La tour solaire de Meudon
Cela fait quatre semaines que je suis en stage à l'Observatoire de Meudon. J'étudie les éruptions solaires, au LESIA (Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique) et je suis juste à côté de la tour solaire...
Cette tour blanche et imposante est abrite en réalité un télescope. C'est pour s'affranchir des turbulences les plus importantes de l'atmopshère, qui se situent dans les premiers mètres près du sol, que la tour a été construite, pour aller chercher les rayons du Soleil un peu plus en hauteur ! La qualité de l'image est alors beaucoup plus grande.
La tour reste cependant parfois mystérieuse pour les personnes qui la côtoient de près ou de loin : il est rare d'avoir l'autorisation de monter en haut pour admirer le panorama et notamment Paris s'étaler devant soit. Il faut souligner que le plancher là-haut n'a pas l'air en très bon état !
Cependant cet instrument est vraiment très performant : l'un des meilleurs du monde dans l'observation solaire !
La tour est haute de 35 mètres, et au sommet se trouve un instrument qui capte les rayons solaires, appelé coelostat.
Un coelostat est un instrument permettant de renvoyer les rayons du Soleil sur un télescope fixe. Pour ce faire, il est monté sur un moteur qui fait tourner le miroir afin de suivre le Soleil en compensant les mouvements de la Terre. L'image qui est renvoyée dans le télescope est donc fixe !
Image 1 : La tour solaire de Meudon. Photon de H. Balthasar
Le coelostat de la tour de Meudon possède deux miroirs, dont le diamètre du miroir primaire est de 80 cm ! C'est ce miroir qui est monté sur un moteur. Le deuxième miroir, de 70 cm de diamètre, peut monter ou descendre, en fonction de la hauteur du Soleil dans le ciel, qui est très variable au cours des saisons !
Il renvoie donc la lumière dans la tour, dans laquelle se trouve un télescope et un spectrographe.
Image 2 : le coelostat de la tour de Meudon
>>>>>>>Une vidéo qui montre le coelostat ici <<<<<<
Le télescope possède un miroir de 69 cm de diamètre, mais le diaphragme d'entrée réduit le diamètre utile à 60 cm. Sa focale est de 45 mètres (les rayons parcourent toute la hauteur de la tour (35 mètres) et encore un bout de chemin (voir schéma de fonctionnement)). Le résultat ? Une image du Soleil de 42 cm de diamètre au foyer du télescope ! Des détails très fins sont révélés : la résolution théorique angulaire est de 0.25 secondes d'arc (cela représente 1/7200 ème du diamètre solaire, qui est de 30 minutes d'arc).
Le spectrographe permet de décomposer la lumière du Soleil (avec des réseaux), afin d'observer les raies du Soleil.
Il a 14 mètres de focales, ce qui fait de lui l'un des plus grands au monde.
Cet instrument est utilisé pour mesurer les vitesses du plasma (la matière) dans l'atmosphère solaire (par décalage Doppler des raies, par exemple).
La tour est constituée d'une tour intérieure qui contient le télescope, et d'une protection extérieure qui protège le tout du vent, peinte en blanc pour réfléchir les rayons du Soleil et éviter un échauffement de l'intérieur (et donc des turbulences). Pour éviter au mieux les turbulences dues à la convection (qui a lieu lorsqu'il y a une différence de température entre le haut et le bas de la tour), des radiateurs situés en haut de la tour assurent une température constante dans tout le tube.
La terrasse en haut de la tour est très large puisqu'il y a des bureaux qui y sont installés.
Photo 3 : Schéma du fonctionnement de la tour et maquette
Un peu d'histoire
C'est un projet de chateau d'eau qui s'est transformé en un projet de tour solaire en 1958. Elle a été construite entre 1963 et 1967. La première image du Soleil est obtenue le 29 avril 1969 !
Elle bénificie d'un panorama à 360°, plus haute que les arbres alentour. Voici un panorama réalisé depuis la tour :
Pour voir en grand, cliquer sur l'image
Cet instrument puissant est à l'origine de nombreuses publications entre 1971 et 1991. Les observations sont occasionnelles car les chercheurs sont occupés à la construction du télescope THEMIS, aux îles Canaries, qui va permettre l'étude du champ magnétique et des instabilités dans l'atmosphère solaire.
En 2007, les observations à la tour solaire ont permis de calibrer avec une grande précisions les images fournies par le satellite japonais Hinode.
Aujourd'hui, la tour sert encore à la recherche, mais aussi aux travaux pratiques des étudiants en Master Astrophysique à l'Observatoire. D'un autre côté, les financements pour les observations avec le télescope THEMIS se font de plus en plus rares. Depuis 2008, elle est équipée en plus d'un polarimètre à critaux liquides qui perment d'étudier le champ magnétique (en effet, on remonte au champ magnétique en mesurant la polarisation de la lumière).
Autres tours solaires
Les télescopes solaires sont très souvent situés en haut de tours solaires. En effet, c'est surtout lorsqu'on observe le jour que les turbulences au-dessus du sol sont importantes, car c'est justement le Soleil qui chauffe le sol et provoque ces turbulences.
Par exemple, ces tour solaires de l'Observatoire du Mont Wilson :
La tour de 18 mètres, achevée en 1908
La tour solaire de 46 mètres, achevée en 1912
Sources
Article de Wikipedia : Tour solaire de Meudon
Site de l'Observatoire de Meudon dédié à l'observation du Soleil à Meudon (photos)
Photos des instruments prises lors d'une visite (site de futura science) : Observatoire de Meudon, visite de la tour solaire
Définition (en anglais) d'un coelostat
Site d'astrosurf, Observatoire du Mont Wilson