Mesures sur les images solaires avec Geogebra phm – Obs. Lyon avril 2013

Mesures sur les images solaires

avec Geogebra

phm – Obs. Lyon avril 2013.

PhM - Obs. Lyon - avril 2013 Images solaires sous Geogebra (dimensions) 2

Introduction

I - Regarder le Soleil sans danger avec un instrument peut se faire de deux façons :

- Mettre une forte densité devant l’objectif (filtre type mylar).

- Intercaler entre l’objectif et l’oculaire, un filtre interférentiel qui permet d’avoir une image pratiquement monochromatique.

II - Faire des images demande que le récepteur soit placé au plan focal de l’objectif ou que la combinaison oculaire + optique redonne une bonne image.

La deuxième méthode peut s’appliquer à la combinaison oculaire-appareil numérique à condition de bien aligner l’objectif de l’appareil photo sur l’axe optique de la lunette. Avec cette méthode le champ est souvent vigneté sur les bords, mais ceci ne peut beaucoup gêner pour des mesures de distances à la surface du Soleil.

III - Il nous reste à faire les mesures et les calculs. De nombreux logiciels permettent de pointer des positions sur une image et faire des calculs.

Nous proposons Geogebra, logiciel libre adapté à l’enseignement.►


Les images solaires sont prises avec une lunette

Obtention des images

►

Lundt,

appareil numériqueet un placé directement derrière l’oculaire de la lunette, centré au mieux ou à l’aide d’un support adapté.

Fixation de l’ appareilSupport de fixation



Il reste à

►

- l’exposition peut être choisie

- faire la mise au point par :

• visée directe (appareil reflex)

• “automatique” (mode P des appareils, en neutralisant le flash).

• ou manuelle après divers essais.

• l’Autofocus

Le temps de pose automatique est, en général, correct, sinon choisir la vitesse ou l’ouverture ou les deux paramètres.

facteur de zoom.- choisir le



En Autofocus, la précision de la mise au point n’est pas garantie suivant le contraste des détails de l’image.

Il est possible avec les appareils numériques qui ont la fonctionnalité de prendre des images en continue de palier en partie à cet inconvénient (cadence : 1 image par seconde.

►

Il suffit après les prises d’images, de trier et de ne garder que les images nettes ou seulement la plus nette de chaque série.

Lors de la prise de vue, il est possible de faire varier le réglage de mise au point avec la molette de la lunette tout en enregistrant les images.


Une série d’images identiques peuvent être regroupées et moyennées. Pour le recentrage et moyenne automatiques, utiliser Registax ou autre programme.

Les images

L’échelle des images est fonction du zoom de l’appareil numérique. Il faut donc traiter séparément chaque série correspondant à une position de zoom.

Les images numériques étant assez grandes et lourdes à manipuler dans GeoGebra, il vaut mieux les recadrer au mieux et ne garder que l’image solaire utile avec une marge minimale.

Pour le traitement sous GeoGebra, une image carrée est préférable.

Jets et spicules Taches solaires

►


Pour initiation de base à GeoGebra voir

Travail avec Geogebra

►

ou

- les tutoriels disponibles sur Internet

- le fichier

http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/astrogebra/geogellipse/geogellipse.pdf

ou - le diaporama

http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/astrogebra/geogellipse/geogellipse.pps

Description de quelques commandes et manipulations de bases :

http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/cdroms/cdrom2014/astrobases/index.html

Fichier :elements_geogebra.pdf

http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/astrogebra/geogellipse/geogellipse.pdf

http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/astrogebra/geogellipse/geogellipse.pps




Travail avec Geogebra

Ouvrir GeoGebra

L’unité de longueur utilisée sera le kilomètre.

Rayon du Soleil : Rayon de la Terre :

►

Créer les objets des valeurs utilisées dans les calculs et dessins en écrivant dans la :fenêtre de saisie

R_S = 700000 (RS)R_T = 6378 (RT)


Insertion de l’image

Insérer l’image à traiter avec l’échelle :

- Cliquez vers l’endroit où sera placée l’image.

1 pixel = 1 unité GeoGebra

- Choisir la fonction “Insertion d’image”

- Dans la fenêtre répertoire qui s’ouvre, choisir le fichier image à insérer pour mesures.

- Appuyer sur la touche pour sortir du mode “Insertion image”.

Votre fichier ou le fichier

►

sera.jpg

Esc


Placement de l’image

Après avoir inséré l’image, choisir « » dans le menu en cliquant sur l’image avec le bouton droit

Dans l’onglet “Position” donner les abscisses et ordonnées des deux coins de l’image :

Coin 1, en bas à gauche (0,0)Coin 2, en bas à droite

(largeur de l’image-1,0)

Sauver sous forme de fichier par

►

Propriétés


Rayon du Soleil et échelle de l’image

Pour avoir l’échelle de l’image, on va ajuster un cercle ( ) sur le bord du Soleil. La valeur du rayon de ce cercle ( ) avec celle du rayon réel du Soleil ( ) donnera l’échelle de l’image.

echR

rS

S

(km / pixel)

Pour ajuster un cercle sur le bord du Soleil, on se sert de la fonction :

- Cercle passant par trois points

Points que l’on prendra sur le bord à la limite photosphère – chromosphère.

►

cS

rS

RS



Construire le cercle qui passe par ces trois points :

Cercle trois points

- soit on utilise la fonction

- soit dans la fenêtre de saisie, on écrit :

en pointant successivement 3 endroits du bord, ce qui construit le cercle ( ).

c_S=cercle(A,B,C)►

Avec la fonction , placer au mieux trois points , et , à la limite photosphère chromosphère.

pointA B C

Cercle passant par trois points :

Touche pour sortir de la fonction cercle.Esc

On renomme le cercle ( ) en ( ).c c_S

c



ech = R_S / r_s

En extraire la position du centre :

C_S = Centre[c_S]

et la valeur du rayon

r_S = Rayon[c_S]

Calcul de l’échelle de l’image :

►

Remarque : cette valeur de l’échelle indique qu’il est impossible de distinguer deux détails moins éloignés de km.ech


Dimension des spicules

Pointer le haut de la spicule : point .

Tracer le segment de à

s = Segment[C_S,D]

Créer le point intersection du segment et du cercle solaire

I = Intersection[c_S, s]

et calculer la diension de la spicule

d_{spi}= longueur[segment[I,D]]

Avec l’échelle de l’image, calculer la hauteur en km de la spicule.

h = d_{spi} * ech

►

D

C_S D

I


Tracer, à l’échelle, au point , un cercle à l’échelle du rayon de la Terre

Dimension des spicules

r_T = R_T / ech

Faire varier légèrement la valeur du rayon du cercle solaire pour apprécier son effet sur la hauteur de la spicule.

c_T = Cercle[I, r_T]

En déduire une estimation de l’erreur en fonction de la précision du cercle tracé et de son rayon du Soleil mesuré en pixels.

Calculer le nombre de diamètres terrestres contenus dans la hauteur de la spicule.

ndt =h/(2*R_T)

►

I


Dimension des taches

►

Dim. Image 1300 × 1300• insertion de l’image

• tracé du bord solaire avec trois points par le cercle passant par ces trois points

• calcul de l’échelle pixel - km

• mesure de la ou les taches

• calculs des dimensions

• échelle de la Terre

Un travail tout à fait similaire est faisable avec la mesure des dimensions des taches solaires : grandeurs, évolutions, etc.Le fichier tacha.jpg peut être pris comme base de travail.

La démarche est la même :


FIN

Documents

Mesures sur les images solaires avec Geogebra phm – Obs. Lyon avril 2013