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Le relevé du nombre de taches solaires

écrit en collaboration avec Tom Randall de l'AAVSO

Appel aux amateurs

Le nombre de taches solaires est évalué quotidiennement par quelques centaines d'amateurs et d'astronomes professionnels sur les six continents.

Leurs mesures déterminent le "Nombre Relatif International de Wolf", le fameux indice RI. Sa valeur permet d'évaluer l'activité solaire. Il est complété par une mesure photographique de la surface tachée et par une mesure du flux radioélectrique à 10.7 cm de longueur d'onde. Les corrélations entre ces données dépassent 97%.

Comment l'amateur peut-il participer au décompte du nombre de Wolf ? 

L'observation des taches solaires est une partie très importante de l'astronomie dont les données intéressent la communauté des astronomes professionnels. Cette activité ne requiert pas l'utilisation d'un télescope sophistiqué; l'observation du Soleil peut déjà s'effectuer avec de petits instruments de 60 mm à 80 mm d'ouverture.

A gauche, ce grand groupe de taches solaires AR 9393 mesurait plus de 160000 km, 13 fois la Terre et était visible à l'oeil nu le 25 mars 2001 vers 10h30 TU. Il est assez similaire au groupe de taches apparu le 21 septembre 2000 et présenté dans les pages consacrées au Soleil en lumière blanche. Tous deux étaient de classe Fkc. Cette image ci est un compositage de 32 images prises par Johannes Schedler au foyer d'une lunette apochromatique de 100 mm f/9 équipée d'une webcam Philips ToUCam (mode vidéo 388x291). A droite, une image réalisée le 27 mars 2001 à 14h30 CST (18h30 TU) par Mark Jenkins avec un télescope TMB de 105mm f/6 sur monture Giro2 Deluxe équipé d'un filtre objectif Baader en Mylar, d'un oculaire de 31 mm Tele Vue Nagler 5 et d'une caméra digitale Nikon CoolPix 990 (auto mode, 1/394 sec, f/8.5).

Ainsi que nous l'avons expliqué à propos des filtres solaires, un télescope de grand diamètre est inutile pour observer le Soleil. Le principal problème est la CHALEUR. Le Soleil génère un phénomène de convection thermique dans notre atmosphère qui affecte l'indice de réfraction de l'air et génère des trains d'ondes d'aberrations qui limitent la résolution pratique aux alentours de 1". L'avantage revient ici aux lunettes astronomiques qui sont quatre fois moins sensibles aux déformations thermiques ou mécaniques que les télescopes à miroir.

Vient ensuite le choix de la longueur d'onde. L'observation visuelle est bien sûr la plus accessible et ne requiert qu'une installation bon marché. Observé en lumière blanche la surface solaire présente de nombreux détails : les taches sombres, la granulation, les facules et occasionnellement des éruptions en lumière blanche.

Le choix du filtre solaire est très important et plus d'un débutant ont été mal conseillés par des vendeurs incompétents. Il faut savoir que la lumière solaire concentrée dans un oculaire enflamme n'importe quel objet en l'espace de quelques secondes. N'observer donc JAMAIS le Soleil sans protection car une curiosité maladroite d'une fraction de seconde peut vous blesser pour le restant de votre vie...

Le filtre solaire objectif, pleine ouverture ou hors axe de Thousand Oaks Optical.

Porter votre choix sur un filtre solaire objectif et rejeter les filtres solaires à visser sur les oculaires qui risquent d'éclater sous la chaleur. De nombreuses compagnies vendent des filtres objectifs de qualité. Le filtre le plus apprécié est celui proposé par Thousand Oaks Optical, un filtre solaire en verre métallisé de type 2+ donnant une image légèrement orangée du Soleil. Un filtre de 130 mm de diamètre coûte environ 100 plus frais). Si vous en prenez soin vous le conserverez toute votre vie. Une solution plus économique mais moins durable consiste à utiliser un filtre Mylar ou une feuille AstroSolar Baader (compter 25 pour une feuille A4).

Méthode d'observation 

Tom Randall est coordinateur de la division solaire de l'AAVSO. Il nous précise que devenir un bon observateur solaire prend du temps. Il ne faut par s'inquiéter si le nombre de Wolf que vous relevez est différent de celui des autres observateurs. C'est normal. Le nombre RI final qui figure dans les rapports est le résultat moyenné des données relevées par de nombreux observateurs. Un même jour une personne peut compter 5 groupes et 15 taches alors qu'une autre personne ne discernera que 4 groupes et 10 taches, etc. Cette mesure dépend beaucoup de l'expérience de l'observateur, des conditions d'observation (le "seeing"), du télescope, etc.

Logiciel à télécharger : Helio Viewer

La méthode préconisée par Tom Randall consiste à effectuer un balayage très lent et de regarder précisément le disque solaire. Prenez votre temps ! Quelques unes des techniques utilisées pour l'observation de nuit peuvent s'appliquer à l'observation du Soleil. La vision avertée vous aidera quelquefois ; porter votre regard sur le côté pour observer un détail situé dans l'axe afin que la lumière vienne frapper les zones plus sensibles de votre rétine afin de révéler les plus petits détails.

Les associations ne vous demandent pas de réaliser des dessins du Soleil quotidiennement mais cela peut être intéressant pour vos propres archives. A vous de juger. Ces dessins ne doivent pas non plus être des chef-d'oeuvres. Vous pouvez dessiner un cadre, placer une marque à l'endroit du groupe de taches et écrire à côté le nombre de taches détecté. les plus habiles dessineront les groupes et les taches et représenteront la pénombre. Vous êtes totalement libre. 

Si vous observez le Soleil durant quelques jours il sera intéressant de faire défiler vos images en séquence pour observer le groupe de taches évoluer à travers le disque du Soleil. Cela vous montrera non seulement la direction des taches mais également l'angle d'inclinaison du Soleil. Les pôles du Soleil se déplacent en effet au cours de l'année et oscillent dans un mouvement de va et vient par rapport à la Terre, à l'image d'une toupie vacillant.

Consultez les dessins des taches solaires réalisés à la

Tour Solaire de 50m du Mt Wilson

A propos du Nombre Relatif International

Les observateurs solaires doivent établir une mesure brute du nombre "R" pour chaque jour d'observation et envoyer mensuellement leurs relevés aux associations spécialisés.

A lire : The short history of the Smoothed Sunspot Number (sur ce site)

Le nombre de Wolf

Le nombre de Wolf (W) ou Nombre Relatif International (RI) est un nombre sans dimension qui détermine le nombre de taches et varie entre 0 et 200 unités environ pour chaque mois de l’année :

W = k ( 10g + f )

avec f : le nombre total de taches distinctes

       g : le nombre de groupes de taches

       k : un coefficient de proportionnalité, fonction de la

             puissance de l'instrument utilisé, de l'observateur

             et du lieu d'observation.

Exemple : vous observez 5 groupes de taches totalisant 20 taches individuelles présentant une ombre :

RI = 10x5 + 20 = 70.

La seule condition exigée des obdervateurs est de respecter la configuration et la même méthode de travail tout au long de la période de mesure afin que les données soient homogènes. Toute déviation provoquerait un effet indésirable et très significatif sur la valeur du facteur "K" introduit dans la formule, phénomène d'autant plus gênant  que les observateurs ayant un facteur K élevé ont un poids supérieur aux autres dans le calcul final du nombre de taches.

Tous les observateurs peuvent adhérer à l'un des sites listés ci-dessous ou même  l'AAVSO. Si cette discipline vous intéresse, vous recevrez un code d'identification qui permettra de suivre vos contributions au fil des mois. Ce code doit également figurer dans toute correspondance et rapport transmis à l'association.

Pour vous aider à estimer la dimension des groupes de taches solaires, l'AAVSO propose sur son site plusieurs programmes parmi lesquels Spotplot de Joseph Lawrence qui imprime un gabarit de Stonyhurst. Vous y trouverez également un programme dénommé Sunkey, écrit par Grant Foster pour les environnements Windows 32-bits qui formate vos données afin qu'elles soient plus facilement exploitables par les responsables de la section solaire de l'AAVSO.

Tom Randall nous rappelle que le décompte des taches solaires s'effectue en général à un grossissement proche de 64x, ce qui correspond grosso modo à un oculaire de 11 à 20 mm de focale pour un instrument de focale comprise entre 700 et 1250 mm. Les grossissement élevés (150-250x) ne sont pas recommandés car à l'instar des objets du ciel profond l'augmentation de la puissance vous fait perdre des détails et les plus petites taches disparaissent. Mais libre à vous une fois le relevé terminé d'examiner la granulation de la surface solaire de près !

Balayer le disque très lentement en faisant attention aux bords du limbe. Balayer le disque 3 à 4 fois parce que vous pouvez facilement passer sur des taches minuscules. L'une des raisons tient aux conditions atmosphériques qui peuvent changer brutalement mais aussi à de petits mouvements turbulents qui font disparaître temporairement une ou plusieurs taches. Vous serez surpris du nombre de taches que vous allez retrouver lors de votre 2eme ou 3eme passage !

Un point important est de ne pas comptabiliser les taches qui n'ont pas d'ombre. Une tache solaire doit avoir une ombre sinon il s'agit d'une "tache voilée" ou plus simplement d'un pore.

Une des tâches un peu plus difficile est la détermination des groupes. Ceci fait appel à un jugement personnel que vous apprendrez à maîtriser à mesure que vous acquérez de l'expérience. Si par exemple vous pensez qu'il y a un lien entre deux groupes et qu'ils sont réellement proches l'un de l'autre, vous pouvez le compter comme un seul groupe plutôt que deux. Ne vous tracassez pas trop à ce sujet, la technique vous paraîtra plus facile avec l'expérience. A ce sujet l'AAVSO a publié un excellent article sur le comptage des groupes de taches solaires dans son "Solar Bulletin" du mois d'août 2000.

Pour plus d'informations

AAVSO Solar section (USA)

ALPO Solar section (USA)

Solar Observing (Peter Meadows)

GFOES (France)

Franky Dubois's Sun pages (Belgique)

CV-Helios Network (Norvège).

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