Reconstruction du spectre EUV solaire

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1 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

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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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 Å Y’a-t-il des raies qui ont la même évolution temporelle ? Intensité normalisée des raies MEDOC 11/04

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

11 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

12 31/03/2017 Quels débouchés ?

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

14 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

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

16 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

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

18 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

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

20 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

21 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

22 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

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

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