Projet d'observation des effets induits par l'éclipse totale de Soleil du 11 Août 1999

M.van Ruymbeke, B.Ducarme et A.Somerhausen
Observatoire Royal de Belgique
avenue Circulaire, 3
B-1180 Bruxelles

Introduction

L'Observatoire Royal de Belgique (ORB) participe à l'étude des variations du champ de pesanteur à la surface de la Terre depuis de nombreuses années. A ce titre, les effets perturbant les mesures sont pris en compte en particulier les variations de la pression atmosphérique. La précision atteinte avec les gravimètres modernes devrait permettre de confirmer certains effets induits sur la pression atmosphérique par le passage de l'ombre de la Lune. Ces variations sont aussi susceptibles d'être mises en évidence par un réseau de stations barométriques. Ces deux approches seront mises en oeuvre au cours de l'éclipse du 11 août 1999.

Objectifs scientifiques

Le passage d'une ombre d'environ 120 kilomètres de diamètre se déplaçant à une vitesse d'environ 2.000 km/h perturbe les équilibres atmosphériques. Le refroidissement de la colonne d'air durera 160 minutues entre le premier contact et la fin de l'éclipse. En particulier, l'intervalle de temps pendant lequel l'atténuation de l'intensité lumineuse est de plus de 96% durera environ dix minutes. La totalité de l'éclipse est la partie la plus spectaculaire pour le plus grand nombre d'observateurs qui disposeront d'une obscurité totale durant plus de 2 minutes; les effets qui nous concernent sont d'une durée beaucoup plus longue. La modification des équilibres atmosphériques peut se traduire par des effets immédiats et des effets se prolongeant plus ou moins dans le temps et sensibles à grande distance.

A titre de comparaison, imaginons les suites du passage d'un bateau sur un lac. Autour de celui-ci, les effets de sa présence sont visibles. Bien après son passage, des ondulations se déplacent à la surface de l'eau. La mise en mouvement de l'eau du lac présente des caractéristiques bien particulières. Suivant que le bateau se meut à une vitesse supérieure ou inférieure à l'ondulation, il y aura ou non formation d'une onde de choc. Pour l'éclipse, la vitesse de l'ombre est supersonique et on observera une onde de choc thermique. Les ondes de pression qui peuvent se propager à grande distance seront beaucoup plus lentes sur le trajet de l'éclipse. On établira les corrélations éventuelles entre les variations de l'intensité lumineuse et des effets particuliers (variations de pression, de température, d'humidité relative, de pluviométrie, de la pesanteur ...) présents dans les signaux enregistrés durant l'éclipse par les divers instruments de notre réseau. Nous avons mis au point nos méthodes d'observation durant les éclipses du 11 juillet 1991 au Mexique et du 3 novembre 1994 en Amérique du Sud ( Brésil).

Nos expériences au Mexique et au Brésil

Durant l'éclipse de 1991, un gravimètre de l'Observatoire Royal de Belgique fut installé à l'Université de Mexico où il a permis de détecter un effet de pression anormal sur l'instrument. Cependant, les données météorologiques suffisamment précises pour l'interprétation nous ont fait défaut. En 1994, au Brésil, on a remédié à ce problème par l'installation d'un réseau d'observation installé dans la région de Pato Branco, située dans le Parana au sud du Brésil. A la station centrale, deux gravimètres enregistraient les changements de pesanteur. Les capteurs climatologiques qui complétaient la station consistaient en deux barographes de précision, des capteurs de luminosité, de température et d'humidité. Trois stations réparties dans la région à environ 25 km étaient équipées des même capteurs. Le rythme d'acquisition retenu était d'une mesure chaque minute. La grande dynamique de nos systèmes a permis de détecter des changements faibles des conditions ambiantes. L'expérience acquise au Brésil est la base du projet mis en place pour l'éclipse du 11 août en Europe.

Organisation du projet

Notre projet utilisera les deux approches déjà mentionnées. Les stations gravimétriques seront installées près de la ligne de centralité dans le Nord de la France. Les stations barométriques seront placées à coté des gravimètres et le long de profils perpendiculaires de part et d'autre de cette ligne jusqu'à des distances de 300 km. Les enregistrements couvriront une période de deux mois centrée sur l'éclipse. La répartition des sites d'observation sera fonction du premier objectif scientifique qui est la mise en évidence d'ondes de pression dans l'atmosphère terrestre induites par l'éclipse. Le second objectif sera d'étudier les résidus des signaux gravimétriques et leur corrélation avec les mesures des variations de pression durant les deux mois d'enregistrements et durant l'éclipse. Cela devrait permettre une comparaison des susceptibilités dans ces deux cas de figure. Si ces expériences s'avèrent concluantes, une comparaison sera effectuée sur base des enregistrements des variations de la pesanteur effectuée par des gravimètres cryogéniques installés à Membach, Strasbourg et Vienne.

Description des types de capteurs utilisés

Les conclusions de l'expérience brésilienne ont orienté nos choix. Nous utiliserons des systèmes d'observation originaux développés dans le cadre de projets de la CE.

Les stations comprendront deux compartiments séparés par un tube. La partie inférieure sera enterrée à 50 cm de profondeur afin d'atténuer les effets thermiques pouvant influencer les mesures. Elle comprendra le microbarographe, l'acquisition continue de toutes les données digitisées, la base de temps, un thermomètre à haute résolution et une batterie. La partie supérieure placée à 1,5 m au-dessus du sol, sera équipée de capteurs d'enregistrement de la luminosité, de la température de l'air, de l'humidité, de la pluviosité éventuelle, etc. ... . La collecte des données se fera sur place et elles seront transmises par Internet vers l'Observatoire Royal de Belgique où nous rassemblerons tous les enregistrements. Les étalonnages sont prévus lors de la réalisation des stations avec des contrôles lors des montages et démontages des systèmes.



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Last updated on 15/02/2000 by CM