Title: Spectres solaires: Codage de la lumire et du son
1Spectres solairesCodage de la lumière et du son
- J.P. Rozelot S. Lefebvre
- Observatoire de la Côte dAzur
- Grasse
- Ecole dOléron 7 au 11 mai 2003
2Des images moins classiques mais avec beaucoup
de physique sous-jacente
3Le spectre de lumière et les fenêtres
atmosphériques
4Chapitre 1 Du spectre EUV au spectre radio
Que nous apprend le spectre de lumière
(éléctromagnétique) ?
5Le spectre solaire sur lensemble des longueurs
donde
g
Radio
Le rayonnement global ne suit pas la loi de
Planck, sauf dans lIR
6De lUV au visible
7Le spectre solaire sur lensemble des longueurs
donde
g
Radio
Le visible (et proche IR) ne sont quune partie
infime du spectre...
8Le spectre visible
Merci M. Fraunhöfer...
9Lanalyse des raies se fait comme en
stellaire - profils --gt température -
disymmétrie --gt turbulence Exemple (qui a posé
problème par le passé) T 1.95 1012 M
(dl/l)2 M 56 (Fe) l 530.3 nm dl 0.08
nm T 2.48 millions de K --gt plus de carte de
température de la couronne au jour le jour
10Les raies de Fraunhöfer
Mesure du champ magnétique leffet Zeeman
- Les forces magnétiques sont responsables de
l activité solaire
Ap.J., 1908
11Latome soumis dans champ B
Ensemble des électrons --gt M ? boussole
magnétique dans B Les états dénergie des e-
--gt dédoublement du niveau excité
3 possibilités la raie initiale est vue sous
forme dun triplet
- l- l0 4.67 10-5 g l0 B
- avec l en cm et B en Gauss
- Mesure du décalage donne intensité B
l0
- Polarisation Si B pointe vers soi, polarisation
circulaire droite - Sens contraire, polarisation
circulaire gauche - B transverse à la ligne de visée, polarisation
linéaire - Mesure à travers des filtres polarisés donne la
direction de B
12Lamateur et le visible Spectro type
Czerny-Turner Atouts simplicité, compacité,
luminosité. Faiceaux bien collimatés. Bien
adapté pour faire des spectrohéliogrammes. Facili
té des réglages (miroirs, réseau, fentes) car
accessibilité. Principe
Fente entrée
Direction du Soleil
Collimateur
Réseau
CCD
Miroir de Chambre
Fente sortie
13Le spectre solaire sur lensemble des longueurs
donde
g
Radio
Radio du sol environ 3 cm à 12 m
14Enfin, en radio...
Une mesure de flux.
15- Lamateur et la radio
- Peu damateur en radio solaire ni coûteux de nos
jours, ni difficile - Principe 1 antenne du commerce de 1m, un
enregistreur de signal, un PC. - Mais observer à 3 cm --gt r 1,22 l/D --gt r
126 minutes darc (4 fois le Soleil) - Antenne de 4 m pour observer le Soleil entier
400 m pour voir des détails. - Interférométrie mesure de linterfrange i ,
aisé en radio. - i proportionnel à l et inversement
proportionnel à B - A 136 MHz, lamateur peut observer assez
facilement le Soleil calme, avec - des sursauts actifs.
- Cette fréquence est utilisée par les
professionnels - (l 2,2 m). Des antennes (type Yagi sont
disponibles - dans le commerce).
16Et maintenant sur lensemble du spectre
17Spectre total de lirradiance solaire sur
lensemble du spectre
- Irradiance solaire radiation solaire intégrée
sur le disque, centrée à une
longueur donde déterminée et intégrée sur un
intervalle Dl - Irradiance totale
- intégrée sur
- lensemble
- du spectre (TSI)
- Constante solaire
- irradiance totale
- ramenée à 1 UA.
Visible
Dl
Longueur donde l
18La constante solaire est variable (dixit déjà
Moreux, P. en 1928 )
19Spectre composite
20Les indicateurs de lactivité solaire
21En conclusion, le découpage par petites tranches
de longueur donde revient à regarder les
pelures successives du Soleil, comme si celui-ci
était un oignon. On arrive même à se focaliser
sur des pépins. En dautres termes,
lobservation découpée en longueur donde du
spectre solaire permet de sonder en altitude
latmosphère solaire, dont la forme est ce
quelle est... Létude du spectre sonore va nous
permettre daller voir lintérieur.
22Chapitre 2 Le spectre sonore
Que nous apprend la propagation des sons dans le
Soleil?
23En étudiant par imagerie doppler la surface du
Soleil, Leighton et al. découvrent en 1960
quelle est animée...
Granules ?
Ce sont des ondes sonores! Ulrich, 1971
24Propagation dune onde à lintérieur du Soleil
Réfraction --gt T
V 0 réfraction
Londe est piégée dans la cavité et senroule
sans fin, mais...
25Si nombre entier, (ici l 7), alors résonance
Et ça vibre en surface
26En sphérique, chaque mode n est caractérisé par
deux nombres l, m
l 0, m 6
l3, m3
l 6, m 0
27Plus il y a de modes, plus cest compliqué, mais
plus on en apprend...
Il faut mesurer lamplitude des oscillations de
surface, réaliser une inversion des données et on
obtient
28Variations de la vitesse du son observée par
rapport à la vitesse théorique
29La rotation différentielle se poursuit en
profondeur
30Lhéliosismologie permet de réaliser une
TOMOGRAPHIE du Soleil
31En conclusion, lobservation des ondes de
surface, à diverses longueur donde (modes),
permet de sonder en profondeur l oignon
solaire.
--gt Létude combinée du spectre électromagnétique
et du spectre sonore montre que la surface libre
du Soleil nest pas homogène.
A contrario, si on est capable dobserver la
surface libre à très haute résolution, on
obtiendra des informations sur la répartition
des masses et des vitesses de rotation. Doù la
nécessité de mesurer les écarts à la sphéricité.
32Chapitre 3 Observer le Soleil et son diamètre
Ou comment aller de lAbbé Picard à PICARD ?
33(No Transcript)
34Lamateur et la mesure du diamètre solaire
La mesure du temps de passage du Soleil au
méridien peut être faite avec une très bonne
précision. Les calculs sont relativement simples
Rapp 15 k t0 (1-a) (d. cos d) en secondes
darc Les tables du bureau des Longitudes
donnent d distance du rayon vecteur d
déclinaison du centre du Soleil a vitesse de
variation de lascension droite k rapport
entre TS et TU Pour chaque jour dobservation,
la mesure de t0 donne Rapp Et lastronome
professionnel est heureux!
35Lauteur de ce cours
Son assistant
Stagiaire
36An attempt to understand...
La vue la plus moderne de notre Soleil
(Exagerated sizes)
37En conclusion générale, Depuis la plus haute
Antiquité, Le Soleil nous donne lumière et
Vie. Dommage que les sons ne se Propagent pas
dans le vide, sinon Nous lentendrions jouer une
ode fantastique...