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Service d’observation du Soleil

mercredi 18 février 2009, par Jean-Marie Malherbe & Sylvain Cnudde

 1 – Un peu d’histoire…

L’intérêt pour les observations du Soleil en France remonte à la fin du XIXème siècle, époque où le célèbre astronome Jules Janssen fonda l’Observatoire de Meudon pour en faire un observatoire « d’astronomie physique » (science qu’on appelle aujourd’hui « astrophysique »), en complément de l’astronomie de position et de la mécanique céleste qui étaient pratiquées depuis deux cents ans à l’Observatoire de Paris. Les progrès considérables des physiciens et des mathématiciens au XIXème siècle rendaient possible vers 1875 l’amorçage d’un tournant vers la physique des astres, autrement dit décrire leur composition chimique, leur formation, leur évolution… Telle était la vocation du nouvel observatoire « d’astronomie physique » de Meudon voulu par Janssen.

Celui ci s’intéresse particulièrement au Soleil sous l’angle de la spectroscopie et de la photographie, deux techniques naissantes qui vont révolutionner l’astronomie : la spectroscopie permet d’étudier les interactions entre la matière et le rayonnement dans les atmosphères stellaires, en interprétant les raies spectrales atomiques ; quant à la photographie, elle permet de conserver un résultat objectif de l’observation, contrairement au dessin couramment pratiqué jusqu’alors. Janssen se passionne pour l’imagerie de la surface du Soleil, en particulier la granulation. Il effectue aussi de nombreuses missions d’observations d’éclipses totales et découvre, par la spectroscopie, la présence d’Hélium dans l’atmosphère solaire. Il démontre ensuite la possibilité d’observer les protubérances au limbe en dehors des éclipses, en appliquant les principes de la spectroscopie. Ces travaux précurseurs sont fondamentaux : grâce à eux, le successeur de Janssen, Henri Deslandres, va mettre au point au cours de la première décennie du XXème siècle le spectrohéliographe, qui est un spectrographe permettant d’observer la surface du soleil dans un intervalle spectral extrêmement étroit et centré sur une raie d’absorption. A partir de 1909, il y a donc cent ans, les observations systématiques de la surface du disque solaire vont commencer à Meudon et perdurer jusqu’à nos jours. George Hale, aux Etats Unis, aura une idée similaire, et l’on verra ainsi de l’autre côté de l’Océan Atlantique s’épanouir une activité complémentaire de celle de Meudon.

Soleil et taches
Soleil et taches

Clichés pris par Jules Janssen à la fin du XIXème siècle à Meudon avec la lunette d’imagerie solaire.

A gauche : le soleil montre ses taches.

A droite : une observation du détail des taches.

A Meudon, seules les deux guerres mondiales perturberont les observations. La qualité, la régularité et l’homogénéité des images produites à l’Observatoire lui ont forgé au fil des temps une réputation aujourd’hui internationale ; et nous sommes le seul établissement à disposer d’une collection continue de 9 cycles solaires. Il y a évidemment peu de ressemblance entre le spectrohéliographe de Deslandres et celui que nous utilisons aujourd’hui, en raison des progrès technologiques qui ont fait subir à l’instrument des améliorations successives. Néanmoins, le principe et les caractéristiques instrumentales ont toujours été conservés pour ne pas altérer l’harmonie de l’exceptionnelle collection.

Spectrohéliographe de Deslandres
Spectrohéliographe de Deslandres

Le spectrohéliographe de Deslandres au début du XXème siècle à Meudon.

Disque solaire
Disque solaire

Un siècle d’observations au spectrohéliographe séparent ces images de la chromosphère solaire, qui révèlent régions actives brillantes et filaments sombres dans la raie CaII K, les 9 Octobre 1900 et 9 Octobre 2000.

Janssen et Deslandres
Janssen et Deslandres

Les pionniers : Jules Janssen (1824-1907, à gauche) et Henri Deslandres (1853-1948, à droite)

Spectre solaire
Spectre solaire

Le spectre solaire constitue l’outil de diagnostic qui permet aux astronomes d’imager les différentes couches de l’atmosphère solaire. Dans le rouge (bas à droite), la raie Hα (656.3 nm) est universellement utilisée pour la chromosphère. Dans le bleu (en haut à gauche), la raie K de CaII 393.4 nm fournit une autre vision de la chromosphère. Il y a des milliers de raies disponibles, chacune caractéristique d’une transition entre 2 niveaux d’un atome particulier.