Effets de la turbulence atmosphérique lors de l'observation du soleil à haute résolution angulaire

par Amokrane Berdja

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Julien Borgnino.

Soutenue en 2007

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) .

mots clés

• Soleil -- Observations
• Résolution (optique)
• Turbulence atmosphérique
• Optique adaptative
• Interférométrie

Résumé

L’observation du Soleil à haute résolution angulaire est d’une grande importance en astronomie. Dans ce contexte, je montre les effets de la turbulence optique sur les images solaires, notamment sur les mesures astrométriques du diamètre solaire en longue pose. Je propose une modélisation des fluctuations d’angle d’arrivée locales chromatiques et polychtomatiques dans l’approximation des faibles perturbations, qui a aussi des retombées directes pour les observations diurnes de la turbulence optique. Afin d’extraire les fluctuations d’angle d’arrivée à partir des images courte pose du bord solaire, je propose une approche efficace et stable qui consiste en une intégration photométrique saturée avec test de l’anisoplanétisme local. Cette méthode compense les incohérences des méthodes précédentes. Elle a aussi des retombées sur la mesure du diamètre solaire en longue pose et la définition du diamètre photométrique. Une autre manière de mesurer les fluctuations d’angle d’arrivée de jour est de le faire dans le plan conjugué de la pupille. J’étudiée cette approche avec sa validité et limites. Comme application directe on présente le concept d’un moniteur profileur de la turbulence optique basse altitude. Une autre partie importante de mon travail est la modélisation de la variation temporelle de la turbulence optique en introduisant le bouillonnement propre. Le modèle théorique que je propose est présenté avec des exemples liés à des techniques diverses de l’observation à haute résolution angulaire en présence de la turbulence optique.

Titre traduit

Effects of atmospheric turbulence on the observation of the sun at high angular resolution

Résumé

The observation of the Sun at high angular resolution is of great importance in astronomy. In this context, I show the effects of optical turbulence on solar images, especially on the astrometric long exposure measurements of the solar diameter. I propose a modelling of the chromatic and polychromatic local angle of arrival fluctuations in the weak disturbances approximation, which also has direct relevance for daytime observations of the optical turbulence. In order to extract angle of arrival fluctuations from short exposure images of solar edge, I propose an effective and sable method that consists of a photometric integration with local anisoplanetism test. This method compensates for the inconsistencies of previous approaches. It also impacts on the long exposure measurement of the solar diameter as well as on the definition of solar photometric diameter. Another way to measure daytime angle of arrival fluctuations is to do so in the pupil plan. I studied this approach with its validity and limitations. As a direct application, we propose a concept of a profiling monitor of low altitude optical turbulence. Another important part of my work has been the modelling of the temporal variation of optical turbulence by introducing proper boiling. The theoretical framework that I propose is presented with examples related to various high angular resolution observation techniques in the presence of optical turbulence.