Définition et Observation du RAYon SOLaire

I. Présentation de l'instrument :

C'est un instrument alt-azimutal qui fonctionne sur le principe de l'Astrolabe de Danjon, où toutes les réfractions (sauf le filtre) sont changées en réflexions (voir la page de l'astrolabe solaire).

Dans cet instrument, l'objet céleste observé est déoublé grâce à un bain de mercure. Lorsque les deux images obtenues se croisent au foyer de l'instrument, l'objet se trouve exactement à la hauteur définie par l'angle du prisme réflecteur.
La mesure des instants de passage des deux bords successifs du disque solaire à un cercle de hauteur donné permet de déterminer la valeur de son diamètre angulaire.

Les éléments de l'instrument sont :
1 - une lame de densité qui ne laisse passer que la dix-millième partie de la lumière du Soleil
2 - un bain de mercure qui matérialise le plan de l'horizon (plan de référence)
3 - un prisme réflecteur d'angle variable dont l'arête est horizontale et perpendiculairement à l'axe optique
4 - un télescope qui forme dans son plan focal les deux composantes symétriques de l'image du bord solaire
5 - une caméra CCD et son système d'acquisition numérique qui permet de reconstruire le bord solaire et d'en déterminer l'instant de passage au cercle de hauteur.

L'instrument est piloté par cinq moteurs et par ordinateur, via des cartes interfaces. Les trois moteurs de pointage concernent l'azimut, l'angle du prisme et de la densité. Deux moteurs de réglage fin concernent l'attitude de l'arête du prisme et l'assiette de l'ensemble de la parite optique (découplée de la référence du bain de mercure).
L'obturateur tournant permet d'enregistrer alternativement les images directes et réfléchies qui défilent sur la matrice de la caméra CCD (voir photos de l'instrument).

L'étude de la perturbation des images par l'atmosphère permet de préciser, pour un lieu donné, les meilleures conditions d'observations. Dans tous les cas, un traitement d'images s'impose pour les débarrasser des imperfections susceptibles de fausser la bonne définition du bord solaire (voir instrument MISOLFA).

II. Objectif de l'expérience :

Si DORAYSOL confirme les variations apparentes du rayon solaire observées au Plateau de Calern par Francis Laclare depuis 25 ans, les physiciens solaires devront en expliquer l'origine.

L'objectif de l'expérience est donc de poursuivre la série de F. Laclare de mesures du rayon solaire, en analysant les variations apparentes.

Cet instrument est une nouvelle génération d'Astrolabe Solaire modifié comme suit :
On a remplacé la lunette par un télescope dont les filtres déterminent les longueurs d'onde d'observation ; on l'a équipé d'un prisme variable pour multiplier les mesures et on le pilote par ordinateur. Il sera complètement automatisé à terme.

Après trois ans de recouvrement avec la série visuelle de F. Laclare, qui ont confirmé la qualité et la compatibilité des mesures du rayon solaire faites à Calern, il faut maintenant assurer un suivi de ce rayon dans le temps, dont l'unité pour le Soleil est le cycle magnétique de onze ans (matérialisé par le nombre de tâches solaires ; voir exemple ci-contre).

La mission spatiale PICARD programmée avec retard par le CNES pour 2008 consistera à mesurer le diamètre du Soleil à la milliseconde d'arc près. Elle mesurera également l'intensité lumineuse (variable) et la rotation de la boule de gaz sur elle-même. En comparant avec les mesures, faites en parallèle, de DORAYSOL, on pourra connaître avec précision l'effet de l'atmosphère terrestre sur les images et étalonner de la sorte les mesures, qui devront être faites au sol pendant plusieurs cycles solaires de 11 ans (voir le projet PICARD).

III. Le réseau DORAYSOL :

Le réseau DORAYSOL est constitué par l'instrument de Calern, ceux d'Algérie (construction en 2002 de la copie conforme à installer à Tamanrasset en 2005) et de Rio (mêe filtre que DORAYSOL, instrument différent utilisant un télescope déja en place).

La coopération franco-algérienne est assurée par un accord 2000-2003 CMEP-DRU (coopération inter-universitaire) soutenue par le Ministère des Affaires Etrangères.

Un financement PICS concernant la collaboration franco-brésilienne a été accordé en 2002-2004, (pour la France et pour le Brésil pour 2002).

Une réunion s'est tenue l'été 2002 en Turquie pour faire évoluer les astrolabes, turc et espagnol, en vue de leur participation au réseau DORAYSOL et pour harmoniser la forme des différentes données d'observation (voir page collaborations internationales).