Le soleil du jour à Meudon

Le soleil est une étoile de diamètre 1400 000 km et dont la masse vaut 300 000 fois celle de la Terre. Il s'agit d'une sphère de gaz chauds (90 % d'Hydrogène, 10 % d'Hélium, autres éléments en traces) dont la température interne atteint 15 millions de degrés. Le soleil puise son énergie dans les réactions thermonucléaires de fusion et brûle ainsi 4 millions de tonnes d'hydrogène par seconde dans son coeur. La température décroit progressivement vers la surface où elle n'est plus que de 6000 degrés. La structure interne de l'étoile est opaque au rayonnement. Les observations optiques permettent de visualiser l'atmosphère externe, formée de la photosphère et de la chromosphère. La couronne ne se dévoile qu'en haute montagne ou dans l'espace au coronographe. L'atmosphère solaire est en perpétuel changement et soumise à un cycle d'activité de 11 ans correspondant à un cycle magnétique de 22 ans. C'est pourquoi l'astre du jour est observé quotidiennement à Meudon depuis 100 ans dans plusieurs longueurs d'onde qui vont permettre de sonder les différentes couches de son atmosphère en révélant leur activité. Les images monochromatiques sont colorées artificiellement en fausses couleurs. Leur dimension est de 1500 x 1340 pixels; les données originales en format FITS sont obtenues par balayage avec un CCD spectroscopique (200 000 electrons de puits de potentiel, pixels de 20 microns) qui enregistre les profils des raies en tout point du champ sur 14 bits de dynamique.
Image monochromatique dans l'aile bleue de la raie K du CaII (393.4 nm): il s'agit de la photosphère du soleil, fine couche épaisse de seulement 300 km, visible à l'oeil nu et portée à la température de 6000° environ. On y distingue les taches, manifestation des champs magnétiques solaires générés sous la surface dans la zone convective sous jacente, ainsi que les facules brillantes qui les entourent, zones également fortement magnétisées.
Image monochromatique au centre de la raie H alpha de l'Hydrogène (656.3 nm): il d'agit de la chromosphère du soleil, située au dessus de la photosphère et épaisse de 2000 km. Les structure filiformes sont appelées filaments, constitués de matière dense en suspension dans la couronne contre la gravité par des champs magnétiques.
Image monochromatique dans les ailes de la raie H alpha de l'Hydrogène (656.3 nm): les ailes des raies spectrales sont formées plus profondément dans l'atmosphère; ici on découvre la basse chromosphère.
Dopplergramme dans la raie H alpha de l'Hydrogène (656.3 nm): les mouvements de matière dirigés vers la Terre sont en bleu, et ceux à l'opposé en rouge. L'effet Doppler sur les raies permet de calculer la vitesse radiale (vecteur vitesse projeté sur la ligne de visée) de la matière, donc de visualiser les mouvements. Nous utilisons la méthode du bisecteur de largeur 0.5 A sur la raie H alpha déterminée par 5 points en longueur d'onde distants de 0.25 A. Les mouvements mesurés sont de l'ordre de 1 km/s sous forme essentiellement d'oscillations.
Image au centre de la raie K du CaII (393.4 nm): cette raie chromosphérique met particulièrement en évidence les zones magnétisées de la chromosphère (centres actifs).
Dopplergramme dans la raie CaII K (393.4 nm): les mouvements de matière dirigés vers la Terre sont en bleu, et ceux à l'opposé en rouge. Nous utilisons la méthode ici approximative du centre de gravité sur la raie CaII K à partir de 5 points en longueur d'onde distants de 0.15 A. Attention ! En raison de la très grande complexité des profils, et de la forte sensibilité de la raie aux variations de température, les valeurs déterminées dans les régions actives (brillantes) sont incorrectes.
Image des protubérances dans la raie H alpha de l'Hydrogène (656.3 nm): il s'agit d'un cliché mettant en évidence les protubérances au limbe, qui ne sont autres que les filaments lorsqu'ils sont vus sur le disque. Pour éviter la surexposition, l'intensité du disque solaire est atténuée d'un facteur 10 en utilisant une "lune artificielle" composée d'une densité optique de valeur 1.
Image des protubérances dans la raie K du CaII (393.4 nm): ce cliché, comme le précedent, met en évidence les protubérances au limbe, sous un autre aspect.