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Service d’observation du Soleil

mercredi 18 février 2009, par Jean-Marie Malherbe & Sylvain Cnudde

 5 - Les instruments du service de surveillance solaire

Les observations de service sont caractérisées par leur champ (le disque solaire entier) et se font en plusieurs longueurs d’onde de manière à explorer les couches de l’atmosphère solaire visibles du sol en optique (Meudon) et en radio (Nançay).

Le spectrohéliographe est une lunette fixe (250 mm d’ouverture pour 4 m de focale) alimentée par un système à deux miroirs mobiles appelé coélostat qui suit le Soleil dans son mouvement (photo ci dessous). La lunette alimente un petit spectrographe de 1 m de distance focale, qui fournit par décomposition spectrale, plusieurs séries d’images par jour du disque en Halpha 656.3 nm (Hydrogène neutre), K3 (centre raie de CaII K 393.4 nm), et K1v (aile violette de la raie du Calcium). Les images du disque sont complétées par des clichés longue pose en K3 et en Halpha pour les protubérances au limbe. On a ainsi une vue synthétique de la photosphère, chromosphère et protubérances. Les images monochromatiques résultent du balayage de la surface solaire par la fente d’entrée du spectrographe. Ce sont des cubes de données (la troisième dimension étant spectrale) qui sont enregistrés pour chaque raie, avec une résolution spatiale voisine de 2 secondes d’arc et spectrale de 0.025 nm pour Halpha et 0.015 nm pour CaII K. Les données passent sur BASS2000 en temps réel et sont présentées au public sur le site Web des observateurs. On estime que cet instrument a produit plus de cent mille images en près d’un siècle d’observations.

L’héliographe est constitué d’un ensemble de plusieurs petites lunettes sur la même monture équatoriale dédiée à la surveillance des éruptions solaires, et pour cela bénéficie d’une excellente résolution temporelle atteignant plusieurs images par minute. Il fonctionne depuis un demi siècle, et a été modernisé à plusieurs reprises. L’héliographe est spécialisé en imagerie pure : il fournit des images de meilleure résolution spatiale que le spectrohéliographe, mais en contrepartie dans une bande spectrale plus large. Deux voies d’imagerie pure sont actuellement opérationnelles :
- la voie chromosphérique CaII K 393.4 nm de bande passante 0.15 nm
- la voie photosphérique dans le continu vert à 530 nm de bande passante 0.5 nm
- la voie chromosphérique Halpha, de bande passante 0.05 nm, est en rénovation

A Nançay, la station comporte une antenne de service, dite antenne multifréquence des flux globaux, avec une dizaine de canaux entre 160 et 450 MHz pour la surveillance de l’activité. Cette antenne fournit un flux intégré sur le disque solaire plusieurs fois par seconde. Les observations du radiohéliographe se font sous forme d’images bidimensionnelles mais à cadence plus modérée, dans la même bande de longueur d’onde (métrique). Le radiohéliographe est un instrument de recherche de pointe ; néanmoins, son apport à la surveillance de l’activité solaire est très importante en raison de son fonctionnement en mode imagerie multi fréquence et systématique.

Coélostat
Coélostat

Le coélostat de Meudon dirige le faisceau de lumière solaire vers le laboratoire où il est analysé par le spectrohéliographe

Héliographe
Héliographe

La monture équatoriale de l’héliographe de Meudon supporte plusieurs lunettes

Radiohéliographe de Nancay
Radiohéliographe de Nancay

Le radiohéliographe de la station de Nançay analyse les ondes métriques du Soleil