Le lieu d'observation et les manips

ECLIPSE !

Imagerie

Polarisation

Spectroscopie

Température & Luminosité

Le reste du voyage

Pour observer cette éclipse nous avons opté pour le voyage de 15 jours organisé par Terre d'Aventures qui permettait d'observer le phénomène depuis de Niger tout en le combinant avec une découverte de tout le nord de ce pays (Erg de Bilma, Ténéré, Aïr, le Kaouar, jusqu'au plateau du Djado...).

Nous étions 14 participants* et 6 accompagnateurs, à bord de 4 véhicules de l'agence SVS (Agadez), menés par Tanko, notre guide: un grand merci à eux tous pour nous avoir menés à bon port, dans une excellente ambiance!

*(Anne-Marie & Didier, Marie-Claude & Jean, Marie-Paule & André, Patricia, Bruno, Guillaume, Jean-Dominique, Joseph, Pierre-Loïc, Robert, Sylvain)

Nos accompagnateurs.

Afin d'éviter l'affluence des groupes sur le lieu "stratégique" d'observation de l'éclipse (Bilma), le directeur de l'agence a décidé de mener ses quatre groupes au milieu de Grand Erg de Bilma, loin de toute agglomération.

Ci-dessus la carte de l'IMCCE montrant le trajet de l'éclipse. Notre zone d'observation est le petit cercle rouge.

Nous avons donc navigué durant deux jours pleins à travers les dunes pour atteindre le point choisi.
Souvenir inoubliable d'une expé dans le désert des déserts, où chacun a mis la main à la pâte face aux difficultés, notamment les nombreux ensablements.

La veille du jour J, grâce au bon esprit collectif et surtout aux connaissances et efforts de Tanko et son équipe, nous étions au point voulu, à 6km de la ligne de centralité!

Les manips prévues pour cette éclipse étaient assez simples. La plupart des participants équipés se sont consacrés à de l'imagerie sur numérique ou argentique, à diverses focales. André a réalisé des photos du spectre-éclair de l'atmosphère solaire tandis que je me suis consacré à une petite manip d'imagerie et de polarisation de la couronne et à des relevés de température et luminosité.

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

Il s'agissait ici de réaliser des photos utilisables pour reconstituer une image de la couronne la plus étendue possible (à partir de la surface jusqu'à plusieurs rayons solaires), et également utilisables pour la petite manip de mesure de la polarisation linéaire dans la couronne.

Etant donnée la très grande dynamique de la couronne (très forte variation de luminosité entre les zones proches de la surface solaire et la haute couronne), il est nécessaire de réaliser plusieurs poses, choisies entre 1/4000 sec et 4 secondes.
En outre, l'utilisation du filtre polarisant imposait de répeter la séquence trois fois pour chaque position du filtre polarisant (0°, 60°, 120°). Ce filtre, tourné à la main entre chaque séquence, était placé devant l'objectif et comportait des gratuations tous les 60°.
Afin d'éviter les erreurs possibles dans la précipitation lors de l'éclipse, j'avais préparé une liste des actions successives pour prendre les photos (à l'aide d'une télécommande filaire) et changer les temps de pose en tournant la molette de l'appareil.
L'ensemble des prises de vues a été fait en environ deux minutes conformément aux répétitions, ce qui laissait à nouveau deux minutes pour profiter pleinement du spectacle aux jumelles et à l'oeil nu (condition sine qua non :-)

La liste de commandes, lue pendant l'éclipse simultanément à la prise de vue.
A posteriori, les images à 1/4000 et même 1/1000 auraient pû être sautées (très faible luminosité).
Le 'CLIC' correspondait au relèvement du miroir tandis que le 'CLAC' correspondait au déclenchement. Lue à haute voix elle m'a permis de ne pas perdre le fil des opérations au cours des quatres minutes fatidiques et trépidantes :-)

Le matériel était le suivant:

- Téléobjectif Pentax 300mm f/4, Super-Multi-Coated Takumar, utilisé à f/8 (étant donnée la présence du filtre polarisant, diaphragmant)
- Boitier numérique Canon 350D
- Filtre polarisant linéaire de diamètre 55mm, monté devant l'objectif
- Monture équatoriale Meade EQ-1 et sa motorisation à pile, sur pieds raccourcis et démontables (brevetés A.Rondi :-p )

Ci-dessous, le film reconstitué à partir des images prises juste avant la totalité, suivies de la première séquence sur la couronne (augmentation du temps de pose).

Voir le même film en AVI (DivX - 98Ko)

Voici l'image principale résultant de la combinaison des photos de 1/250 sec. à 1 sec.
Elle a été combinée en utilisant les fonctions spéciales développées dans IRIS, principalement MERGE_HDR, RADIAL_WEIGHT. Cette dernière fonction a permis d'obtenir une représentation de toute la couronne depuis le limbe jusqu'à plus de 4 rayons solaires, en s'affranchissant de l'énorme gradient de luminosité normalement présent.
Cette vue est assez similaire à ce que perçoit un observateur visuel lors d'une éclipse.

La photo suivante résulte de la combinaison de trois photos posées 4 secondes chacune. Toute la couronne entre 0 et 2 rayons solaires au dessus du limbe est complètement surexposée. En revanche on voit les structures de la couronne au delà, et surtout on reconnait les détails de la surface lunaire, éclairée par notre "clair de Terre".
En médaillon une vue de la pleine Lune pour comparaison.

Ci-dessous une vue composite montrant la couronne et la Lune (rehaussée en luminosité et contraste).

Ci-dessous une autre représentation de la couronne faisant ressortir les structures de la couronne. On a également superposé une vue du Soleil prise après l'éclipse. On voit bien la différence de diamètre entre la Lune et le Soleil, qui a permis une totalité assez longue de 4 minutes.

Ci-dessous, un filtre radial fait ressortir les détails de la haute couronne solaire. Le cercle coupé à droite est un reflet interne dû à l'optique.

Même photo que ci-dessus, avec une grille circulaire des distances en rayons solaires. La haute couronne montre des détails perceptibles jusqu'à 5 rayons solaires.

Glissez votre souris sur le tableau ci-dessus afin de voir les similitudes entre l'image de la haute couronne prise au Niger et celle prise (en H-alpha) par l'instrument LASCO C2, à bord de SOHO.

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

Ci-dessous un tableau montrant un extrait des prises de vues (celles à 1/60, 1/15 et 1/4 sec.) pour les trois positions différentes du filtre polarisant (0°, 60°, 120°). On remarque que la couronne n'a pas tout à fait le même aspect selon les positions du filtre.

Sur les trois images ci-dessous, on a mis en évidence la polarisation de la couronne en attribuant une couleur (rouge, vert, bleu) à chacun des rations suivants (afin de s'affranchir de l'effet de gradient de la couronne et de ne conserver que les informations relatives à la polarisation:

- Image rouge = image[0°] / image[60°]
- Image verte = image[0°] / image[120°]
- Image bleue = image[60°] / image[120°]

L'image présentant des zones variant du rouge au vert et au bleu montre donc bien la dépendance de la couronne en fonction de l'angle du filtre polarisant.

Basse couronne (1/60 sec)

Haute couronne (1/4 sec) - la partie proche du limbe n'est pas valide.

Haute couronne (4 sec) - la partie proche du limbe n'est pas valide.

Le logiciel IRIS permet le calcul du taux et de l'angle de polarisation, d'après les trois images prises aux angles 0°, 60°, 120° du filtre polarisant (commandes POLAR et POLAR_CARTO).

Sur les images ci-dessous, l'angle de polarisation est représenté par l'orientation du ségment, tandis que le taux de polarisation est représenté par sa longueur.

Angle et taux de polarisation avec les images à 4 sec (représentation 3)
Les orientations parasites, proches de l'horizontale sont un artefact de représentation.

Angles de polarisation, représentés en fausses couleurs (série à 1/60 sec).
Le petit octogone coloré en bas représente la direction de l'angle de polarisation, toujours tangentiel au limbe.

On remarque bien la forte polarisation de la couronne solaire, découverte justement à la faveur d'une éclipse totale de Soleil par Liais en 1858.
Cette forte polarisation s'explique par la diffusion de la lumière par les électrons de la couronne entièrement ionisée (2 Millions de degrés).
En effet les électrons de la couronne diffusent, en la polarisant, la lumière qu'ils reçoivent de la photosphère. Dans ces conditions, la direction de polarisation est tangentielle. C'est bien ce que l'on observe sur nos résultats avec des angles de polarisation tangentiels au limbe solaire.

Ci-dessous une représentation montrant le taux de polarisation (en %). On remarque que ce taux ne dépasse pas 40%, résultat conforme aux observations professionnelles.
Il est normal que le taux de polarisation plafonne à 40% environ au lieu d'atteindre 100%: en effet le flux reçu par l'observateur est la somme de diverses contributions dont une minorité résulte d'une diffusion sous l'angle le plus favorable de 90°. Cette géométrie résulte d'une part de l'intégration sur la ligne de visée, d'autre par du fait que même un électron Ep situé dans le plan du ciel reçoit un flux excitateur qui n'est pas vraiment directif.

Source doc: "La polarisation de la lumière et l'observation astronomique" de Jean-Louis Leroy ; Editions scientifiques GB - Gordon and Breach; ISBN : 9056991116

Taux de polarisation (en %), d'après les images à 1/4 sec.

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

André réalisait une manip de spectroscopie afin d'obtenir un spectre-éclair de la couronne. Le matériel était volontairement minimaliste: un appareil photo numérique Canon A80 et un réseau diapo de 1200tr/mm.

Deuxième contact: les raies d'émission chromosphériques apparaissent. Un relicat de continum dû a un grain de Bailey traverse tout le spectre.

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

Nous avons également réalisé des mesures de température et de luminosité afin de mettre en évidence des variations lors de l'éclipse.

Les données de température étaient issues d'un petit thermomètre numérique à sonde, placé à l'ombre.
Les données de luminosité étaient issues de la mesure d'une photorésistance avec un ohm-mètre.

Le relevé a été fait d'abord à la main puis enregistré sur une petite clé MP3 autour de la totalité afin de ne pas perdre de temps à des notations sur papier.

ECLIPSE!

Température
& Luminosité

Indiana Jones ne nous en voudra pas de baptiser ce bivouac magique "Le Cirque de la Cité Perdue" ;-) (photo de Didier)

ECLIPSE!

Température
& Luminosité