Photographier la
granulation du soleil en lumière blanche: Quel matériel utiliser ?
Photographing the
granulation of the sun in white light: What material to use?
Certes. La photographie
en Ha est sans conteste la méthode la plus performante pour observer
les détails du disque solaire. Seulement voilà, les instruments
spécialisés dans ce domaine affichent des prix prohibitifs, les
rendant inaccessibles à la majeure partie des astronomes amateurs…
Aussi, je propose
d’aborder une approche alternative, la photographie dite « en
lumière blanche ». Tout comme le Ha, elle permet de réaliser
de belles images du soleil, et sera particulièrement utile pour
immortaliser une éclipse solaire, le transit de Mercure ou Vénus
devant l’astre du jour, ou bien encore suivre le développement de
taches solaires. Elle peut même, avec un minimum de maîtrise,
révéler le « bouillonnement » des granules tapissant
le disque solaire. Mais pour cela, il est nécessaire de connaître
quelques notions essentielles que je vous propose d’aborder dans
les lignes qui vont suivre…
Mais avant cela, je ne peux
aborder un tel sujet sans rappeler les dangers liés à l’observation
du soleil.
Le flux intense de la lumière
solaire dans le visible mais surtout dans l’infrarouge risque de
provoquer des lésions oculaires irréversibles. Notre rétine est
insensible à la douleur, mais elle est très fragile. Aussi, ne
jamais regarder directement le soleil, ni à l’œil nu, ni au
travers d’un instrument, sans un filtre spécifique. Ces filtres
doivent également être parfaitement opaques aux IR et aux UV.
Qu’est ce que la
granulation, et à quoi est’ elle due ?
Les granules sont visibles à la
surface du soleil (photosphère) sous la forme d’une trame
constituée d’une multitude de grains brillants cerclés de fines
séparations plus sombres, les intergranules.
Les zones claires sont en fait des
cellules de plasma chaud et ascendant (convection). Cette matière
s’élève et retombe en périphérie et alimente alors les zones
d’intergranules en se refroidissant…
N’étant pas directement liés à
l’activité du Soleil et à ses perturbations les plus importantes
(protubérances), ils constituent ce que l’on appelle communément
le « Soleil calme »
Leur taille moyenne est de l’ordre de
1 000km, mais celle ci varie de quelques centaines à près de 2
000km.
Leur durée de vie est elle aussi
variable. Les travaux de Chevalier (1908)
sur le sujet nous apprennent qu’elle
est de l’ordre 5 mn en moyenne.
Comment filtrer la
lumière ?
Pour une observation visuelle, il est
nécessaire de filtrer la lumière de manière drastique, en
positionnant à l’ouverture de l’instrument un filtre spécifique
qui ne laissera passer que 1/100000ème
du flux lumineux.
Placé à l’avant de l’instrument,
avant toute concentration du faisceau lumineux, celui ci ne risque
pas de surchauffer contrairement aux filtres placés à l’oculaire
qui eux, peuvent se fissurer sous l’effet de la forte chaleur et se
trouvent, par conséquent, extrêmement dangereux. Ces filtres
doivent être parfaitement opaques aux IR et aux UV.
En photographie, le principe de
filtrage reste identique. La seule différence tient au fait que nous
filtrerons la lumière 10 fois moins, avec un taux de 1/10000
seulement, le but étant de réduire considérablement le temps de
pose, afin de figer l’image et gagner en netteté.
De
ce fait, l’image reste extrêmement lumineuse et donc
potentiellement dangereuse en visuel ! C’est pourquoi ces
filtres sont exclusivement réservés à une utilisation
photographique !
Différents filtres à pleine
ouverture existent.
Les filtres en verre traité sont à
déconseiller. Leur lame de verre n’est pas polie optiquement ce
qui a pour effet de dégrader fortement la résolution de l’image.
 |
| Source: Optique Unterlinden |
Par contre, les filtres à base de
feuille de mylar, tel le célèbre « Astrosolar »
proposé par la marque Baader-planétarium génère une image
quasi-parfaite. Ces filtres, sont néanmoins à manier avec grande
précaution, car ils sont extrêmement fins et fragiles.
Si vous souhaitez acheter ce
produit, veillez à choisir la bonne densité en fonction de son
utilisation : densité 5 (1/100000ème )
pour le visuel, ou bien densité
3,8 (1/10000) pour l’imagerie.
Lunette ou télescope ?
L’utilisation d’une lunette est
préférable. A diamètre égal, une lentille optique offre un
meilleur piqué (acutance) qu’un objectif à miroir.
Soyez attentif néanmoins à la qualité
optique de la lunette, et préférez une lunette apochromatique à
une lunette achromatique, avec si possible des verres dits « ED »
ou équivalents.
Quel diamètre ?
Nous abordons ici, l’aspect peut être
le plus important du sujet…
Celui ci devra être suffisamment
important…
La résolution d’un instrument étant
directement liée au diamètre de celui ci, l’objectif devra en
conséquence être de taille suffisante pour révéler les fins
détails que constitue la granulation du soleil.
Il faut savoir que la taille angulaire
d’un granule est de l’ordre d’ une seconde d‘arc. Il faut un
objectif d’au moins 120mm pour résoudre un détail de cet ordre.
R=0.252
X λ / Ø
où:
λ
= longueur d’onde de la lumière en nm
Ø
= diamètre de l’optique en mm
Pour
rappel, les longueurs d'onde en RVB sont:
Rouge: 650 nm
Vert :
550 nm
Bleu : 450 nm
R=0,252 X 550 / 120 = 1,15
Mais alors, vous me direz :
Très bien, alors plus le diamètre de
l’instrument est important, meilleure est la résolution, et
meilleur sera le résultat ?
Et bien non, par forcement, et voici
pourquoi :
Mais pas trop…
Afin de déterminer le diamètre
optimal de l’instrument, il faut également prendre en compte les
effets de la turbulence.
A focale constante, si nous observons
les effets de la turbulence et que nous augmentons le diamètre de
l’instrument, nous constatons que les effets de la turbulence
seront de plus en plus marqués et gênants.
A l’inverse, si nous réduisons le
diamètre, nous observons alors qu’en deçà d’une certaine
limite, l’image deviendra parfaitement stable. Il s’agit du
paramètre de Fried. Nous savons qu’il est de l’ordre de 30mm en
plaine. Il augmente bien sûr avec l’altitude, pour atteindre 200mm
dans les sites privilégiés situés en altitude (Pic du Midi, etc…)
Dans la pratique, nous employons des
objectifs dont le diamètre équivaut à 3 fois ce paramètre.
Ainsi, les calculs théoriques montrent
clairement qu’il est malheureusement inutile de dépasser un
diamètre supérieur à 90mm en plaine. L’utilisation d’un
diamètre supérieur améliorerait la résolution, mais celle ci
serait contrecarrée par les effets néfastes de la turbulence. Nous
sommes alors loin des 120mm nécessaires à la résolution des
granules.
Mais vous l’aurez compris, la seule
solution consiste à monter en altitude, afin de pouvoir utiliser un
plus grand diamètre et profiter pleinement de sa résolution.
Quelle focale?
Une fois votre diamètre optimal
déterminé (en fonction de votre lieux d’observation), vous avez
la possibilité de jouer sur la focale en ajoutant ou non une
lentille de barlow.
Les conséquences seront de modifier le
grossissement, le champ visuel, et l’échantillonnage.
Veillez donc à ce que le champ
résultant corresponde au cadrage souhaité (vue générale du
Soleil, ou bien champ extrêmement resserré sur une tache solaire
par ex…).
Mais le plus important est de veiller à
respecter les règles d’échantillonnage afin de vous approcher au
plus près des capacités de résolution de votre instrument. Pour
plus d’explications sur l’échantillonnage, je vous invite à
consulter l’article « Notions d’ Echantillonnage »
sur ce même site…
Appareil Photo ou
Camera CCD ?
L’utilisation d’un APN de type
reflex peut se justifier par leur facilité d’emploie et surtout
leur autonomie énergétique dans le cas d’astrophotographie
nomade.
Néanmoins, il faut savoir que les
meilleures images de la granulation se prennent dans la bande
moléculaire à 430,5nm. Seules les caméras CCD en version
monochrome permettent d’isoler une bande spécifique du spectre
électromagnétique, aussi c’est vers ces dernières que je vous
conseille de vous tourner.
Filtre ou pas filtre ?
Afin d’isoler la bande passante à
430,5nm, et obtenir un contraste optimal des granules, l’utilisation
d’un filtre bleu est nécessaire. La firme Baader propose un modèle
parfaitement adapté avec un très bon rapport qualité/prix.
 |
Fitre Baader 435nm
Source: Astro-Shop.fr |
Celui ci, associé à l’utilisation
d’un capteur monochrome, permettra d’isoler parfaitement la bande
passante qui nous intéresse.
Comment tenter de
déjouer les méfaits de la turbulence?
La
meilleure approche consiste à réaliser une rafale d’une vingtaine
ou trentaine d’images de quelques millièmes de secondes afin de
figer la turbulence. La turbulence étant quasi-permanente, beaucoup
d’entre elles auront subit les affres de la turbulence, et seront
inexploitables. Mais, un examen des clichés un à un permettra de
choisir le cliché le plus net, et peut-être …enfin le cliché
attendu. Ce type de travail nécessite beaucoup de patience, mais
votre persévérance devrait finir par payer.
Quand réaliser mes
clichés?
Il
est grandement préférable de réaliser ses clichés en matinée.
Les écarts thermiques sont alors minimisés, le soleil n’ayant
alors pas eu le temps de chauffer le sol et de générer des
mouvements convectifs des masses d’air.
Il
faut également savoir que la période du printemps est beaucoup plus
propice à des masses d’air stable.
