Reconstruction du spectre EUV solaire 31/03/2017 Reconstruction du spectre EUV solaire Jean Aboudarham LESIA, Meudon Pierre-Louis Amblard LIS, Grenoble Frédéric Auchère IAS, Orsay Gilbert Chambe LESIA, Meudon Thierry Dudok de Wit LPCE, Orléans Matthieu Kretzschmar IFSI, Frascati Jean Lilensten LPG, Grenoble

Variabilité du spectre EUV 31/03/2017 Variabilité du spectre EUV (T. Woods, 2005) (J.Lean, 1995) MEDOC 11/04

Problème : le manque de données 31/03/2017 Problème : le manque de données Il existe peu de mesures continues du spectre EUV La mesure doit se faire hors atmosphère Problème de dégradation des capteurs (Woods et al., 2005) MEDOC 11/04

Importance pour l’ionosphère 31/03/2017 Importance pour l’ionosphère Le flux EUV est un paramètre-clé pour la caractérisation de l’ionosphère et de la thermosphère Champ électrique magnétosphérique Marées atmosphériques Modélisation Ionosphère Thermosphère Spécification : TEC, température, vent neutre, … Utilisateurs Flux EUV solaire Proxies (f10.7, indice MgII, …) MEDOC 11/04

Météorologie de l’espace 31/03/2017 Météorologie de l’espace Il faut une mesure calibrée, continue et en temps réel du spectre EUV Utilisateurs opérateurs 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

Modèles (CHIANTI, …) ou observations 31/03/2017 Approche classique Les modèles actuels comprennent tous les mêmes ingrédients Exemples : SC#REFW (Torr, 1981), EUV (Tobiska, 1991), EUVAC (Richards, 1994), NRLEUV (Warren, 1998). proxies Spectre synthétique (Warren & Mariska, 2004) Modèles (CHIANTI, …) ou observations images MEDOC 11/04

Approche classique : perspectives 31/03/2017 Approche classique : perspectives Plusieurs instruments prévus (SDO, Solar-B, GOES, Lyra, …) Les modèles semi-empiriques s’affinent Améliorations en cours Développement de modèles 3D de l’atmosphère solaire Prise en compte d’effets hors équilibre thermodynamique Prise en compte d’autres effets (pénombres, limbe, …) Problème : décrire les éruptions MEDOC 11/04

Notre approche Notre approche est différente : 31/03/2017 Notre approche Notre approche est différente : Mesurer quelques raies avec un instrument dédié Reconstruire 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

Notre approche 3 ans de données du satellite TIMED (2002-…) 31/03/2017 Notre approche 3 ans de données du satellite TIMED (2002-…) mesures quotidiennes du spectre UV, sans les éruptions 1557 longueurs d’onde de 25-195 Å Y’a-t-il des raies qui ont la même évolution temporelle ? Intensité normalisée des raies MEDOC 11/04

“Similarité” entre raies 31/03/2017 “Similarité” entre raies Deux raies similaires (= même physique ?) Deux raies dissimilaires (= physique différente) MEDOC 11/04

Carte 2D des raies Distance entre 2 raies = dissimilarité log10(T) 31/03/2017 log10(T) Carte 2D des raies Distance entre 2 raies = dissimilarité s : nombre de Wolf f : indice f10.7 e : indice e10.7 m : indice MgII MEDOC 11/04

31/03/2017 Quels débouchés ?

(1) Reconstruction du spectre EUV 31/03/2017 (1) Reconstruction du spectre EUV

1) Reconstruction du spectre 31/03/2017 1) Reconstruction du spectre Le spectre EUV peut être reconstruit avec 4-6 raies Nous avons calculé les “meilleurs” jeux de raies Le choix du jeu dépend de l’utilisation finale Erreur 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) MEDOC 11/04

(2) Physique de l’irradiance EUV 31/03/2017 (2) Physique de l’irradiance EUV

2) Physique de l’irradiance EUV 31/03/2017 2) Physique de l’irradiance EUV  [nm] Le continuum de l’hydrogène est bien identifié  il est facile à reconstruire Modulation de 13.5 jours Modulation de 27 jours MEDOC 11/04

(3) Spécification d’instruments 31/03/2017 (3) Spécification d’instruments

3) Spécification d’instruments 31/03/2017 3) Spécification d’instruments LYRA = radiomètre embarqué à bord du satellite PROBA 2 (lancement 2007) Transmittance de LYRA MEDOC 11/04

(4) Lien avec l’irradiance totale 31/03/2017 (4) Lien avec l’irradiance totale

4) Calcul de irradiance totale 31/03/2017 4) 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

4) Calcul de irradiance totale 31/03/2017 4) Calcul de irradiance totale émission des régions chaudes (facules) : indice CaK + = Irradiance totale émission des régions froides (tâches) : nombre de Wolf – Nos mesures de similarité : aucune combinaison d’indices ne permet de reconstruire l’irradiance totale MEDOC 11/04

Bilan Irradiance EUV = un paramètre-clé 31/03/2017 Bilan Irradiance EUV = un paramètre-clé Pour la spécification de l’ionosphère/thermosphère Pour la physique solaire Lien 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 structures Résolution spectrale & en température Couverture spectrale (calcul de la DEM) Couverture temporelle MEDOC 11/04

4) Calcul de l’irradiance totale 31/03/2017 4) Calcul de l’irradiance totale MEDOC 11/04

4) Calcul de l’irradiance totale 31/03/2017 4) Calcul de l’irradiance totale MEDOC 11/04