mise à jour le 12
Mai 2006
"LE SOLEIL
DANS TOUS SES ÉTATS"
Organisée
l'Association Planète Sciences Ile de France
et l'Association "Les
enfants des étoiles"
À St Pierre du
Perray (Essonne)
Présentée par
Gilles Dawidowicz
Le 10 Juin 2006 à 19H30
Photos : JPM.pour
l'ambiance Les photos en haute définition sont disponibles sur simple demande
pour ceux qui le souhaitent
Les photos des slides sont de la présentation des auteurs.
Voir les crédits
des autres photos
BREF COMPTE RENDU
À l'occasion du 3ème
Festiciel Île de France, une soirée exceptionnelle nous est proposée sur le
Soleil à la Mairie de Saint Pierre du Perry en Essonne.
Soirée animée par Gilles
Dawidowicz, le programme est alléchant et concerne le Soleil sous tous ses
aspects.
PLAN DE LA SOIRÉE : (accès direct
par clic sinon dérouler les pages).
D'où
vient l'énergie du Soleil par M
Maksimovic
Les manifestations du Soleil depuis la
Terre par G Dawidowicz.
Construction
d'un coronographe amateur par "Les enfants du Soleil".
Le vent
solaire et les interactions Terre/Soleil par M Maksimovic
Quelques
références Internet sur le Soleil et phénomènes solaires.
INTRODUCTION PAR PIERRE
FRANÇOIS MOURIAUX (PIF) DE PLANÈTE SCIENCES.
Il nous présente les deux
gagnants du concours Space camp
International qui vont avoir droit d'aller passer une semaine à Huntsville
(Alabama, USA) au camp d'entraînement des astronautes de la NASA.
Deux jeunes viennent d'être retenus pour composer la délégation
française : Christelle Longo et Paul Mouginot. Ils ont été sélectionnés
dans le cadre d'un concours proposé par le CNES et l'association Planète
Sciences en début d'année. Ils pratiquent l'anglais et ont réalisé un dossier
original en réponse à la question : Voyageurs dans la banlieue de la
Terre, pourquoi ?
Accompagnés par un représentant
de Planète Sciences (qui participera à une rencontre internationale
d'enseignants organisée en parallèle), Christelle et Paul vont suivre une
semaine durant (et en anglais) un stage d'initiation au métier d'astronaute au
Space Camp et effectuer des visites de l'US Space & Rocket Center de
Huntsville. Le séjour se tiendra du 22 au 29 juillet prochain.
Leur hébergement sera
complètement pris en charge par l'US Space Camp tandis que leur voyage depuis
Paris est offert par le CNES et Snecma.
Pif leur remet ce soir leur
diplôme.
Bravo à eux.
D'OÙ VIENT L'ÉNERGIE DU SOLEIL?
C'est à cette question que doit
répondre Milan Maksimovic du LESIA (Laboratoire d'Études Spatiales et
d'Instrumentation en Astrophysique) de l'Observatoire de Paris–Meudon.
Notre Soleil est un étoile parmi
d'autres, relativement moyenne et dont l'activité varie au cours du temps.
Quelques informations techniques
sur le Soleil:
La photosphère (c'est ce que l'on
voit) est à 6000K, le rayon du Soleil fait 109 fois le rayons terrestre et sa
mass est 333.000 fois la masse terrestre.
Une bonne question : quelle
quantité d'énergie le Soleil émet il?
Pour cela Milan nous propose une
expérience simple à réaliser.
Essayons de voir combien de temps il faut à un bidon noir rempli de 10l
d'eau pour que, exposé aux rayons du Soleil qui est à son zénith, sa
température s'élève de disons 10°C.
Résultat : approximativement 10
minutes. (c'est bien entendu une valeur moyenne).
Qu'est ce que cela veut dire?
Étant donné qu'une calorie (attention ce n'est pas
la calorie de l'alimentation qui, elle vaut 1000 fois plus, ou grande calorie
comme on disait) représente par définition la quantité de chaleur nécessaire
pour élever la température de un gramme d'eau de un degré, notre bidon à reçu :
100.000 calories.
Or l'unité d'énergie n'est plus
la calorie mais le Joule et
une calorie vaut 4,18J, notre bison a reçu approx 400.000J en 5 minutes (300
secondes ) soit un débit moyen de approx. 1300 J/sec, mais les J/s ce sont des
unités de puissance ce sont des Watts (revoir les programmes de seconde pour
ceux qui ont oublié!!) donc on peut dire que le bidon a reçu 1300W/m2.
Chiffre pas très éloigné du vrai
chiffre :
La Terre reçoit du Soleil 1400
W/m2
C'est ce qu'on appelle la Constante Solaire
(solar constant en anglais).
Mais le Soleil émet cette énergie
sur toute la sphère de rayon Terre-Soleil (Unité Astronomique) d'où l'énergie
totale émise sur cette sphère de surface 4PR2 est :
Énergie émise par le Soleil au
niveau de la Terre : 4 1026 W
Chiffre énorme bien entendu, et
sil devait correspondre à une combustion d'hydrocarbure (comme on pouvait le
penser au XIXème siècle) cela donnerait
après calcul une combustion qui devrait
durer seulement 10.000ans, or on sait (et on savait à cette époque) que le
Soleil était beaucoup plus vieux que cela, d'où la question irrésolue pendant
longtemps : d'où vient l'énergie du Soleil.
On ne le sut que au début du
XXème siècle, c'est Albert qui a la solution :
C'est l'énergie colossale enfouie
à l'intérieur de la matière, car matière et énergie sont les deux faces d'une
même carte.
Comparons :
1kg de gaz (butane par exemple)
produit par combustion une énergie de 4 107 J
1kg de ce gaz dont la totalité de
sa matière est transformée en énergie produit : 9 1019 J
Cette énergie permettrait au
Soleil si il était entièrement converti, par exemple de vivre 50.000 milliards
d'années.!!
Tout est dit!!!
Cette énergie provient dans le
Soleil en fait de la fusion de l'Hydrogène en Hélium, la différence de masse
fournissant cette énergie.
Voir pour plus de détail
l'article spécial sur
la Fusion et ITER
de la semaine dernière.
La structure interne du Soleil
correspond en gros à 3 zones :
·
Le noyau interne à 15 millions de degrés où
l'Hydrogène est transformé en Hélium (Fusion)
·
La zone radiative, très dense, si dense que
les photons vont mettre près d'un million d'années à sortir de celle-ci
·
La zone convective évacue la chaleur vers
l'extérieur, c'est analogue aux mouvements de convection dans une casserole
d'eau bouillante, la partie supérieure (la peau!) de cette zone est la
photosphère à 6000K
C'est cette machine qui nous
donne la vie et la chaleur mais émet aussi des radiations dangereuses que nous
étudierons un peu plus tard.
CE QUE L'ON PEUT VOIR
DES MANIFESTATIONS DU SOLEIL DEPUIS LA TERRE.
C'est notre ami Gilles qui nous
présente cette partie là.
On commence par les précautions
d'usage, bien entendu, NE JAMAIS REGARDER DIRECTEMENT LE SOLEIL, cela peut vous
rendre aveugle.
Pourquoi? notre rétine ne possède
pas de capteurs nerveux pouvant signaler une quelconque douleur, donc quand on
remarque quelque chose, il est trop tard.
Cette précaution est valable
aussi les jours d'éclipses, il ne faut jamais réutiliser les lunettes en mylar
métallisé, car la pellicule de protection est tellement faible qu'elle s'abîme
très facilement, bien entendu pas de vieilles radios ou de verre noirci à la
bougie, à proscrire.
Le mieux c'est le verre de
soudeur qui est proposé par beaucoup d'organisation lors des éclipses.
Une visualisation par projection
sur le sol ou sur un carton est sans risque et conviviale en plus.
LES COUCHERS DE SOLEIL.
Gilles nous passe une belle
collection de couchers de Soleil pris en Île de France, et notamment lorsque
l'astre du jour se trouve dans l'alignement de l'Arc de Triomphe à Paris. Cela
arrive deux fois par an et mérite la photo.
C'est le cas de Brice
Castaing qui propose ses photos chez notre ami G Javaux.
Mais la quête du Graal pour l'amateur de coucher de Soleil, c'est le
fameux rayon vert (green
flash en anglais).
Voir la visite virtuelle
de l'exposition de Gilles sur la recherche du rayon vert, dont voici une
des photos.
L'indice de réfraction de l'air
(qui dépend de la longueur d'onde) est légèrement plus grand pour le vert que
pour le rouge.
Résultat : le rayon extrême vert apparaît quelque fois séparé du disque solaire
à cause de l'absorption de la lumière jaune et orange par la vapeur d'eau et
l'ozone atmosphérique.
A Corbeil-Essonnes en décembre
2001 (91).
Objectif de 1000 mm à f/10 sur film 200 ASA Fujicolor
(Photo G Dawidowicz)
Ce rayon vert correspond à la
séparation des différentes couleurs de l'arc en ciel qui disparaissent les unes
après les autres au moment du coucher (inverse au lever), en fait cela devrait
être le bleu, mais cette couleur est absorbée par l'atmosphère généralement
très fortement.
Dans certaines occasions, on voit
un rayon bleu et Gilles nous montré une photo de cet événement rarissime.
LES ÉCLIPSES VUES DE LA RÉGION
ÎLE DE FRANCE.
Gilles nous montre diverses
éclipses obtenues depuis la France.
Durant la phase finale de cette
éclipse, un avion est venu troubler le spectacle et nous a ramené quelques
secondes à la réalité.
Éclipse partielle au lever de Soleil le 31 mai 2003 depuis le Morond (Métabief)
dans le Doubs (25).
Objectif de 1000 mm à f/10 sur film 200 ASA Fujicolor (c) Clémence Odot et
Gilles Dawidowicz
Puis Piere François Mouriaux, nous présente des
éclipses inoubliables vues d'orbite terrestre ou d'avion, notamment de ce
Concorde (le 001) en Juin 1973 qui avait suivi l'éclipse pendant 80 minutes, il
était équipé d'appareils
photos spéciaux qui sont exposés (avec ce Concorde) au Musée de l'Air et de
l'Espace.
La photo la plus célèbre est
celle de JP Haigneré de l'éclipse
d'Août 1999 prise de la station MIR.
CONSTRUCTION D'UN CORONOGRAPHE D'AMATEURS PAR LE CLUB "LES ENFANTS
DES ÉTOILES" DE ST PIERRE DU PERRAY.
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|
Philippe Chevrier (à gauche) et
Yves Carluer nous présentent leur bébé. |
Philippe a ouvert le
coronographe et nous montre la partie avant. |
Le coronographe a été
inventé par B Lyot au début des années 1930, cela sert à créer une éclipse de
Soleil artificiellement à l'aide d'un cache qui masque le disque solaire.
Pourquoi? pour ne pas attendre la prochaine éclipse solaire pour étudier la
couronne.
Le principe est en fait tout
bête, la réalisation est plus délicate. (dessin tiré de l'excellent site
de Rondi).
Cette idée simple de masquer le
Soleil par un disque écran n'est pas suffisante, car il y a diffusion de la
lumière autour de cet écran et cela masque les protubérances que l'on veut
étudier; il faut en plus diaphgramer (ce fut la grande idée de Lyot).
La lentille O1 (distance focale
F) reçoit la lumière du Soleil et forme son image à l'endroit du disque; la
lentille O2 donne une image du Soleil masqué au niveau du diaphragme et O3
permet de visualiser cette image. Si l'on souhaite étudier plus profondément
les protubérances, il faut un filtre spécial sensible uniquement à ces raies,
c'est un filtre que l'on appelle H alpha comme
le nome des raies d'Hydrogène, il laisse passer la lumière de 656nm, il est
incorporé après O3 et permet de voir grâce à O'3.
Dans le cas de nos deux amis, la
réalisation correspond à une longueur focale de 1m et un diamètre de disque de
l'ordre de 9mm (il faut plusieurs disques car la distance au Soleil vraie
légèrement au cours de l'année).
Le plus extraordinaire est que ce
disque ne soit pas comme pour la plupart des amateurs fixe sur une vis qui
traverse la lentille mais soit COLLÉ sur la lentille. Le problème étant que ce
disque situé au point focal (effet loupe) chauffe jusqu'à 200°C, la colle
utilisée est une colle professionnelle qui résiste jusqu'à 300°C.
La première lumière eut lieu le
11 Janvier 2003 et nous avons vu quelques réalisations qui ne sont pas bien
rendues avec la photo ci-contre tirée d'une animation.
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Bravo au club les enfants du Soleil pour une telle
réalisation!!
Sur les coronographes ,
un classique à consulter
LE VENT SOLAIRE ET LA RELATION SOLEIL/TERRE.
C'est de nouveau Milan Maksimovic
qui conclue cette soirée spéciale Soleil avec les interactions Soleil-Terre.
Il nous explique d'abord le phénomène des taches solaires, symbole de
l'activité magnétique du Soleil, et qui sont comme de petits aimants sous la
surface du Soleil d'où sortent des lignes de champ.
Ces régions sont un peu plus
froides que les autres, aussi apparaissent elles plus sombres.
Ces taches (sunspots en anglais)
obéissent à un cycle de 11 ans visible sur ce diagramme que l'on appelle
butterfly diagram (papillon)
(Merci au Dr Hathaway qui me l'a
fait parvenir suite à
mon dernier article sur le Soleil dans les Astronews)
On remarque clairement ce cycle
de 11 ans et l'on voit aussi que l'activité solaire (liée au nombre des taches
en coordonnée verticale) n'est pas constante au cours du temps.
Si on augmente l'échelle ; on
remarque la mini période glaciaire qui s'est produite au temps de Louis XIV,
c'est ce que l'on appelle le minimum de Maunders.
Ces taches se déplacent à la
surface du Soleil et migrent vers l'Équateur comme on le voit sur la partie
supérieure du diagramme butterfly.
Il existe une correspondance
directe entre le nombre de taches solaires et le nombre d'aurores dans les
régions polaires.
Comment se produit ce phénomène?
La couronne solaire est beaucoup
plus chaude (million de degré) que la photosphère (6000 degrés); on ne sait
toujours pas bien pourquoi d'ailleurs mais on pense qu'il se produit un
transfert par ondes magnétiques.
La couronne est composée de
plasma qui est un conducteur parfait , elle est tellement chaude qu'elle
s'évapore, et créée le
vent solaire (solar wind en anglais). Il ne faut pas le confondre avec la
pression de radiation des photons (beaucoup plus forte) prévue pour faire
naviguer des voiles solaires dans le futur.
Ce "vent" file à la
vitesse de 400 à 800km/s vers la Terre qu'il atteint en quelques jours.
Il est particulièrement bien
étudié par le satellite SOHO
(NASA+ESA) d'étude du Soleil : voir les références de films plus bas.
Les rafales de
vent solaire peuvent endommager les satellites en orbite et les communications
terrestres. Ces particules s'accumulent dans les ceintures de Van
Allen et provoquent aussi les aurores.
Au niveau du Soleil se produisent aussi des éruptions solaires (flares en
anglais) et des éjections de masses coronales (CME en anglais) qui sont des
bulles de plasma s'échappant de la surface et naviguant dans l'espace à
2000km/s.
Photo : Aurore polaire Nord du 17
Avril 1999 (NASA).
Ainsi s'achève cette soirée
solaire, merci à tous.
Sur les bases de la
physique solaire :
Physique du vent solaire,
présentation par l'IAG de Louvain, très clair.
Structure du Soleil par W
Fondevilla, bien fait.
Sur ce site, les
archives SOLEIL.
Sur les taches solaires
(Sunspots) :
La Physique solaire par le
Marshall Space Flight Center (MSFG), très complet
JC Boulay sur
le Soleil : très clair à voir.
La magnétosphère terrestre
par D Stern, un classique, existe aussi en français.
Sur les phénomènes
atmosphériques et les aurores :
Secrets of the
Polar Aurora par D Stern.
Les Aurores par
wikipedia
Les
couleurs du ciel par JPM
Sur le rayon bleu (Blue flash)
Film sur la
reconnexion magnétique et les aurores mpeg 4MB
Animations sur les
aurores par le GSFC, superbes à choisir parmi divers films.
Choisis dans la
collection des films et vidéos des best of de
SOHO :
SOHO
10 ans dans l'espace : film mpeg de 14MB à voir ou à télécharger. Pot
pourri des meilleures séquences SOHO.
Highlights
from SOHO (les meilleures vues) : film mpeg de 11MB à voir ou à
télécharger. Pot pourri des meilleures séquences SOHO.
Quatre
planètes et les Pléiades vues par SOHO, film mpeg de 11,6MB à voir ou à
télécharger.
Les
taches solaires passent et sont vues par SOHO, film mpeg de 6,3MB à voir ou
à télécharger.
Le
soleil vu par SOHO dans l'extrême ultra violet (EIT), film mpeg de 35MB à
voir ou à télécharger.
Animation
de la formation des taches solaires : film mpeg de 5,9MB à voir ou à
télécharger.
Animation
des éjections de masse coronale (CME) quittant le soleil et pénétrant le
champ magnétique terrestre avec la reconnexion magnétique créant les aurores
polaires, film mpeg de 5,7MB à voir ou
à télécharger.
La
comète Hyakutake vue par SOHO en 1996 , film mpeg de 4,5MB à voir ou à
télécharger.
La
tempête du 14 Juillet 2000 vue par SOHO, un film mpeg de 9,2MB à voir ou à
télécharger; impressionnant.
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin www.planetastronomy.com