Un téléscope héliographique pour l’étude du magnétisme et des instabilités solaires
Article de Pierre Gibaud
Au volcan du Teide à Tenerife, sur le bord Est de la Caldera à 2400 m d’altitude, on a installé 8 coupoles et 4 tours solaires gérées par différents pays.
THEMIS = Télescope Héliographique pour l’Etude du Magnétisme et des Instabilités Solaires. Cet observatoire a été construit par la France et l’Italie et il est géré avec l’Espagne.
Dans le hall, des illustrations pour les touristes, non visiteurs de la partie scientifique.
En 2008, sur rendez-vous, le directeur français va nous piloter dans toutes les installations. D’abord quelques explications sur le soleil, ses taches, son activité variable…
Par l’escalier, nous montons vers la coupole. Par une fenêtre, on voit le pic du Teide.
Dans la coupole, il fait presque noir. Seulement un fin croissant de lumière aveuglante passe entre la coupole et l’extrémité du télescope.Le mouvement du télescope étant ultra précis, tandis que celui de la coupole est moins rigoureux en raison du vent, un petit espace est donc nécessaire entre les deux.
Une photo au flash montre le tube bleu du télescope : diamètre 90 cm longueur 8 m.
On s’habitue à l’obscurité et on observe la plate-forme fixe bien distincte de la partie centrale circulaire et mobile sur laquelle il est interdit de marcher pour éviter les vibrations.
Pour étudier chaque longueur d’onde spécifique, un « monochromateur » partage la lumière de façon convenable en « repliant » les rayons dans le tube du télescope.Un miroir orienté par un dispositif micrométrique, sélectionne ensuite la bonne couleur.
A la base du télescope, les capteurs couplés à l’électronique de mesure sont montés sur des tables 2D à mouvements micrométriques.
Nous redescendons dans les bureaux d’analyse et d’enregistrement des mesures.
Sur l’un des écrans on peut lire la date et l’heure du cliché 23-07-2008 et 12 h 11 mn 35 s. Mais on voit surtout les coordonnées du point de mesure et divers paramètres.
Sur la droite de l’écran suivant on voit des courbes symétriques. C’est l’action du magnétisme solaire sur les raies spectrales de sa lumière : elles sont dédoublées.
Explication : Contrairement à la lumière émise par incandescence qui a un spectre continu, la lumière émise par les atomes ne concerne pas toutes les fréquences mais seulement quelques unes. Le spectre comporte des raies colorées propres à chaque type d’atome.
Mesure du magnétisme solaire. En 1896, le hollandais Zeeman a découvert qu’un champ magnétique intense dédouble les raies spectrales et l’écart est proportionnel à son intensité. Il suffit donc de mesurer l’écartement des raies dédoublées pour connaître la valeur du magnétisme du soleil (ou d’une étoile). Dans une tache solaire, le champ magnétique est 600 fois plus intense que le champ magnétique terrestre moyen.
Au centre du soleil, la fusion thermonucléaire de l’hydrogène produit de l’hélium et beaucoup d’énergie. La chaleur est finalement transmise par convection dans le « manteau » solaire.Mais à des milliers de degrés, la matière est ionisée. Cette matière électrisée en mouvement crée un champ magnétique selon les lois de la magnétohydrodynamique. La mesure du magnétisme renseigne donc sur l’activité du soleil aux multiples conséquences sur la Terre.
La variabilité de l’activité solaire contribue à la variabilité du climat terrestre. Déjà, en 1801, Herschel, l’astronome anglais découvreur d’Uranus, avait observé que lorsque les taches solaires étaient rares, la récolte de blé était insuffisante et le cours montait à la bourse aux grains de Londres !
Voici deux courbes montrant le parallélisme évident entre le nombre annuel moyen de taches solaires et l’évolution de la température moyenne terrestre.
Les rayons cosmiques découverts par Pierre Auger en 1932 sont mesurés continuellement depuis. La courbe suivante montre que lorsque le nombre de taches solaires augmente (magnétisme solaire plus intense), le flot des rayons cosmiques qui arrivent sur Terre est fortement diminué : le magnétisme solaire est un bouclier anti- rayons cosmiques.
Actuellement le magnétisme solaire est faible malgré quelques éruptions solaires (elles sont spectaculaires pour le journaliste mais banales pour l’astronome !). Le cycle n° 24 en cours, est arrivé tardivement en 2010 au lieu de 2008 et n’est pas très actif comme ce fut le cas lors des précédents épisodes de refroidissement terrestre.
Avant de nous quitter, le directeur nous a dit : « le soleil est faiblard et je pense fortement qu’il va faire mentir le catastrophisme de Nicolas Hulot et ses amis ! »
Pour nous géologues, nous savons bien que les variations du climat terrestre ont plusieurs causes principales :les variations des paramètres astronomiques et les aléas solaires,la variation de la concentration des gaz à effet de serre, l’effet albédo, le volcanisme. Le CO2 dégagé par l’homme est un facteur aggravant mais récent comparé à la variabilité des paléoclimats depuis des centaines de millions d’années.
Nous sortons sur la terrasse pour déambuler parmi d’autres installations.
Placé sur un local technique, voici un cadran solaire complexe qui illustre les compétences mathématiques des astronomes du site !
Nous redescendons vers la vallée par la route taillée dans les paysages volcaniques.
Pierre GIBAUD
Pour en savoir plus sur Themis : http://www.canal-.tv/video/science_en_cours/le_telescope_solaire_themis.161
