Programme d'observation radio solaire

Le Canada observe l'activité solaire depuis très longtemps (depuis 1946 à Ottawa) en observant les émissions radio du Soleil. Le programme s'est poursuivi jusqu'en 1990, quand il a été transféré à l'OFR. De nos jours, le programme permet à de nombreux utilisateurs d'obtenir des renseignements sur l'activité solaire.

Le Programme d'observation radio solaire est un service offert conjointement par le Conseil national de recherches du Canada et l'Agence spatiale canadienne. Il sert à fournir des valeurs courantes et des archives de l'indice d'activité Solar Flux (flux solaire) à 10,7 cm à tous les utilisateurs pouvant en avoir besoin.

Les différentes manifestations de l'activité solaire sont le résultat de la quantité totale de flux magnétique qui émerge de la photosphère allant dans la chromosphère et la couronne solaire, ainsi que sa distribution temporelle et spatiale. Pour des raisons que l'on ne comprend pas clairement, l'activité solaire varie sur une période d'environ 11 ans. Le flux solaire à 10,7 cm est une mesure de l'émission intégrée à 10,7 cm de toutes les sources présentes sur le disque solaire. Lorigine du flux est presque totalement thermique, et est lié directement à la quantité totale de plasma enfermée dans les champs magnétiques au-dessus des régions actives. Cette quantité est liée au montant de flux magnétique. Une comparaison faite sur plus d'un cycle d'activité solaire montre qu'il existe une corrélation linéaire entre le flux solaire à 10,7 cm et le flux magnétique photosphérique total dans les régions actives.

Le flux solaire à 10,7 cm, c'est-à-dire la densité du flux solaire à la longueur d'onde de 10,7 cm, est mesuré à l'aide de deux radiotélescopes entièrement automatisés (appelés « moniteurs de flux » ), situés à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique.

Le moniteur de flux de gauche est celui qui a fourni le flux d' « Ottawa » pendant plusieurs années; le moniteur de droite, monté sur une tour, a été construit en 1990. Les deux instruments mesurent la force de l'émission radio solaire à la longueur d'onde de 10,7 cm chaque jour, aussi longtemps que le Soleil est au-dessus de l'horizon. De plus, les instruments interrompent l'observation continue chaque jour pour prendre trois mesures précises de la densité du flux solaire. Ces mesures constituent l'indice du flux solaire à 10,7 cm. Ces mesures sont transmises immédiatement par courriel et par télécopieur à une liste d'utilisateurs situés partout dans le monde. De plus, les données courantes et les données d'archives sont disponibles de www.spaceweather.ca.

Histoire du Programme d'observation radio solaire

L'histoire du flux solaire à 10,7 cm est intimement liée aux débuts de la radioastronomie au Canada. Immédiatement après la deuxième Guerre Mondiale, Arthur Covington et ses collègues au Conseil national de recherches du Canada, à Ottawa, avaient utilisé des pièces de radar militaires et du matériel d'essai de surplus pour fabriquer un radiotélescope. L'antenne était un paraboloïde de 4 pi (1,2 m) d'un radar de pointage de canons de type IIIC, installé sur le prototype d'une monture de radar modèle 268. En inclinant la monture de manière à ce que l'axe de l'azimut était orienté vers l'étoile polaire, on l'a convertit en une simple monture polaire, ce qui a simplifié le suivi du Soleil. Le récepteur était un récepteur à commutation Dicke utilisé pendant la guerre pour analyser les cristaux mélangeurs de silicium pour des applications radar. Le système radar fonctionnait à une fréquence de 2800 MHz, qui est équivalent à la longueur d'onde de 10,7 cm.

L'instrument était orienté vers différents objets célestes, incluant Jupiter, la Voie lactée, l'aurore boréale, et le Soleil. Sa sensibilité était insuffisante pour détecter les sources cosmiques autres que le Soleil. Cependant, avec le temps, M. Covington et ses collègues se sont rendus compte que l'émission du Soleil à 10,7 cm variait. Cette observation était inattendue. On pensait à cette époque que l'émission solaire aux longueurs d'ondes centimétriques était simplement l'émission d'un corps noir d'une boule de gaz chaud. On s'est ensuite demandé si l'émission variait partout sur le disque ou s'il existait des sources variables plus petites, qui étaient peut-être liées à des régions actives et des groupes de taches solaires.

La faible résolution angulaire du radiotélescope (quelques degrés) faisait qu'il était impossible de faire la distinction entre ces deux possibilités. Cependant, une occasion pour répondre à cette question s'est présentée le 23 novembre 1946, quand une éclipse du Soleil a eu lieu dans la région d'Ottawa. L'enregistrement de cette radioémission pendant l'éclipse est illustré à la figure.

L'observation montrait des preuves convaincantes qu'il y avait des contributions importantes à l'émission totale à 10,7 cm près des taches solaires. L'enregistrement fait pendant l'éclipse montre une diminution importante de l'intensité du signal après 11 h 40, heure locale, quand la Lune couvrait une grande tache solaire sur le disque solaire.

M. Covington a ensuite montré qu'il y avait une corrélation entre le flux solaire à 10,7 cm et les indices de l'activité solaire, comme le nombre de taches solaires et la superficie totale des taches solaires. Le flux solaire représentait d'ailleurs un avantage par rapport à ces indices parce que les mesures étaient entièrement objectives, et peuvent être faites dans presque toutes les conditions météorologiques. Comme cette mesure est étroitement liée à l'activité magnétique, elle est étroitement liée avec d'autres indices d'activité et, puisque l'activité magnétique modifie l'émission énergétique du Soleil, avec l'irradiance solaire.

L'émission découvert par M. Covington est maintenant connue comme le composant S, ou la partie qui varie lentement de la radioémission solaire. On a établi par la suite, par observation et théoriquement, que la meilleure longueur d'onde à utiliser pour observer ce composant de la radioémission solaire est d'environ 10 cm. Covington avait choisi de faire ses observations à 10,7 cm parce que les pièces de radar qu'il avait utilisé étaient conçues pour fonctionner à cette longueur d'onde. Son choix n'avait aucun rapport avec l'astronomie, et doit être l'une des coïncidences les plus remarquables en astronomie.

Le flux solaire à 10,7 cm est actuellement un des meilleurs indices de l'activité solaire que nous avons. Il forme maintenant une base de données ininterrompue, constante, couvrant plus de 50 ans. Seul le nombre de taches solaires a été observé pendant plus longtemps, remontant au XVIIe siècle au moins. Ces données présentent toutefois des effets subjectifs d'observation et d'évaluation, et dépendent des conditions météorologiques.

Les mesures ont été prises dans la région d'Ottawa de 1946 à 1990 — d'abord à la colline Goth, au sud d'Ottawa, puis à l'Observatoire radioastonomique Algonquin. En 1990, suite à la fermeture de cet observatoire, l'observation des radioémissions solaires a été déménagée à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique, près de Penticton (Colombie-Britannique). En ce temps, ce qu'on appelait depuis des décennies le « flux d'Ottawa » est devenu le « flux de Penticton ». Afin de s'assurer que le déménagement n'ait pas d'effet sur la qualité des données, on a construit un moniteur de flux entièrement neuf, on l'a installé à Penticton, puis on a fait fonctionner les systèmes d'Ottawa et de Penticton en même temps pendant plus de six mois. On a ensuite mis l'instrument d'Ottawa hors service et on l'a déménagé à Penticton, où on l'a monté et mis en service à côté du nouvel instrument. En faisant fonctionner les deux instruments en parallèle, on peut rapidement vérifier la qualité des mesures et cela permet d'avoir un appareil de secours en cas de panne.

En 2003, le Programme d'observation radio solaire est devenu un programme commun avec l'Agence spatiale canadienne et un élément du Programme canadien de surveillance géospatiale, qui réunit différents programmes de surveillance géospatiale sous une même entité. Cette nouvelle façon d'opérer a permis de créer un programme de mise à jour majeur et devrait aider à assurer que ce « stéthoscope solaire canadien » demeure un outil d'une grande valeur dans un avenir prévisible.

Information pertinente

Instituts:

• Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC