrestre. Les bandes thermiques de Landsat et de MODIS permettent de mesurer la température de surface des terres, de détecter les incendies actifs, de cartographier les coulées de lave volcanique et d'identifier les panaches thermiques des sources industrielles et des centrales électriques. Les capteurs thermiques fonctionnent aussi bien de nuit que de jour.

Le radar à synthèse d'ouverture, ou SAR, émet ses propres impulsions micro-ondes et enregistre le signal rétrodiffusé par la surface. Parce que les micro-ondes traversent les nuages et fonctionnent indépendamment de la lumière solaire, les instruments SAR, comme ceux du Sentinel-1 de l'ESA et du ALOS-2 japonais, peuvent imager n'importe quel endroit de la Terre à tout moment. Le SAR est indispensable pour la cartographie des inondations, la surveillance de l'affaissement des terres et de l'inflation volcanique par interférométrie, ainsi que pour le suivi de la glace de mer.

Les imageurs hyperspectraux décomposent le spectre de la lumière réfléchie en des centaines de bandes étroites plutôt que la poignée utilisée par les instruments multispectraux. Des missions comme l'EnMAP allemand, lancé en 2022, et l'instrument Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) de la Station spatiale internationale utilisent les données hyperspectrales pour identifier des minéraux spécifiques, des espèces végétales et des gaz atmosphériques grâce à leurs signatures spectrales.

Les missions de gravimétrie et d'altimétrie mesurent des propriétés physiques plutôt que la lumière réfléchie. GRACE et GRACE-FO cartographient de minuscules variations du champ de gravité terrestre qui révèlent l'épuisement des eaux souterraines et les changements de masse des calottes glaciaires. Les altimètres radar de Sentinel-6, Jason-3 et SWOT mesurent la hauteur de la surface de la mer à quelques centimètres près, contribuant aux études sur la circulation océanique, les marées et les tendances du niveau de la mer. Les altimètres laser d'ICESat-2 mesurent l'élévation des glaces polaires avec une précision centimétrique.

L'utilité pratique de l'observation de la Terre peut s'apprécier à travers quelques grandes applications. Chacune s'appuie sur des décennies de données accumulées et continue de s'élargir à mesure que de nouvelles missions entrent en service.

Systèmes météorologiques et tempêtes violentes. Les satellites géostationnaires tels que GOES et Himawari renvoient une nouvelle image de la moitié de la Terre toutes les dix minutes, permettant aux météorologues d'observer en quasi-temps réel l'évolution des ouragans, des typhons, des systèmes frontaux et des complexes orageux. L'imagerie infrarouge révèle les températures au sommet des nuages et l'intensité convective même la nuit, et les détecteurs de foudre des satellites GOES de dernière génération captent les éclairs individuels dans les orages en développement.

Courants océaniques et température de surface de la mer. Les altimètres radar mesurent les légères ondulations et creux de la surface de la mer causés par les courants et les tourbillons, tandis que les radiomètres infrarouges et micro-ondes de missions comme Aqua cartographient chaque jour la température de surface de la mer à l'échelle mondiale. Ces mesures alimentent les modèles de circulation océanique utilisés pour la gestion des pêcheries, les routes maritimes et les prévisions liées à El Niño. En savoir plus sur notre page Océans et mers du monde.

Végétation et agriculture. L'indice de végétation par différence normalisée, ou NDVI, est calculé à partir de la réflectance dans le rouge et le proche infrarouge et sert d'indicateur de l'activité photosynthétique des plantes. Dérivés des données MODIS, Landsat et Sentinel-2, les produits NDVI sont utilisés par les services agricoles nationaux, le Programme alimentaire mondial et les agriculteurs commerciaux pour suivre la vigueur des cultures, prévoir les rendements, surveiller les pâturages et identifier les signes avant-coureurs de sécheresse.

Croissance urbaine et changement du couvert terrestre. Les archives pluridécennales comme Landsat permettent de retracer l'expansion des villes, la prolifération des réseaux routiers et la conversion des forêts en pâturages et en terres cultivées. Des projets comme le laboratoire Global Land Analysis and Discovery (GLAD) de l'Université du Maryland, financé par la NASA et l'USGS, produisent des cartes exhaustives de la perte de couvert arboré mises à jour chaque année.

Surveillance de la déforestation. Les systèmes PRODES et DETER exploités par l'Institut national de recherche spatiale du Brésil (INPE) utilisent l'imagerie satellitaire pour produire des statistiques officielles sur la déforestation en Amazonie, tandis que Global Forest Watch combine des données Landsat, Sentinel-2 et radar pour fournir des alertes en quasi-temps réel sur la perte forestière dans le monde entier.

Éruptions volcaniques et incendies de forêt. Les bandes thermiques de MODIS et de VIIRS détectent les incendies actifs et les points chauds volcaniques dans les heures qui suivent leur déclenchement. Les panaches de cendres et de fumée sont suivis par les satellites géostationnaires et par les sondeurs atmosphériques comme l'instrument TROPOMI de Sentinel-5P. Ces produits sont utilisés par les autorités de l'aviation, notamment les Centres consultatifs sur les cendres volcaniques, et par les agences nationales de gestion des incendies.

Glaces polaires et glaciers. L'altimétrie laser d'ICESat-2, l'interférométrie SAR de Sentinel-1 et la mission de gravimétrie GRACE-FO permettent ensemble aux scientifiques de mesurer l'épaisseur et la masse des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique, et de surveiller la vitesse d'écoulement des glaciers émissaires. Ce sont les mêmes techniques utilisées pour surveiller les glaciers de montagne dans le monde entier.

La Station spatiale internationale, en orbite à une altitude moyenne d'environ 400 kilomètres et inclinée à 51,6 degrés par rapport à l'équateur, est la plateforme humaine la plus productive jamais construite pour la photographie de la Terre. Depuis le début de l'occupation habitée en novembre 2000, les équipages successifs des Expéditions ont constitué un enregistrement continu à main levée de la planète depuis l'orbite terrestre basse. Le programme Crew Earth Observations de la NASA gère la base de données Gateway to Astronaut Photography of Earth, qui contenait en 2025 plus de quatre millions d'images cataloguées avec des métadonnées précises de temps et de localisation.

La station effectuant une orbite toutes les 90 minutes, les équipages vivent un lever et un coucher de soleil toutes les 45 minutes et survolent la plupart des régions habitées de la Terre tous les quelques jours. Les photographies d'astronautes prises depuis l'ISS ont documenté des événements rapides tels que des éruptions volcaniques, les parois de l'œil de cyclones, des inondations fluviales et d'épais panaches de fumée d'incendies de forêt. La station emporte également des instruments d'observation de la Terre dédiés sur ses plateformes extérieures, notamment ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS), Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT), le lidar Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) et l'Atmospheric Waves Experiment.

Depuis le module Cupola à sept hublots de la station, les équipages ne capturent pas seulement de spectaculaires vues grand angle, mais documentent aussi de façon ciblée des fleuves, des littoraux, des lacs et des villes à la demande de scientifiques au sol. Les images ainsi obtenues sont versées dans le domaine public et largement utilisées dans les manuels scolaires, les atlas et les programmes d'enseignement, y compris les propres profils de pays de CountryReports. Pour explorer les missions connexes ayant photographié notre planète depuis des distances plus grandes, voir La Lune et Le Système solaire.

L'une des caractéristiques essentielles de l'observation moderne de la Terre est que la grande majorité de ses données est gratuite et accessible au public. Les agences gouvernementales des États-Unis, de l'Union européenne, du Japon et d'ailleurs traitent les archives d'observation de la Terre comme une infrastructure scientifique publique, et les particuliers, les étudiants, les journalistes et les chercheurs du monde entier peuvent télécharger et utiliser les mêmes images que celles sur lesquelles s'appuient les scientifiques professionnels. Les portails les plus importants sont les suivants.

• NASA Earthdata — la porte d'entrée centrale vers les données du Earth Observing System de la NASA, comprenant MODIS, VIIRS, ICESat-2, GRACE-FO, SMAP et des centaines d'autres missions.
• USGS EarthExplorer — l'interface publique principale donnant accès à l'intégralité des archives Landsat, à la photographie aérienne et aux modèles numériques de terrain.
• Copernicus Data Space Ecosystem — la plateforme de données ouvertes de l'Union européenne pour tous les satellites Sentinel et les services Copernicus. Successeur du précédent Copernicus Open Access Hub.
• NASA Worldview — un outil accessible depuis le navigateur permettant à tout utilisateur de visualiser des centaines de couches d'imagerie mondiale en quasi-temps réel sur une carte zoomable, généralement dans les quelques heures suivant l'acquisition.
• EONET — Earth Observatory Natural Event Tracker — un flux sélectionné d'incendies en cours, de tempêtes, d'éruptions volcaniques et d'autres événements naturels, mis en référence croisée avec l'imagerie satellitaire.
• NOAA CLASS — le Comprehensive Large Array-data Stewardship System, qui héberge les archives de satellites météorologiques de la NOAA, notamment les données GOES et JPSS.
• JAXA Earth Observation — le portail de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale pour les produits ALOS-2, GCOM-C, GCOM-W et Himawari.
• Gateway to Astronaut Photography of Earth — le catalogue de la NASA recensant plus de quatre millions de photographies à main levée de la Terre prises par des astronautes à bord de la navette spatiale, de Skylab, de Mir et de la Station spatiale internationale.

Pour replacer dans leur contexte les interactions entre les systèmes terrestres et la vue depuis l'orbite, consultez notre page sur le système climatique ; pour l'histoire plus large des vols spatiaux habités qui ont rendu ces missions possibles, voir Histoire de l'exploration spatiale.

Les références détaillées, les sources de données et les sources institutionnelles pour l'ensemble du contenu de CountryReports sont répertoriées sur la page Sources. Les agences gouvernementales, programmes intergouvernementaux et institutions académiques suivants constituent les principales autorités sur lesquelles nous nous appuyons pour le contenu relatif à l'observation de la Terre. Chaque lien renvoie à la page d'accueil de l'institution ou au sous-site directement concerné.

Agences spatiales gouvernementales et programmes d'observation de la Terre

• NASA — Division des sciences de la Terre — flotte d'observation de la Terre de l'agence spatiale américaine, comprenant Landsat (conjointement avec l'USGS), Terra, Aqua, Suomi NPP, SMAP, ICESat-2, GRACE-FO et SWOT.
• United States Geological Survey — Missions Landsat — opérateur du système au sol civil et de l'archive publique du programme Landsat depuis 1972.
• Agence spatiale européenne — Observation de la Terre — coordinatrice des missions Sentinel de Copernicus en partenariat avec la Commission européenne, et opératrice des satellites de recherche Earth Explorer.
• Programme Copernicus — le programme d'observation de la Terre de l'Union européenne, offrant un accès libre et gratuit aux données des satellites Sentinel et à six services thématiques.
• NOAA National Environmental Satellite, Data, and Information Service — opérateur de la série géostationnaire GOES et de la série polaire JPSS des satellites météorologiques américains.
• EUMETSAT — l'Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques, opérateur des flottes de satellites météorologiques Meteosat et MetOp.
• Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) — Satellites et engins spatiaux — opérateur des missions d'observation de la Terre ALOS, GCOM, GOSAT et Himawari.
• Centre National d'Études Spatiales (CNES) — Observation de la Terre — agence spatiale nationale française et co-opérateur des missions d'altimétrie SWOT et Jason avec la NASA.
• Agence spatiale canadienne — Satellites — opérateur de la Mission de la Constellation RADARSAT et des satellites SAR prédécesseurs RADARSAT-1 et RADARSAT-2.
• Organisation indienne de recherche spatiale — Satellites d'observation de la Terre — opérateur des séries de satellites d'observation de la Terre Resourcesat, Cartosat, Oceansat et INSAT.
• Bureau des affaires spatiales des Nations Unies (UNOOSA) — gestionnaire du Registre des Nations Unies des objets lancés dans l'espace extra-atmosphérique, registre international faisant autorité en matière de satellites opérationnels.

Archives scientifiques et historiques

• NASA Gateway to Astronaut Photography of Earth (Johnson Space Center) — catalogue des photographies à main levée de la Terre prises par des astronautes depuis Mercury jusqu'à la Station spatiale internationale.
• NASA Earth Observatory — publication éditoriale de la NASA consacrée aux sciences de l'observation de la Terre, avec une archive de milliers d'images du jour datant de 1999.
• Met Office du Royaume-Uni — Applications satellitaires — groupe de recherche responsable de l'utilisation opérationnelle des données satellitaires dans la prévision numérique du temps au Royaume-Uni.
• Programme spatial de l'Organisation météorologique mondiale — organe de coordination de l'agence spécialisée des Nations Unies pour les satellites météorologiques et le Système mondial d'observation.
• Smithsonian National Air and Space Museum — conservateur des matériels de vol originaux et des documents historiques relatifs à TIROS-1, Landsat et au programme Apollo.

Centres de recherche académique

• Université du Maryland — Laboratoire Global Land Analysis and Discovery (GLAD) — producteur de cartes mondiales annuelles de la perte de couvert arboré, dérivées de Landsat et de Sentinel-2.
• Massachusetts Institute of Technology — Sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes — département académique de premier plan dans l'interprétation des données d'altimétrie, de gravimétrie et des sciences du système terrestre.
• Université Harvard — Département des sciences de la Terre et des planètes — recherche sur la télédétection de la Terre solide, des glaces et de l'atmosphère.
• Université du Colorado Boulder — Colorado Center for Astrodynamics Research — siège du groupe de recherche sur le niveau de la mer de longue date, qui interprète les données d'altimétrie Jason et Sentinel-6.
• Centre de recherches géoscientifiques allemand (GFZ Potsdam) — Section géosurveillance mondiale et champ de gravité — co-opérateur avec la NASA des missions GRACE et GRACE-FO.

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