Les Saisons du Ciel Le transit de Vénus devant le Soleil Le matin du 8 juin 2004 Tel qu'observé de Dorval et de Montréal (Pointe-aux-Trembles) Québec Canada Par des membres du CDADFS # 5e partie # # 1ère partie : Le transit de Vénus devant le Soleil le matin du 8 juin 2004 # 2e partie : Des images # 3e partie : " Les observations de l'effet de la goutte noire. " # 4e partie : Des animations / l' explication du phénomène goutte noire / Un questionnaire # 5e partie : Une explication proposée (la goutte noire) /Une animation # 6e partie :Notre section qui traite des images du satellite TRACE (Transition Region and Coronal Explorer) # Part 6 : Images from satellite TRACE (Transition Region and Coronal Explorer) Anglais # 7e partie A (1 de 2) : Nous avons tenté de reproduire par logiciel la goutte noire !!! # 7e partie B ...(2 de 2) : Les effets détectables de la goutte noire (Isophotes et ...) # 8e partie : Détermination de la fréquence de coupure et de la fonction de transfert de modulation, et du Point spread function (PSF), des télescopes mentionnés dans ce document. # JSRAC colors " The transit of Venus against the Sun on June 8, 2004 " by MICHEL DUVAL, ANDRE GENDRON, GILBERT ST-ONGE AND GILLES GUIGNIER Amateur Astronomy Clubs of Dorval (CDADFS) and Montreal (SAM), RASC # JSRAC couleurs Le transit de Vénus devant le Soleil le matin du 8 juin 2004 par MICHEL DUVAL, ANDRE GENDRON, GILBERT ST-ONGE et GILLES GUIGNIER du club d'astronomie de Dorval CDADFS, et de la SAM (RASC). # 5e partie # EXPLICATION PROPOSÉE POUR LE PHÉNOMÈNE DE LA GOUTTE NOIRE PENDANT LE TRANSIT DE VÉNUS M. Duval, A. Gendron, G. St-Onge et G. Guignier Mai 2005 Par des membres du CDADFS Principalement M. Duval, A. Gendron, G. St-Onge et G. Guignier - Montage, méthodologie et développements de cette section : M. Duval, A. Gendron, G. St-Onge et G. Guignier - Les images sont de : A. Gendron, G. Guignier et TRACE - Vérification des textes : M. Duval et L. Morin Sommaire : - Introduction - Instruments, Traitements d'images et mesures des dimensions - Les halos principaux autour de Vénus et du Soleil - Les halos secondaires de Vénus et du Soleil - La formation de la goutte noire - Explication proposée pour le phénomène de la goutte noire - Figure 1 Photographies non traitées # 17, 20 et 22 de A. Gendron et représentation schématique. - Figure 2 Photographies non traitées # 3, 4, 6 et 9 de G. Guinier et représentation schématique. - Figure 3 Photo prise du satellite Trace, traitée en fausses couleurs. - Figure 4 Photographie # 19 de A. Gendron, traitée par logiciel AIP W4 de Richard Berrey - Figure 5A Photographies # 17 et 18 de A. Gendron, traitées en fausses couleurs.

- Figure 5 Photographies # 19 à 21 de A. Gendron, traitées en fausses couleurs. - Figure 6 Photographies # A, C, E, G, I et L de G. Guignier, traitées en fausses couleurs. - Figure 7 Photographie prise par le satellite TRACE, traitée en fausses couleurs et en détection de bord. - Figure 8 Une animation goutte noire. - Annexe A Les phénomènes qui auraient pu interférer. - Figure A1 Distribution des températures sur les bords du Soleil - Annexe B Analyse de la Figure 7 par G. St-Onge - Annexe C Un tableau de mesures relatives aux halos (H) (par G. St-Onge) - Annexe D : Un tableau d'intensité et de répartition des halos sur une des images de Gilles Guignier (par G. ===========St-Onge) - Annexe E Les halos des images du satellite TRACE - Travaux futurs - Références INTRODUCTION Le phénomène de la goutte noire pendant le transit de Vénus devant le Soleil reste encore aujourd'hui un sujet controversé, autant parmi les astronomes amateurs que professionnels. Certains sont convaincus de l'avoir observé, d'autres estiment qu'il s'agit d'une illusion optique liée à la turbulence de l'air et à la qualité des instruments. Pour tenter d'élucider cette question, G. St-Onge avait demandé aux membres du CDADFS et de la SAM d'observer et de photographier le transit exceptionnel de Vénus devant le Soleil, le 8 juin 2004, à Dorval et Montréal. INSTRUMENTS, TRAITEMENTS D'IMAGES ET MESURE DES DIMENSIONS Les télescopes, systèmes photographiques et accumulations d'images utilisés par A. Gendron et G. Guignier, ainsi que les photographies non traitées obtenues, sont indiqués dans la " 2ième Partie " de ce site.. Parmi les photographies non traitées accumulées par G. Guignier avec la caméra webcam, seulement celles correspondant au meilleur " seeing " ont été conservées, ce qui se traduit par une meilleure résolution des images non traitées. Les photographies non traitées de A. Gendron correspondent à une seule photographie sur pellicule argentique. Les traitements d'images en fausses couleurs ont été effectués par G. St-Onge à l'aide du logiciel PRISM98. Avec ce traitement d'images, différentes couleurs sont attribuées aux différentes densités lumineuses présentes dans les photographies. Quand on regarde ces images traitées en fausses couleurs, il ne faut pas oublier que : -il s'agit de fausses couleurs arbitraires. -les petites différences de couleurs qu'on peut faire ainsi apparaître ne sont en général pas visibles sur les photos non traitées, ou en regardant visuellement à travers les télescopes. -on ne peut comparer les couleurs de différentes séries de photographies entre elles que si elles ont été soumises exactement au même traitement d'image et de couleurs (par exemple, dans la figure 5). Les couleurs dans les photos prises à partir de différents instruments (par exemple, dans les figures 5 et 6) ou prises avec le même instrument mais traitées différemment (par exemple, dans les figures 3 et 7), correspondent à des densités lumineuses différentes, et ne doivent pas être comparées directement. Les dimensions des disques et halos autour de Vénus et du Soleil dans les photographies non traitées et traitées ont été déduites du facteur d'agrandissement des télescopes et des dimensions de la pellicule photo ou des pixels de la caméra utilisés. Pour détecter avec précision les bords apparents de Vénus et du Soleil, A. Gendron et G. St-Onge ont dans certains cas utilisé le logiciel AIP W4 de Richard Berry, l'algorithme de Frei & Chen, et l'outil Pixel Radius. L'incertitude sur les mesures de dimensions est de ± 1 pixel, ce qui correspond respectivement à ± 1,4, ± 0,4 et ± 0,3 secondes d'arc dans les photographies de A. Gendron, G. Guignier et TRACE. Le diamètre réel de Vénus le 8 juin 2004 était de 58,2 secondes d'arc, selon le Observer's Handbook de 2004. La cause probable des halos est la résolution optique des télescopes, qui n'est jamais parfaite, même dans le cas des télescopes professionnels. Une façon de quantifier cette résolution est de mesurer le " point spread function (PSF " ou le " modulation transfer function (MTF) " des télescopes. Cette mesure a été effectuée par A. Gendron et G. ST-Onge, et est décrite en détail à la section # 8 de ce site. Les résultats de la mesure de MTF sont résumés au Tableau 1. Tableau 1 : Résolution des télescopes de 11 et 8 pouces Télescope, En pouces Auteurs Fréquence de coupure, en lignes/mm Taille de la tache floue, en secondes d'arc 11 A.Gendron 9 ~ 8,2 8 G.Guignier 53 ~ 1,9 A. Gendron a pu montrer en outre que la résolution du télescope de 8 pouces était limitée principalement par la taille et la disposition des pixels de la caméra, et que la mauvaise résolution du télescope de 11 pouces était due à un problème de collimation. Le PSF du télescope de 8 pouces a également été mesuré par G. St-Onge, en utilisant des images de l'étoile " double-double " Epsilon Lyrae prises avec ce télescope, et les logiciels MIPS et PRISM. Les détails des mesures et calculs effectués sont disponibles à la section # 8 de ce site. Le PSF du télescope a été évalué à ~ 1,75 secondes d'arc, ce qui est en bon accord avec la mesure de MTF indiquée au Tableau 1. LES HALOS PRINCIPAUX AUTOUR DE VÉNUS ET DU SOLEIL Les photos non traitées # 17, 20 et 22 de André Gendron, et # 3, 4, 6 et 9 de Gilles Guinier, prises pendant le transit de Vénus à Dorval, sont présentées dans les figures 1 et 2. Une photo prise de l'espace par le satellite TRACE est présentée dans la figure 3 à titre de comparaison, avec l'autorisation de son auteur Mr.J. Pasachoff (photo extraite du site : http://nicmosis.as.arizona.edu:8000/eclipse_ web/ transit_04/trace/tov_trace.html) Dans ces photographies, on peut observer des halos autour de Vénus et du Soleil. Ces halos ont été représentés de façon schématique par M. Duval dans les figures 1-2 à côté des photos. Les dessins dans les figures 1-2 sont schématiques mais reproduisent assez fidèlement les photographies. Les caractéristiques de ces halos sont indiquées au tableau 2 : Tableau 2 : Les halos principaux autour de Vénus et du Soleil  Auteur Télescope, en pouces Photo Couleur des halos Largeur des halos autour de Vénus, en secondes d'arc A. Gendron 11 pellicule rouge ~ 7 G. Guignier 8 webcam gris ~ 2 Satellite TRACE 12 CCD bleu (fausse couleur) < 1

On peut voir que la largeur des halos est très proche de celle correspondant à la résolution des télescopes, déduite des mesures de MTF et PSF du Tableau 1 (~ 8,2 et 1,9 secondes d'arc, respectivement). Il apparaît donc raisonnable de penser que les halos sont dus principalement à la résolution des télescopes. Des halos plus petits sont observés avec le télescope du satellite TRACE, qui a une résolution optique supérieure et est situé dans l'espace, à l'extérieur de l'atmosphère et donc sans effet de " seeing ". Les halos apparaissent à l'interface entre les parties très lumineuses et très sombres des images. Le premier point à clarifier était de savoir si ces halos sont situés au dessus du disque lumineux du Soleil, au dessus du disque noir de Vénus et du ciel noir environnant, ou entre les deux. Pour démontrer hors de tout doute la position du halo de Vénus, M. Duval a demandé de mesurer le diamètre de Vénus dans les photographies, avec et sans le halo. Le diamètre intérieur de Vénus (le disque intérieur noir seul) a ainsi été évalué par A. Gendron dans ses images non traitées à ~ 43 secondes d'arc, et le diamètre extérieur (disque intérieur noir + le halo) à ~ 57,6 secondes d'arc. Un calcul similaire a été effectué par G. St-Onge sur les photographies non traitées de G. Guinier. Le diamètre intérieur de Vénus (sans le halo) a été évalué à ~ 55 secondes d'arc, et le diamètre extérieur (avec le halo) à ~ 58 secondes d'arc (~ 100 pixels). Il a également évalué le diamètre extérieur de Vénus dans les photos prises par Trace à ~ 58 secondes d'arc pour 121 pixels (en format 8 bits), et ~ 116 pixels (en format FITS). Comme le diamètre réel de Vénus, le 8 juin 2004, était de 58,2 secondes d'arc (selon les almanachs astronomiques), on a pu en déduire que les halos de Vénus, dans les photographies non traitées, sont situés au dessus du disque réel de Vénus, et non à l'extérieur. Par extension, la même conclusion s'applique très probablement aux halos autour du disque du Soleil, qui doivent se trouver au dessus du ciel noir environnant, et non pas au dessus du disque réel du Soleil. Comme cela a été mentionné plus haut, ces halos sont dus à la résolution optique des télescopes. Ils sont caractérisés par une perte de contraste et une réduction des tons de noir à l'interface entre les parties brillantes et les parties noires de Vénus et du Soleil. Ainsi, les bords de Vénus et du Soleil ne deviennent pas noirs immédiatement aux interfaces, mais de façon graduelle. En résumé, le halo autour de Vénus dans les photographies non traitées se situe au dessus du disque réel de Vénus, et le halo du Soleil au dessus du ciel. Comme cela est indiqué dans les représentations schématiques de M. Duval dans les Figures 1-2, il en résulte que : - le disque réel de Vénus dans les photos non traitées est plus grand que le disque noir apparent (intérieur) de Vénus (plus précisément, il est égal au disque apparent PLUS le halo intérieur). - le disque réel du Soleil dans les photos non traitées est plus petit que le disque lumineux apparent du Soleil (plus précisément, il est égal au disque apparent MOINS le halo extérieur). LES HALOS SECONDAIRES DE VÉNUS ET DU SOLEIL Des traitements d'images ont été effectués par G. St-Onge pour détecter des différences plus subtiles de densités lumineuses, qui ne sont pas visibles dans les photos non traitées. Les photographies # 17 à 21 de A. Gendron, traitées en fausses couleurs par G. St-Onge sont indiquées à la figure 5. Les photographies # A à L de G. Guinier (prises de 6h03 :08 à 6h 04 :58, HAE) et traitées en fausses couleurs par G. St-Onge, sont indiquées à la figure 6 (les images intermédiaires et l'image M de G. Guignier sont à la " Partie 7B "). Sur les photos non traitées de A. Gendron (figure 1), on ne voit qu'un seul halo (rouge) autour de Vénus. On a vu plus haut que ce halo était situé au dessus du disque de Vénus. Le traitement d'images effectué par G. St-Onge (figure 5) fait apparaître un deuxième halo autour de Vénus (en jaune) en plus du halo principal (en bleu et vert). Ce deuxième halo jaune autour de Vénus a été évalué par A. Gendron à environ 66 secondes d'arc. Il se situe donc à l'extérieur du disque de Vénus. Le halo vert autour de Vénus est à 57,6 secondes d'arc, et correspond donc à peu près au bord du disque réel de Vénus. Un deuxième halo jaune apparaît également autour du Soleil. Par analogie, ce halo jaune autour du Soleil se situe probablement à l'intérieur du disque du Soleil, alors que le halo vert autour du Soleil correspond probablement au bord du disque réel du Soleil. Voir (G) et (H ) ==== Sur la photo traitée # 17 de la figure 5, au point de contact entre Vénus et le Soleil, on constate en outre une légère déformation des halos bleu-vert du Soleil et de Vénus, qui semblent être " attirés " l'un par l'autre. Cette déformation est encore plus accentuée dans la photo traitée # 18, avec la formation d'un " pont " vert assimilable à un effet de faible goutte noire. Dans les photos de G. Guinier traitées par G. St-Onge (figure 6), un deuxième halo vert se forme également autour de Vénus, avec un diamètre extérieur de ~ 58 secondes d'arc. Les diamètres extérieurs du halo bleu et du disque noir sont respectivement à ~ 55 et ~ 50 secondes d'arc. Le disque réel de Vénus est donc situé à peu près sur l'extérieur du halo vert. Par analogie, le disque réel du Soleil est probablement plus petit que le halo bleu autour du Soleil, et situé dans le premier halo vert autour du Soleil. Cela signifie que le " vrai " contact III entre le disque réel de Vénus et le disque réel du Soleil correspond à peu près à l'image # C dans la figure 6, et que dans l'image # E une petite partie du disque réel de Vénus est déjà au dessus du ciel, contrairement aux apparences. Dans les photos # C à G, on peut observer une petite déformation des halos bleus autour de Vénus et du Soleil, comme dans les photos # 17 et 18 de la figure 5. Un deuxième traitement en fausses couleurs plus poussé, effectué par G. St-Onge sur les photos de G. Guignier, révèle 4 nouveaux halos autour de Vénus au lieu de 2, et 4 halos autour du Soleil au lieu de 1. Les intensités lumineuses et les largeurs de ces halos supplémentaires sont indiquées au tableau 3. Les intensités lumineuses sont en unités arbitraires sur une échelle de 256 à 0 (248 au centre du Soleil, 200 pour le Soleil près de Vénus mais loin des halos, 50 pour le ciel loin des halos, 60 à 65 pour le disque noir intérieur de Vénus près du halo bleu). Les halos bleu à rouge du tableau 2 correspondent aux halos bleu et vert de la figure 6. Tableau 3 : Halos supplémentaires autour de Vénus et du Soleil dans les photographies de G. Guignier après un second traitement en fausses couleurs plus poussé par G. St-Onge Halos Autour de Vénus Autour du Soleil Fausses couleurs Intensité ~ Largeur Intensité ~ Largeur bleu 70-81 1.2 63-79 1.2 vert 89-104 1.2 86-114 1.2 jaune 123 0.6 123-138 0.6 rouge 147-177 1.2 >144 1.7 Largeur en secondes d'arc

Dans les photos de TRACE traitées en fausses couleurs par G. St-Onge (figure 7A), le diamètre du disque intérieur rouge de Vénus est de 121 pixels ou ~ 58 secondes d'arc, et correspond par conséquent au disque réel de Vénus. Le diamètre extérieur du halo jaune/vert dans la figure 7A (autour du disque rouge de Vénus) est de 122,5 pixels ou ~ 59 secondes d'arc, et se situe par conséquent à l'extérieur du disque réel de Vénus. Son intensité est entre 59 et 179 (sur une échelle de 200 pour le Soleil et 0 pour le ciel). Dans la photographie traitée pour détecter le bord de Vénus (figure 7B), les diamètres extérieurs et intérieurs du cercle blanc sont respectivement de 124 et 122 pixels, ce qui veut dire que le cercle blanc est à l'extérieur du halo jaune de Vénus de la figure 7A. Une simulation effectuée par G. St-Onge (figure 8) indique l'influence de ce deuxième halo sur le phénomène de la goutte noire.

LA FORMATION DE LA GOUTTE NOIRE La formation d'une " goutte noire " est très évidente sur les photos non traitées (figures 1-2) et traitées (figures 5-6) de A. Gendron et G. Guignier. En tenant compte de la position réelle des halos dans ces photos non traitées, il apparaît que la goutte noire commence à se former juste après le contact du disque réel de Vénus avec le disque réel du Soleil, qui correspond au " vrai " contact III (voir la représentation schématique de M. Duval aux figures 1-2). Dans les photos traitées en fausses couleurs # 17 et 18 de A. Gendron à la figure 5, on observe une déformation des halos bleus-verts et bleus, et des halos bleus dans les photos traitées # C à G de G. Guinier à la figure 6. Un examen plus précis des images de la figure 6 indique que le vrai contact III se produit à peu près à l'image # C, et que les déformations des halos commencent à se produire juste après le vrai contact III. Ceci est confirmé par les déformations des isophotes mesurées par G. St-Onge dans ces photographies (voir " Partie 7B "). Dans le cas des images traitées de A. Gendron, le vrai contact III se situe ainsi légèrement avant l'image # 17. Un faible " pont " plus sombre, qu'on peut assimiler à un effet de goutte noire, se produit dès que le vrai contact III a été atteint et que les déformations des halos commencent à se produire. Visuellement, l'effet de goutte noire ne devient bien visible qu'un peu plus tard (20 à 30 secondes plus tard), dans les photographies et dans les télescopes. La goutte noire est encore plus évidente et facile à observer quand le disque réel de Vénus arrive en contact avec le disque apparent du Soleil, ou le dépasse (par exemple dans les photos # 22 de A. Gendron et # 6 de G. Guignier). Mais il s'agit là de " faux " contacts III, le vrai contact ayant déjà été dépassé et le phénomène de la goutte noire ayant déjà commencé. La goutte noire étant plus facile à observer à ces faux contacts III, ceci explique peut-être pourquoi les astronomes amateurs et les revues d'astronomie mentionnent, à tort, que la goutte noire se forme AVANT le contact III. En réalité, elle commence à se former APRÈS le vrai contact III. La goutte noire est également plus facile à observer quand les halos sont plus larges (par exemple, dans la figure 1 que dans la figure 2). Avec des instruments de très haute résolution et faible diffraction, la goutte noire est plus difficile à observer. Néanmoins, même dans la figure 3, prise par le satellite TRACE, on peut voir nettement la formation d'un " pont " ou goutte bleue (en fausse couleur) quand les deux halos bleus autour de Vénus et du Soleil se rejoignent.

EXPLICATION PROPOSÉE POUR LE PHÉNOMÈNE DE LA GOUTTE NOIRE À partir de ces observations, M. Duval a proposé l'explication suivante pour le phénomène de la goutte noire tel qu'on peut l'observer visuellement et dans les photographies non traitées: Quand le disque réel de Vénus vient en contact avec le disque réel du Soleil (vrai contact III), il vient obstruer partiellement, puis complètement, le halo autour du Soleil, les deux halos autour de Vénus et du soleil viennent également en contact. Il se produit alors une perte de contraste entre les deux halos, qui ne peuvent plus être distingués l'un de l'autre (A. Gendron) Il en résulte la formation d'un pont plus sombre apparent entre Vénus et le ciel. Puis, quand le disque réel de Vénus dépasse le disque le disque réel du Soleil, il vient obstruer partiellement, puis complètement, le halo autour du Soleil et le halo situé à l'intérieur de Vénus. À ces endroits, le halo extérieur du Soleil disparaît parce que le disque réel du Soleil n'est plus en contact direct avec le fond du ciel. Et le halo intérieur de Vénus disparaît parce que cette partie du disque réel de Vénus n'est plus au dessus du disque réel du Soleil mais au dessus du fond du ciel. Ces parties des halos de Vénus et du Soleil ayant disparu, la partie du disque réel de Vénus qui se trouve en dessous redevient sombre, alors que le reste des halos demeure lumineux, donnant l'impression de goutte noire. CONCLUSIONS Plusieurs observateurs à Montréal ont pu voir visuellement dans leurs télescopes l'effet de goutte noire pendant le transit de Vénus. Les photographies confirment ces observations, et indiquent que l'effet de goutte noire résulte du contact puis de la disparition des halos autour de Vénus et du Soleil. Par conséquent, la goutte noire n'est pas une illusion de perception optique mais essentiellement une partie du disque réel de Vénus (identifié par son diamètre réel de 58 secondes d'arc dans les photographies).

Annexe A Les phénomènes suivants, qui auraient pu interférer avec l'interprétation des halos principaux et de la goutte noire, ont été examinés et éliminés : A1 : LA PERTE DE LUMINOSITÉ SUR LES BORDS DU SOLEIL : Sur les photos des figures 1, 2 et 6, on peut voir que la partie extérieure du disque du Soleil devient progressivement plus sombre à mesure qu'on s'approche du bord. Cette perte de luminosité est en partie due à la température plus basse des gaz dans les couches supérieures de la photosphère du Soleil (T < 5800°°) vue sur les bords du disque solaire, par rapport à celle des couches inférieures (T~ 5800°) vue de face (centre du disque solaire) par l'observateur, (voir Figure B1, de G. St-Onge). Cette perte de luminosité est progressive et très étendue (sur au moins 1 ½ fois le diamètre de Vénus), alors que les halos autour de Vénus et du Soleil sont situés sur le bord extrême du Soleil, de luminosité homogène et très étroits (de 0.5 à 7 secondes d'arc), correspondant à la résolution des télescopes. Par conséquent, il semble peu probable que les halos autour du Soleil dans les figures 1, 2 et 6 soient dus uniquement à la perte de luminosité sur les bords du Soleil, mais plutôt à la résolution des télescopes utilisés. Cette perte de luminosité peut néanmoins contribuer en partie aux halos, comme cela a été montré par Pasachoff et Golub dans le cas des images à haute résolution de TRACE. (1)

Figure B1 : distribution lumineuse qui s'assombrit sur les bords du Soleil (figure par G. St-Onge) référence: Agnès ACKER, Université Louis-Paster, Strasbour 3 (1982)

A2 : L'ATMOSPHÈRE DE VÉNUS Des photos à haute résolution prises par l'Académie des Sciences de Suède montrent l'atmosphère de Vénus quand la planète sort du disque solaire. À partir de ces photos, M. Duval a calculé la dimension de l'atmosphère à 0,4 seconde d'arc, ce qui est consistant avec les dimensions indiquées pour l'atmosphère de Vénus (Westfall 2004), soit ~ 60 km, ce qui correspond à ~ 0,3 seconde d'arc. L'atmosphère de Vénus est donc plus petite que les halos autour de Vénus dans toutes les photos, et négligeable dans l'interprétation des halos de Vénus (ceci a également été éliminé par Schneider, Pasachoff et Golub dans les images de TRACE). A3 : LA CHROMOSPHÈRE DU SOLEIL Des photos prises avec un filtre en hydrogène alpha (à 653,3 nm) pendant le transit de Vénus sont disponibles (Dantowitz 2004, et S.Seip). On ne voit pas de halos dans ces photos, alors que la chromosphère du Soleil est clairement visible, À partir de ces photos, M. Duval a calculé la dimension de la chromosphère, soit 4 à 8 secondes d'arc selon les endroits. Dans les photos de G. Guignier et de TRACE, la chromosphère est donc plus large que les halos (~1 à ~ 2 secondes d'arc), mais comme on ne l'observe pas du tout dans ces photos en lumière visible, il est peu probable qu'elle puisse interférer dans l'interprétation des halos principaux et de la goutte noire (Note : la perte de luminosité sur les bords du Soleil est différente en hydrogène alpha).

Figure 1 : photographies non traitées # 17, 20 et 22 de A. Gendron, et représentation schématique par M. Duval des halos de Vénus et du Soleil

Figure 2 : photographies non traitées # 3, 4, 6 et 9 de G. Guinier, et représentation schématique par M. Duval des halos de Vénus et du Soleil

Figure 3A Figure 3B (Courtesy of Jay M. Pasachoff and Glenn Schneider) Figure 3 : photo prise du satellite Trace, extraite du site : http://nicmosis.as.arizona.edu:8000/ECLIPSE_WEB/TRANSIT_04/TRACE/ToV_TRACE.html et traitée en fausses couleurs et en détection de bord par G. St-Onge Figure 4 : photographie # 19 de A. Gendron, traitée par A. Gendron à gauche avec le logiciel AIP W4 de Richard Berrey, et à droite avec l'algorithme de Frei & Chen, qui permet de détecter les bordures de Vénus et du Soleil, puis avec le Pixel Radius Tool

Images de André Gendron Photo #17 Photo #18 Figure 5A : photographies # 17 et 18 de A. Gendron, traitées avec le logiciel PRISM98 par G. St-Onge - Sur ces images, sur la partie de gauche on voit l'image originale et à droite l'image traitée qui permet de voir les halos de celles-ci et leurs effets. - On y voit que le halo en jaune agit sur l'extérieur du disque solaire, en y créant un affaissement de celui-ci vers le disque de Vénus. Photo #19 Photo #20 Photo #21 Figure 5 : photographies # 19, 20 et 21 de A. Gendron, traitées avec le logiciel PRISM98 par G. St-Onge

Photos de Gilles Guignier Figure 6 : Photographies # A, C, E, G, I et L de G. Guignier, traitées en fausses couleurs par G. St-Onge

Une image du satellite TRACE Figure 7 Figure 7B (Courtesy of Jay M. Pasachoff and Glenn Schneider) Figure 7 : Une image de Vénus en transit, prise par le satellite Trace. Traitées avec le logiciel PRISM98 par G. St-Onge ==================

ANNEXE B : Analyse de la Figure 7 par G. St-Onge La Figure 7 permet de solidifier notre modèle proposé plus haut. (G) - Il s'agit du contact ~ #2 (à l'entrée), à peu près au moment où le disque de Vénus franchit complètement la limite interne du disque solaire. - L'image Figure 7, au dessus à gauche est telle que captée par le satellite TRACE. - Sur cette image on peut voir une bande sombre (en rouge) sur le ciel qui suit le disque de Vénus dans son entrée sur le disque solaire, (on en discute dans la 6e partie de ce document). Entre cette bande noire sur le ciel et la partie la plus rapprochée du disque de Vénus, on peut constater que le disque du Soleil s'effondre en cuvette sur le disque de Vénus. On voit à cet endroit une région jaune de la couleur du ciel entre le disque de Vénus (en rouge) et la bande sombre sur le ciel (en rouge). Cette cuvette est attribuable selon nous à l'effet de la goutte noire, et s'expliquerait par le modèle proposé plus haut (A). - L'image Figure7B, au dessus à droite, est traitée pour détecter le bord de Vénus. Ceci permet de mettre en évidence l'anneau extérieur du disque de la planète Vénus et l'anneau sur le bord du Soleil. - Cette image est exactement la même que celle de la Figure 7 de gauche. - On n'y voit plus la cuvette (cavité) de la surface du disque solaire, centrée sur l'emplacement de la planète Vénus. À cet endroit on voit plutôt le croisement et la superposition des anneaux du Soleil et celui de Vénus. - À cet endroit (où est la cavité de l'image Figure 7), on observe la superposition des anneaux sur l'image 7B. Ils s'approchent progressivement, au début côte à côte de chaque côté de l'endroit de la cavité (ces secteurs sont très intenses). Puis ils se superposent (là ils deviennent moins intenses) pour à peu près la dimension de la cavité observée sur l'image de gauche Figure 7. Les dimensions mesurées de l'effet de la goutte noire sont : Figure 7 la cavité = ~ 18 p. et La Figure 7B la région plus sombre (superposition des anneaux du Soleil et de Vénus) = ~ 19 p. - Un facteur intéressant est que le diamètre mesuré du disque entier de Vénus augmente sur l'image Figure 7B (à droite). L'anneau extérieur s'y dévoile, cet anneau serait imperceptible sur les images non traitées, et il serait un des responsables de l'effet de la goutte noire, voir le modèle plus haut (A) . Sur la Figure 7B, Vénus y mesure 124 pixels, incluant l'anneau. Sur l'image Figure 7 (à gauche non traitée), on mesure ~ 122 pixels pour le disque entier de Vénus incluant l'anneau extérieur ~ jaune. - Donc, cette image Figure 7B permet de mettre en évidence un anneau qui se situe à l'extérieur du disque noir observable de Vénus. Et en plus, on a pu mesurer le halo blanc qui contourne le disque solaire (un anneau du Soleil), celui-ci se situe juste à la limite du disque observable du Soleil de l'image Figure 7 non traitée. - Ce scénario est en accord avec le modèle proposé plus haut (A).

ANNEXE C :Un tableau de mesures relatives aux halos (H) (par G. St-Onge) Des mesures des halos relatifs au Soleil et à Vénus. # Les halos sur les images de André Gendron. - On y voit deux halos, un bleu et un jaune. - Pour Vénus : - Le halo bleu est large : Sur les images non traitées (N-B), il correspond à une région large dont l'intensité diminue lentement jusqu'à disparaître. - Étonnamment un halo jaune est observé à l'extérieur du halo bleu. Cette région est à peine perceptible sur les images non traitées (N-B). Il faut rehausser le fond du ciel pour la deviner. - Pour le Soleil : - Le halo jaune est le plus à l'intérieur. - Il semble correspondre à une petite région mince où la luminosité du Soleil décroît progressivement. Celui-ci est sur la surface du Soleil observable sur les images non traitées (N-B). - Le halo bleu, lui, semble à l'extérieur du disque solaire observable. Il s'agit d'un halo pâle sur le ciel qui correspond à l'assombrissement progressif du disque solaire jusqu'à disparaître sur le ciel. - Le halo jaune de Vénus correspond au halo le plus pâle de Vénus. - Pour le Soleil, le halo jaune est le plus intense. - # Halos sur les images de Gilles Guignier Image Photo #3 dans la 2e partie - Sur les images de Gilles Guignier présentées dans le document plus haut, on peut voir un halo bleu d'une dimension importante autour de Vénus et du Soleil. Il est possible d'ajuster les paramètres de ces images pour décomposer ce halo simple en plusieurs halos correspondant à des intensités particulières. - Des ajustements ont donc été effectués dans le but de faire apparaître plusieurs halos là où on n'en voit qu'un. - Ceci pour mesurer l'intensité de chaque halo, et mesurer le diamètre total de ceux-ci, dans le but de voir si le halo bleu observé sur les images actuelles est de même dimension que l'ensemble des halos mis en évidence. - Un des ajustements a permis de voir jusqu'à 4 halos autour de Vénus et 3 autour du Soleil. - Des mesures d'intensité de ces halos ont permis de constater qu'ils ont tous une intensité particulière à chacun. - Et que l'ordre de la série de halos pour Vénus s'inverse pour le Soleil. ===================================

ANNEXE D : Un tableau d'intensité et de répartition des halos sur une des images de Gilles Guignier (par G. St-Onge) - L'image est en 8 bits (256 niveaux). Cette image correspond à peu près à la situation de l'image #3 de Gilles Guignier. Halos Bleu Vert Jaune Rouge Intensité pour Vénus 70 à 81/ 256 (Intérieur) 89 à 104 / 256 123 / 256 147 à 177/ 256 (Extérieur) Intensité pour le Soleil 63 à 79 / 256 (Extérieur) 86 à 114 / 256 123 à 138 / 256 (Intérieur) 144 et +(diffusion sur le disque solaire). - Pour les mesures d'intensité des halos, l'image est ajustée comme suit : Le seuil =du haut = 190, le seuil du bas = 45 - Le ciel est à ~ 50 - Le ciel près des halos solaires = ~ 60 - Le Soleil : La plus haute intensité mesurée = 248 / 256 - La surface du Soleil près du disque de Vénus (vers l'intérieur du Soleil) = ~ 200 - Les halos de Vénus : - La surface du disque de Vénus tout près des halos = 60 à 65. (Sur un anneau ===de 9 pixels, soit ~ 5 secondes d'arc) - L'intensité du disque interne de Vénus (plus loin des halos) = ~ 58 - Quatre halos sont observés pour Vénus : - Un halo bleu à l'intérieur, suivi d'un halo vert, un jaune, et un rouge à l'extérieur. - - Les halos du Soleil : - Quatre halos sont observés - Inversés par rapport à ceux de Vénus - Le halo bleu (extérieur) montre une bande large irrégulière de diffusion sur le ===ciel - Le halo vert est large et continu, le jaune est mince et continu - Le halo rouge intérieur est très large, il se diffuse sur le disque solaire -Mesures des dimensions des halos de Vénus et du Soleil : -On a appliqué un ajustement manuel des gains : -Nous avons adopté la stratégie suivante : afin d'éviter d'inclure trop de diffusion externe au corps principal des halos, les seuils du haut et du bas ont été ajustés selon la règle suivante. -Seuil du Haut = Intensité la plus importante du disque du Soleil près du disque de Vénus, soit ~200 - 10 = 190. -Seuil du Bas = Intensité du ciel ~ 50 +10 = 60. -Mesure de l'ensemble des 4 anneaux de Vénus = 108 à 102 = 6 pixels ou ~ 3,5 secondes d'arc. -Mesures des 3 principaux anneaux du Soleil, Bleu au Jaune qui vont de = 188 à 183 = 5 pixels ou ~ 3 secondes d'arc. Mesures du disque de Vénus (ajustement seuil du Haut = 190, seuil du Bas = 60). - Mesures sur les deux axes (x et y) - Mesure des 3 anneaux intérieurs, jusqu'à l'anneau jaune. - L'anneau jaune = (x), 201 - 104 = 97 p. Ce qui correspond à 56,26 sec.= ~ 56s. - = (y), 335 - 239 = 96 p. Ce qui correspond à 55,68 sec = ~56s. - - Mesures de l'anneau extérieur rouge - L'anneau rouge = (x), 203 - 102 = 101 p. = 58,58 sec. ~ 59 sec. - = (y), 338 - 237 = 101 p. = 58,58 sec. ~ 59 sec. - - On constate que les anneaux ne sont pas tous à l'intérieur du disque de 58 secondes d'arc de Vénus. Avec des paramètres d'intensité automatiques, le halo rouge est un peu plus large et Vénus dépasse les 59 sec. de diamètre. Donc on présume que le disque sombre observable est plus petit que le disque réel de Vénus. - Sur une autre image de Gilles Guignier - Sur cette image un ajustement permet de voir 2 halos autour de Vénus et du Soleil. - Pour Vénus : - Le halo intérieur est le bleu = 3 pixels d'épaisseur. - Le halo extérieur est le jaune = 3 pixels d'épaisseur. - Pour le Soleil : - Le halo intérieur est le jaune = 2 pixels d'épaisseur. - Le halo extérieur est le bleu = 2 pixels d'épaisseur. - On peut donc conclure que pour le halo du Soleil ils ont une dimension de 4 pixels d'épaisseur. Ce qui est compatible aux 4 pixels mesurés sur le halo unique des images de Gilles Guignier présentées dans ce document. - Les halos sont aux limites et à l'extérieur du disque principal observable du Soleil. - Les images de Gilles Guignier à 32 000 niveaux de gris nous présentent un disque solaire dont l'intensité varie sur les bords. En effet des mesures ont permis de mettre en évidence que, à partir de environ 100 secondes d'arc du bord externe du disque solaire, on observe une diminution d'intensité qui va de ~ 9000 à ~3000 sur l'extérieur. Et qu'à l'extrémité extérieure de cet anneau de décroissance, on a les halos observés sur les images traitées. Ces halos ont de 4 à 6 pixels d'épaisseur ou ~ 2,5 à 3,5 sec. d'arc. - Ce sont ces halos minces aux extrémités qui provoquent le phénomène de la goutte noire. La bande large de décroissance à ~ 100 secondes d'arc du bord du disque solaire ne semble pas jouer un rôle significatif dans ce processus. ========================================

ANNEXE E : Les halos des images du satellite TRACE (par G. St-Onge) - On traite de ces halos plus haut dans la section : Une image du satellite TRACE Figure 7 et Figure 7B. - On peut ajouter que les mesures sur ces images montrent un halo simple à Vénus et au Soleil et qu'il a une épaisseur de ~3 pixels soit (de ~1 à 1,5 sec. d'arc). - Ces images (TRACE) ne nous montrent pas d'anneau de diminution d'intensité près du bord du disque solaire comme les images de Gilles Guignier . Elles n'ont donc qu'un petit anneau à l'extrémité des disques. - Un tableau suit, on y voit les résultats (mesures des halos) sur les images de TRACE. Les halos des images du satellite TRACE Images Ingress 2 Halo = 3 pixels d'épaisseur ou 1,5 sec. Intensité : Ciel =0 Soleil = ~200 Mesures = 3 à 159 sur 3 p. Particularités Egress 2 Halo = ~2 pixels d'épaisseur ou 1 sec. Ciel = 0 Soleil = ~200 Mesures = 73 à 143 sur 2p. Le 3e pixel à une int. de 182 Egress 3 Halo = 3 pixels d'épaisseur ou ~1,5 sec. Ciel = 0 Soleil = ~200 Mesures = 59 à 179 Le 3e pixel est juste sous les 180 limite.

TRAVAUX FUTURS : G. St-Onge mentionne qu'il serait intéressant d'observer les passages des satellites de Jupiter devant le disque de la planète, dans le but de vérifier s'il y a un effet de goutte, ou une aberration de ce type à la sortie et à l'entrée du disque de Jupiter. Bien sûr, les contrastes entre Jupiter et ses satellites ne sont pas les mêmes qu'entre Vénus et le Soleil, mais il faudrait voir… RÉFÉRENCES: 1 - Agnès ACKER, Initiation à l'Astronomie, Masson Paris New York Barcelone Milan Mexico Rio de Janeiro 1982 2 - Glenn Schneider, Steward Observatory, University of Arizona gschneider@as.arizona.edu, http://nicmosis.as.arizona.edu:8000/ ------------------- In collaboration with Jay Pasachoff, Williams College Jay.M.Pasachoff@williams.edu http://nicmosis.as.arizona.edu:8000/ECLIPSE_WEB/TRANSIT_04/TRACE/TOV_TRACE.html - Royal Swedish Academy of Sciences, vt-2004.kva.astro.su.se/ - Dantowitz R., Sky and Telescope, Octobre 2004, 141- - Club d'astronomie de Dorval, astrosurf.com//stog/saisons_ciel/ - Observer's Handbook for the Year 2004 - Seip S., antwerp.gsfc.nasa.gov/apod/ap040611.html - Westfall, Sky and Telescope, Novembre 2004, 81 - Pasachoff J., G.Schneider, nicmosis.as.arizona.edu:8000/eclipse_ web/ transit_04/trace/tov_trace.html - Schneider,G., J.M. Pasachoff, and L.Golub 2004, "Space Observations of the 15 November 1999 Transit of Mercury and the Black Drop Effect for the 2004 Transit of Venus," Icarus 168 (Avril), 249-256. ======================================== ## Voici nos résultats concernant nos observations des images du satellite Trace: ## Notre site d'images du satellite TRACE http://astrosurf.com//stog/Travaux-Recherches-%c9tudes/Trace/trace_saisonciel.htm # 6e partie # : Notre section qui traite des images du satellite TRACE (Transition Region and Coronal Explorer) ou : Transit de Vénus, retour à la première partie ou : Page Recherches/Travaux