Une histoire brève de la découverte du coronium - Shahin ABDI M1 SUTS 2018-19 Eclipse solaire en point vue de la spectroscopique - LESIA
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Shahin ABDI
M1 SUTS 2018-19
Observatoire de Paris-Meudon
Une histoire brève de
la découverte du Eclipse solaire en point vue de la
spectroscopique
coronium
La naissance de la spectroscopie
(1) contexte
• Thierry de Freiberg (1311), avait décrit
historique
la dispersion de la lumière par un dioptre
épais (en l'occurrence des urinaux) et s'était
efforcé d'expliquer sur cette base le (2) contexte
phénomène de l'arc-en-ciel. scientifique
Dessin de “De Iride” de Thierry de Freiberg, (3) étude
montrant une expérience de la réfraction de la critique
lumière. (The History of Science from Augustine to Galileo, A.C.
Crombie, Dover Publications,1996 )
(4) conclusion
De Newton à la naissance de « Hélium »
• ‘Afin de tenir ma plus récente promesse, je vous ferai savoir, sans plus de cérémonie, qu'au
commencement de 1666, je me procurai un prisme de verre triangulaire pour faire l'expérience du
célèbre phénomène des couleurs [...] Il me fut agréable de contempler les couleurs vives et intenses
ainsi produites’ (Sir Isaac Newton, 1672)
• Il étudia ce phénomène systématiquement et publia dans son traité intitulé Opticks ses résultats sur
la dispersion de la lumière.
• Il indiqua → comment la lumière blanche peut être décomposée en composantes monochromes avec
un prisme
• Il prouva que → ce n'est pas le prisme qui émet ou produit les couleurs, mais que ce dioptre ne fait
que séparer les constituants de la lumière blanche. FIRST UP 2
CONSULTANTS
De Newton à la naissance de
« Hélium »
(1) contexte
historique
• En 1802, William Wollaston (1766-
1828), en Angleterre, découvrit que le
spectre solaire lui-même comportait de (2) contexte
nombreuses fines lignes noires dans l'arc-en- scientifique
ciel de couleurs.
(3) étude
• Joseph von Fraunhofer (1787-1826) Le dessin original de Fraunhofer du spectre de la critique
a étudié ces lignes en détail à partir de 1814. lumière du soleil.
En utilisant plus d'un prisme pour disperser (https://sunearthday.nasa.gov/2006/multimedia/gal_031.php)
(5) conclusion
l'arc-en-ciel de lumière, il a trouvé un
"nombre presque infini" de lignes. Il a
étiqueté les lignes noires les plus fortes A, B,
C, D, etc. Les scientifiques les appellent
encore les lignes Fraunhofer.
• En 1869, l’astronome français observa un élément pour la première fois dans
le spectre solaire, le 18 aout 1868, au cours d’une éclipse totale de soleil.
• En 1869, Joseph Lockyer (1836-1920) étudia le spectre des Le spectre solaire
protubérances solaires (en éclipses) et découvrit que les spectres présentaient (https://www.cfa.harvard.edu/ssp/stars_plan
un léger décalage Doppler. ets/solarspectrum.html)
• Il a également trouvé un spectre jamais vu auparavant et a supposé qu'il
provenait d'un nouvel élément qu'il a appelé Hélium.
FIRST UP 3
CONSULTANTS
« Coronium »
Un mystère qui se produit
(1) contexte
d'autres mystères historique
• Deux astronomes, Charles Augustinus (2) contexte
Young (1834-1908) et William
Harkness (1837-1903) découvrirent de
scientifique
manière indépendante, en éclipse de
1879, une nouvelle raie d’émission brillante (3) étude
dans le spectre de la couronne solaire. critique
• Les deux astronomes virent plusieurs lignes (5) conclusion
lumineuses, y compris une ligne verte
particulièrement forte à une longueur d'onde
La vraie couleur de la couronne solaire (présence de la
de 530,3 nm.
raie verte (Fe XIV) et de la raie rouge (Fe X)). (Druckmüller,
http://www.zam.fme.vutbr.cz/~druck/eclipse/ecl2008m/tse2008_1000_h
• Une raie qui ne fut jamais observée dans ic1/0-info.htm)
laboratoire, mais il existait dans la couronne
solaire, on l'est nommée «Coronium»,
comme l'hélium de Lockyer. Bengt Edlén (1906-1993)
• Ce n’est que 60 ans plus tard que, dans les (Était-il en train
années 1930, Walter Grotrian et Bengt de faire d'autres
Edlén découvrirent que les lignes de
Coronium étaient causées par l’élément fer
miracles ?)
observé à des températures très élevées.
FIRST UP 4
CONSULTANTS
Spectroscopie de la couronne
solaire pendant l'éclipse (1) contexte
historique
• La surface du soleil est plus brillante que la
couronne (environ 1000 fois). Lors de l'éclipse (2) contexte
totale, la lune recouvre complètement la
surface du soleil, ce qui nous permet d'étudier
scientifique
la couronne solaire.
(3) étude
critique
Assemblage de l'appareil pour obtenir le spectre
de la couronne solaire. (Éclipse totale des États-Unis du (4) conclusion
21 août 2017, Koutchmy et al.)
A quoi ressemble un spectre obtenu de
l'éclipse ? Qu'est-ce qu'il montre ?
• Un spectre solaire au cours du temps →
• La raie verte est présente dans les
différentes structures de la couronne.
• Elle nous donne → Variation de la
température (thermique + doplérique) en Assemblage des 10 spectres (en présence de la
fonction de la distance (~ 1 rayons raie verte dans les deux régions différentes),
solaires au dessus de la photosphère) montrant le mouvement diurne. (Éclipse totale des
États-Unis du 21 août 2017, Koutchmy et al.) FIRST UP 5
CONSULTANTS• En étudiant sa largeur → Nous obtenons la (1) contexte
température thermique de la couronne historique
• L’intensité centrale de la raie verte en fonction
(2) contexte
de la distance → Mouvement macroscopique du
plasma → La vitesse doplérique → La scientifique
température doplérique
(3) étude
• La raie verte est une raie reference qui nous aide critique
pour etudier d’autres raies LMH (Largeur à Mi-Hauteur ) pour la raie verte (Fe XIV ou
Coronium) dans les différents régions de la couronne (4) conclusion
solaire en fonction de la vitesse doplérique.
(Éclipse totale des États-Unis du 21 août 2017, Koutchmy et al.)
Un des spectres obtenus dans un
région active de la couronne solaire.
La raie verte est la plus intense.
(Éclipse totale des États-Unis du 21 août 2017,
Koutchmy et al.)
FIRST UP 6
CONSULTANTSImportance d'étudier l'éclipse solaire
(1) contexte
• L'éclipse solaire est un phénomène naturel historique
• L'éclipse solaire artificielle dans l'espace étudie 24h/24
• La lune est le meilleur occulteur qui masque la photosphère du soleil → Cela nous permet d'avoir un bon
rapport signal sur bruit (2) contexte
• L'étude de l'éclipse solaire du sol est plus économique que l'espace scientifique
(3) étude
critique
(4) conclusion
• « Coronium » était un des résultats de
l’ étude l'éclipse du sol → La théorie
confirme l'existence de cet élément
• La théorie peut aussi prédire
l'existence d'autres éléments → Il faut
être vérifié par des observations
• L'origine des éléments ? → La Le spectre profond de la couronne solaire (avant et apres
Couronne F (Le spectre solaire) ou La soustraction F-composant de la couronne) avec deux nouveaux
couronne E (La couronne éléments qui a été prédit par Bengt Edlén. (Éclipse totale des États-
électronique)? Unis du 21 août 2017, Koutchmy et al.)
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CONSULTANTSCONCLUSION (1) contexte
historique
• Grâce à la spectroscopie → Nous connaissons les compositions du soleil et de la couronne
• Grâce à l’étude de l’éclipse → La raie verte (Fe XIV « Coronium »), un élément fortement (2) contexte
ionisé en raison de la température élevée de la couronne solaire, a été découverte scientifique
• Grâce à l’étude de la raie verte → Le modèle de la couronne a été obtenu (3) étude
critique
(4) conclusion
Références :
• M. Aschwanden. Physics of the solar corona : an introduction with problems and solutions. Springer Science & Business Media, 2006.
• A. C. Crombie. The History of Science from Augustine to Galileo. Dover Publications,1996
• D. E. Billings. A guide to the solar corona. Academic Press, 2013.
• G. Del Zanna and E. E. DeLuca. Solar coronal lines in the visible and infrared : A rough guide . The Astrophysical Journal, 852(1) :52, 2018.
• B. Edlén. On the identification of Ar x and Ar xiv in the solar corona and the origin of the unidentified coronal lines . Solar Physics, 9(2) :439 445,
1969.
• L. Golub and J. M. Pasachoff. The solar corona. Cambridge University Press, 2010
• P. Guillermier and S. Koutchmy. Eclipses totales : histoire, découvertes, observations.Masson, 1998
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