Polarimétrie de la couronne solaire

F. Clette, J.-R. Gabryl, P. Cugnon
Département de Physique Solaire, Observatoire Royal de Belgique
avenue Circulaire, 3
1180 Bruxelles

Qu'allons-nous observer ?

Actuellement, malgré le développement des techniques d'observation spatiale, les éclipses totales de Soleil constituent toujours la seule opportunité pour réaliser certains types d'observation de la haute atmopshère solaire. En l'occurrence, l'expérience qui sera réalisée par l'équipe de Physique Solaire de l'ORB exploitera la possibilité de déterminer la densité d'électrons libres, c-à-d le constituant principal du plasma coronal avec les protons, de 1 à 3 rayons solaires au-dessus du limbe. Cette zone, très importante mais mal couverte par les autres techniques, est actuellement considérée comme celle où prend naissance le vent solaire, ce mouvement d'expansion du plasma solaire qui baigne toutes les planètes, y compris la Terre, et interagit avec celles-ci.

La mesure de la densité électronique et des ses inhomogénéités constitue l'une des données fondamentales pour modéliser les processus physiques d'échauffement extrême (plus de 1 million de degrés) et d'accélération du plasma coronal. Un sous-produit de cette analyse sera d'apporter une référence d'étalonnage pour les instruments embarqués dans des sondes spatiales, notamment la mission SOHO à laquelle participe le Département de Physique Solaire (expérience EIT).

Principe de l'expérience

Afin de séparer la lumière diffusée par les électrons libres proprement dits des composantes non-solaires produites par les poussières interplanétaires et par l'atmosphère terrestre, le dispositif optique est équipé d'un filtre polarisant rotatif . L'analyse d'un ensemble d'images faites pour une série d'angles du polariseur permet d'isoler la "vraie" couronne électronique, dont la lumière est polarisée, en rejetant les autres contributions non-polarisées. Le taux de polarisation offre en outre une information partielle sur la répartition en profondeur des électrons, ce qui permet finalement de reconstruire le distribution globale des électrons dans l'espace à trois dimensions.

Une longue histoire

La campagne d'août 1999 s'inscrit dans un programme de recherche à long terme, qui a commencé lors de l'éclipse de 1973 et inclut déjà pas moins de 6 éclipses totales (1973, 1980, 1983, 1991, 1994, 1998), avec un seul échec dû aux nuages en 1976. L'ensemble des images recueillies fournit un aperçu assez unique de l'évolution de la morphologie de la couronne. Celle-ci révèle l'architecture des champs magnétiques solaires et évolue continuellement au cours du cycle d'activité solaire, dont la période s'étale sur 11 ans environ.

Dispositif pour le 11 août 1999

L'expérience de base, qui est restée essentiellement inchangée depuis 1973, utilise une petite lunette photographique équipée d'un filtre polariseur à 3 ou 6 positions indexées. Cette expérience est poursuivie, vu sa simplicité et donc sa fiabilité, et aussi parce qu'elle assure la continuité à long terme avec toutes les autres éclipses depuis le début de ce programme.

Deux stations d'observation seront installées en deux sites éloignés géographiquement (Nord-Est de la France, centre de la Roumanie) afin d'augmenter les chances d'observer la couronne dans un ciel dégagé et aussi d'étudier tout changement dans la couronne durant l'intervalle de temps entre les instants de totalité aux deux sites (30 minutes environ).

Outre l'expérience photographique, un dispositif plus sophistiqué mais utilisant le même procédé de polarimétrie fournira des images numériques de la couronne aux deux stations. Equipés de caméras CCD (matrice en silicium), ces instruments permettront d'accumuler une centaine d'images en seulement deux minutes (la totalité sera brève), soit plus que ce qui a déjà été obtenu avec succès lors des éclipses plus longues de 1991, 1994 et 1998. Ces données, exploitables directement sans traitement photographique intermédiaire, permettront une analyse plus fine et plus précise du rayonnement visible et proche-infrarouge diffusé par la couronne.



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Last updated on 15/02/2000 by CM