Reconstruction du spectre EUV solaire

Jean Aboudarham LESIA, MeudonPierre-Louis Amblard LIS, GrenobleFrédéric Auchère IAS, OrsayGilbert Chambe LESIA, MeudonThierry Dudok de Wit LPCE, OrléansMatthieu Kretzschmar IFSI, FrascatiJean Lilensten LPG, Grenoble

MEDOC 11/04 2

VariabilitéVariabilité du spectre EUV du spectre EUV

(J.Lean, 1995)

(T. Woods, 2005)

MEDOC 11/04 3

Problème : le manque de donnéesProblème : le manque de données

Il existe peu de mesures continues du spectre EUVLa mesure doit se faire hors atmosphèreProblème de dégradation des capteurs

(Woods et al., 2005)

MEDOC 11/04 4

Importance pour l’ionosphèreImportance pour l’ionosphère

Le flux EUV est un paramètre-clé pour la caractérisation de l’ionosphère et de la thermosphère

ModélisationIonosphère

Thermosphère

Spécification : TEC,

température, vent neutre, …

Utilisateurs

Champ électrique magnétosphérique

Marées atmosphériques

Flux EUV solaire

Proxies (f10.7, indice MgII, …)

MEDOC 11/04 5

Météorologie de l’espaceMétéorologie de l’espace

Il faut une mesure calibrée, continue et en temps réel du spectre EUV

Utilisateursopérateurs de satellites (orbitographie)

opérateurs radio (communications HF et sol-satellite)

climat …

Or une telle mesure n’existe pas On recourt à des substituts (proxies: nombre de Wolf, indice f10.7, …)

MEDOC 11/04 6

Modèles (CHIANTI, …)

ou observations

Approche classiqueApproche classique

Les modèles actuels comprennent tous les mêmes ingrédients

Exemples : SC#REFW (Torr, 1981), EUV (Tobiska, 1991), EUVAC (Richards, 1994), NRLEUV (Warren, 1998).

proxies

images

Spectre synthétique

(Warren & Mariska, 2004)

MEDOC 11/04 7

Approche classique : perspectivesApproche classique : perspectives

Plusieurs instruments prévus (SDO, Solar-B, GOES, Lyra, …)

Les modèles semi-empiriques s’affinent

Améliorations en coursDéveloppement de modèles 3D de l’atmosphère solairePrise en compte d’effets hors équilibre thermodynamiquePrise en compte d’autres effets (pénombres, limbe, …)

Problème : décrire les éruptions

MEDOC 11/04 8

Notre approcheNotre approche

Notre approche est différente : Mesurer quelques raies avec un instrument dédiéReconstruire le spectre à partir d’une combinaison de ces raies

Thèse de Matthieu Kretzschmar (2001) : 6 raies doivent suffire

Poursuite de cette approche, avec analyse statistique

MEDOC 11/04 9

Notre approcheNotre approche

3 ans de données du satellite TIMED (2002-…)mesures quotidiennes du spectre UV, sans les éruptions1557 longueurs d’onde de 25-195 Å

Y’a-t-il des raies qui ontla même évolution temporelle ?

Intensité normalisée des raies

MEDOC 11/04 10

““Similarité” entre raiesSimilarité” entre raies

Deux raies similaires

(= même physique ?)

Deux raies dissimilaires

(= physique différente)

MEDOC 11/04 11

Carte 2D des raiesCarte 2D des raies

Distance entre 2 raies = dissimilarité

log10(T)

s : nombre de Wolf

f : indice f10.7

e : indice e10.7

m : indice MgII

Quels débouchés ?Quels débouchés ?

(1)(1)

Reconstruction du spectre EUVReconstruction du spectre EUV

MEDOC 11/04 14

1) Reconstruction du spectre1) Reconstruction du spectre

Le spectre EUV peut être reconstruit avec 4-6 raiesNous avons calculé les “meilleurs” jeux de raiesLe choix du jeu dépend de l’utilisation finaleErreur relative moyenne pour un jeu de 6 raies : < 0.4 %

Un critère rigoureux pour comparer les proxies avec les différentes raies

En cours : comparaison avec mesures radio (400 MHz - 3 GHz)

(2)(2)

Physique de l’irradiance EUVPhysique de l’irradiance EUV

MEDOC 11/04 16

2) Physique de l’irradiance EUV2) Physique de l’irradiance EUV

Le continuum de l’hydrogène est bienidentifié

il est facile àreconstruire

Modulation de 13.5

jours

Modulation de 27 jours

[nm]

(3)(3)

Spécification d’instrumentsSpécification d’instruments

MEDOC 11/04 18

3) Spécification d’instruments3) Spécification d’instruments

Transmittance de LYRA

LYRA = radiomètre embarqué à bord du satellite PROBA 2 (lancement 2007)

(4)(4)

Lien avec l’irradiance totaleLien avec l’irradiance totale

MEDOC 11/04 20

4) Calcul de irradiance totale4) Calcul de irradiance totale

Irradiance totale

Fröhlich & Lean, 2003

Peut-on reconstruire l’irradiance totale à partir d’une combinaison de proxies ?

MEDOC 11/04 21

4) Calcul de irradiance totale4) Calcul de irradiance totale

Irradiance totale

émission des régions froides (tâches) : nombre de Wolf

–

émission des régions chaudes (facules) :

indice CaK

+=

Nos mesures de similarité : aucune combinaison d’indices ne permet de reconstruire l’irradiance totale

MEDOC 11/04 22

BilanBilan

Irradiance EUV = un paramètre-cléPour la spécification de l’ionosphère/thermosphèrePour la physique solaireLien avec le climat

Plusieurs instruments dédiés sont prévus (SWAP, Lyra, SDO, SO, …), mais la mesure à long terme reste un problème.

Notre étude : un puissant outil pour caractériser raies EUV et proxies.

Où aller ? Physique des courtes échelles de temps / petites structuresRésolution spectrale & en températureCouverture spectrale (calcul de la DEM)Couverture temporelle

MEDOC 11/04 23

4) Calcul de l’irradiance totale4) Calcul de l’irradiance totale

MEDOC 11/04 24

4) Calcul de l’irradiance totale4) Calcul de l’irradiance totale