L'observation du Soleil en lumière H-Alpha
à l'aide du filtre Coronado SolaxMax 40.Généralement, l'amateur contemple des objets dont l'aspect ne varie que peu ou prou durant une séance d'observation. Et pourtant, l'univers est loin d'être figé. De temps en temps apparaissent des comètes ou des supernovae. Des astéroïdes traversent le ciel à qui mieux mieux et les taches solaires changent d'aspect au cours des jours. Les protubérances du Soleil, gargantuesques flammèches, peuvent naître, s'étirer puis disparaître en quelques quarts d'heures.
L'observation du Soleil
Bien que ce soit l'évidence même, il n'est jamais inutile de dire et redire que l'observation du Soleil est extrêmement dangereuse si l'on ne protège pas ses yeux d'une manière adéquate. En un instant, la rétine peut être grillée… et c'est la cécité pour la vie.
On peut observer le Soleil avec un télescope muni d'un filtre neutre laissant passer 1/100 000 de la lumière reçue. On s'aperçoit que sa surface est granuleuse et sporadiquement parsemée de taches. Lors des éclipses totales du Soleil, on voit des flammes rouges jaillir sur ses bords, même à l'œil nu. Ce sont les protubérances. Normalement elles sont invisibles, car elles sont perdues dans l'éclat de l'atmosphère.
Le spectre solaire
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Il est connu depuis longtemps qu'on peut décomposer la lumière blanche du Soleil à l'aide d'un prisme de verre. On voit alors un spectre contenant toutes les couleurs de l'arc-en-ciel (fig. 1a). Comme tout les corps chauds, le Soleil émet des radiations dans toutes les longueurs d'ondes du spectre électromagnétique. En examinant ce spectre en détails à l'aide d'un spectroscope, on y détecte d'innombrables raies sombres. |  fig. 1a : Le spectre solaire (Hope College, USA) |
 Fig. 1b : Les raies de Fraunhofer. (reproduction d' un dessin original de Fraunhofer) |
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Ces raies, dites de Fraunhofer, (figure 1b) sont causées par l'absorption d'une certaine quantité d'énergie par les atomes des corps présents à la surface de l'astre. Les électrons qui tournent autour du noyau de l'atome sautent alors d'une orbite à une autre. |
Fig. 2 : Un exemple d' analyse spectrale. La double ligne D est celle du sodium. On peut voir sa couleur jaune en faisant griller un peu de sel de cuisine dans la flamme d' une bougie
Si l'on observe le Soleil dans la longueur d'onde d'une de ces raie à l'exclusion de tout le reste du spectre, on perçoit la répartition de cet élément sur sa surface. C'est ainsi qu'avec un filtre adéquat, on peut voir d'où provient le calcium qui est dans nos os ( figures 3 et 4 ) !
 Fig. 3 : Un groupe de taches solaires vues à 393nm, raie du calcium (Académie des Sciences, Suède). |
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 Fig. 4 : Le même groupe de taches solaires vues à 656nm, raie H-alpha de l'hydrogène (Académie des Sciences, Suède) |
La raie H-Alpha
Le Soleil est constitué, pour la majeure partie, d'hydrogène incandescent. Celui-ci émet de la lumière dans diverses longueurs, d'ondes, visibles elles aussi sous forme de raies. Celles-ci constituent la série de Balmer. L'une d'elles est appelée H-alpha (656,28 nanomètres). Elle est située dans la partie rouge du spectre (Figure 5).
Fig. 5 : La série de Balmer. Ce dernier, prof à l' Ecole cantonale des filles à Bâle, avait découvert que les longueurs d' ondes des diverses lignes se suivent conformément à une formule mathématique, d' où le nom de série.
C'est à cette longueur d'onde que nous observerons les protubérances. Ainsi, nous pourrons les voir sans être éblouis par d'autres phénomènes.
Le coronographe
L'une des techniques utilisées pour l'observation des protubérances, est celle du coronographe. Elle consiste à créer une éclipse de soleil artificielle au foyer d'un télescope à l'aide d'un cône métallique. Pour améliorer le contraste, on place, devant l'oculaire, un filtre ne laissant passer que l'H-alpha. Les protubérances sont bien visibles, mais le maniement de l'appareil est délicat et la surface du Soleil demeure, évidemment, invisible.
Les filtres sélectifs
Une autre technique consiste à absorber sélectivement les composantes indésirables du spectre solaire à l'aide de filtres spéciaux. De tels filtres, constitués d'une multitude de couches minces de minéraux sublimés sur une pile de substrats, permettent de très bonnes observations des protubérances ainsi que de la surface du Soleil. Les filtres à bande passante* assez large (plus de 0,07 nm de largeur) favorisent les protubérances au détriment des phénomènes de surface, qui deviennent trop brillants. Ceux à bandes étroites (0,05 à 0.06 nm) ont un meilleur contraste, assombrissent les protubérances mais permettent mieux d'étudier les régions actives de la surface solaire ( filaments, spicules, granulation). Ils sont malheureusement plus chers que les premiers.
Ils ne fonctionnent bien, qu'avec des télescopes à faible ouverture relative de l'ordre de f :30. Ces systèmes sont donc assez encombrants.
Les filtres Coronado
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Depuis quelques années, la firme Coronado produit un nouveau type de filtres. Dans celui-ci, la lumière du Soleil est partiellement réfléchie un certain nombre de fois sur les surfaces de deux plaques parallèles de verre partiellement argentées. Les chemins optiques parcourus par la lumière réfléchie et celle qui passe directement étant différents, il se produit des interférences qui éliminent ou renforcent différentes longueurs d'ondes**.
Cet étalon (un interféromètre de Fabry-Pérot fig. 6) laisse passer des tranches extrêmement minces du spectre.
** Les photographes qui insèrent leurs diapositives entre deux lamelles de verre connaissent le phénomène sous le nom d'anneaux de Newton. Fig. 6 : Le principe de l'interféromètre de Fabry-Pérot. Celui-ci découpe le spectre en tranches fines en faisant interférer des rayons lumineux ayant parcouru des distances différentes. ( K.D. Möller, Optics, University Sciences Books) |
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Un autre filtre, placé devant l'oculaire, bloque les couleurs indésirables, ne laissant passer que la tranche centrée sur la ligne H-alpha. (fig. 7). Les filtres Coronado ont la réputation d'être robustes. L'auteur de ces lignes l'espère vivement ! De plus, il peuvent être utilisés sur des lunettes à courtes focales. Fig. 7 : Le filtre Coronado. Il est composé de trois éléments : Un préfiltre absorbant la majeure partie de l' énergie solaire, un étalon de Fabry-Pérot et , devant l' oculaire, un filtre bloquant les tranches du spectre non désirées. (Sky and Telescope) | 
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Depuis peu, Coronado produit un filtre d'un diamètre de seulement 40 mm de diamètre, ce qui le rend nettement moins cher que tous les autres filtres H-alpha mais limite le grossissement utilisable. Il peut se placer sur une très petite lunette (fig. 8).
Fig. 8 : Le filtre Coronado Solarmax monté sur une petite lunette. Le filtre de rejet d' énergie et l' étalon de Fabry-Pérot sont devant l' objectif. Le filtre bloquant est monté dans le renvoi coudé.
Sa bande passante est de <0,08 nm. Ceci défavorise quelque peu l'observation de la surface du Soleil. Pour un observateur qui en a les moyens, un diamètre plus gros et une bande passante un peu plus faible serait préférable .
La pratique
 Fig. 9 : Une protubérance solaire Prise de vue: webcam ToUcam Pro sur filtre H-alpha Coronado SolarMax 40 Lunette Takahashi FS60, Barlow 4x Veyras, 24 mars 2002 14h59 par Fernand Zuber |
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Après quelques tâtonnements, l'utilisation du filtre Coronado Solarmax 40 s'avère relativement aisée, bien que la pupille de sortie de l'instrument soit assez limitée vu son faible diamètre de 40mm. Le contraste, donc la qualité de l'image, dépend fortement du type d'oculaire utilisé. La figure 9 montre l'image d'une protubérance prise avec ce filtre Naturellement, la qualité de l'atmosphère est un facteur très important dans toute observation. A ma grande surprise, une légère brume n'est pas forcément néfaste. |
Le 4 janvier 2002, j'ai eu le bonheur de voir, l'espace d'une demi-heure, une protubérance d'une longueur égale aux deux tiers du diamètre du Soleil. Du jamais vu, détecté pour la première fois ce jour là par le satellite d'observation solaire SOHO.
| SAVAR | Update: 12 avril 2004 : J. Zufferey |
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