L’éclipse vue d’en haut : ce que les satellites révèlent du Soleil

Observation d'une éclipse solaire par le satellite HINODE — Éclipse solaire : une image capturée depuis l'espace, révélant les couches externes du Soleil, invisibles depuis la surface terrestre. L'éclipse solaire du 20 mai 2012, observée par le satellite Hinode, un observatoire solaire développé par l'agence spatiale japonaise (JAXA).
Source image : Hinode/Jaxa/Nasa (nouvelle fenêtre).

Résumé scientifique

L'article d'Astronoo présente l'observation des éclipses solaires depuis l'espace par les satellites HINODE et PROBA-2. Grâce à leurs instruments sensibles aux rayons X et à l'ultraviolet extrême, ces observatoires étudient la couronne solaire, les boucles magnétiques et les éjections de masse coronale sans les perturbations de l'atmosphère terrestre. Les occultations lunaires vues en orbite offrent des diagnostics précieux sur la température, la densité et la dynamique du plasma coronal. Ces données améliorent la compréhension de l'activité solaire et alimentent les modèles de météo spatiale.

Pourquoi observer une éclipse solaire depuis l’espace change-t-il notre compréhension du Soleil ?

Cet article explore ce que les satellites révèlent du Soleil caché lors des éclipses solaires. Depuis l’orbite, des engins comme HINODE et PROBA-2 échappent aux limitations de l’atmosphère terrestre : turbulence, absorption des rayons X et de l’ultraviolet extrême, et courte durée de la totalité. Ils peuvent donc observer la couronne solaire en continu, suivre plusieurs passages du limbe lunaire et cartographier les structures magnétiques chaudes. Ces observations révèlent des boucles coronales, des gradients thermiques, des ondes et des instabilités liées aux éruptions solaires. Elles aident à comprendre pourquoi la couronne est plus chaude que la photosphère et comment l’activité solaire influence l’environnement spatial terrestre. La réponse à la question posée est donc double : les satellites offrent à la fois une vision stéréoscopique et une analyse spectrale impossibles depuis le sol, tout en fournissant des données continues pour la météo spatiale. Cet article détaille les instruments, les phénomènes captés et l’apport des missions spatiales à l’étude des éclipses.

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Éclipse de Soleil vue par le satellite HINODE

Un satellite dédié à la couronne solaire

Le satellite japonais HINODE, lancé en 2006 par la JAXA en collaboration avec la NASA et l'ESA, est spécialisé dans l’observation de la couronne solaire avec une précision extrême. Lors d’une éclipse solaire, HINODE n’est pas seulement un spectateur passif : il devient un outil de diagnostic avancé du plasma coronal.

Diagnostic du plasma coronal pendant l’éclipse

Grâce à son télescope optique (SOT) et son spectromètre à rayons X (XRT), HINODE enregistre les variations d’intensité, de température et de structuration magnétique dans la couronne solaire, là où l’atmosphère solaire s'étend sur des centaines de milliers de kilomètres au-delà du disque visible. Pendant une éclipse observée le 22 juillet 2009, HINODE a révélé avec finesse des arches coronales dynamiques et des éjections de masse coronale (CME) en cours, grâce à l’occultation naturelle offerte par la Lune.

Cette perspective spatiale permet d'éliminer les perturbations atmosphériques terrestres, offrant ainsi des profils spectraux et thermiques d'une rare précision.

Les observations du satellite Hinode

Une éclipse partielle filmée depuis l’orbite

Éclipse solaire partielle du 25 novembre 2011, vue de l’Antarctique, de la Tasmanie, du sud de l’Afrique du Sud et de la majeure partie de la Nouvelle-Zélande.
Source image : Hinode/XRT (nouvelle fenêtre).

Cette séquence montre une éclipse partielle observée dans l’Antarctique et une partie de l’hémisphère sud. Les données de Hinode/XRT permettent de suivre l’occultation du disque solaire et d’analyser les régions actives en rayons X mous.

Utilisation des instruments de HINODE et Phénomènes captés

Le satellite HINODE, placé sur une orbite héliosynchrone à environ 600 km d’altitude, observe en continu la surface et la couronne du Soleil. Lors de l’éclipse partielle du 4 janvier 2011, la trajectoire du satellite a permis plusieurs passages du limbe lunaire devant le disque solaire pendant sa révolution orbitale, ce qu’on appelle des occultations multiples.

Instruments

XRT (X-Ray Telescope) : a observé les zones de la couronne solaire en rayons X mous, sensibles aux plasmas à plusieurs millions de kelvins.
SOT (Solar Optical Telescope) : a analysé la photosphère et la basse chromosphère.
EIS (EUV Imaging Spectrometer) : a permis d’obtenir des spectres détaillés de l’atmosphère solaire.

Phénomènes

Variation de l’intensité X dans la couronne à mesure que la Lune cachait certaines régions actives.
Observation de structures coronales fines, comme des boucles magnétiques, mises en évidence par l'occultation progressive.
Détection de gradients thermiques dans la couronne, grâce à la comparaison avant/après occultation.
Mesure des fluctuations rapides d’intensité, liées à des instabilités magnétiques ou à des ondes de type Alfvén.

Éclipse de Soleil vue par le satellite PROBA

Eclipse du soleil vue par le satellite Proba — L'éclipse de Soleil ou occultation partielle du 20 mai 2012 vue par le satellite Proba-2.
Source image : ESA/ROB (nouvelle fenêtre).

PROBA-2 : un œil extrême-ultraviolet sur la couronne solaire

La série de satellites PROBA (PRoject for OnBoard Autonomy), développée par l’ESA, a également joué un rôle remarquable dans l’observation des éclipses, en particulier avec PROBA-2, lancé en 2009. Ce satellite est équipé de l’instrument SWAP (Sun Watcher using Active Pixel System detector and Image Processing), une caméra EUV (Extreme Ultraviolet) qui filme la couronne solaire dans des longueurs d’onde autour de 17.4 nm.

Éclipses filmées depuis l’espace : les passages lunaires vus par PROBA-2

Lors des éclipses, comme celle du 20 mars 2015 ou du 21 août 2017, PROBA-2 a capturé des séquences étonnantes où la Lune, en occultant partiellement ou totalement le disque solaire, permet d’observer en détail l’activité de la couronne. Contrairement aux observations terrestres, limitées par l’atmosphère et la durée brève de la totalité, PROBA-2 enregistre plusieurs passages du limbe lunaire sur le Soleil lors de son orbite polaire héliosynchrone.

Ce que l’EUV révèle : topologie magnétique et dynamique coronale

L’intérêt physique de ces données réside dans la cartographie dynamique des lignes de champ magnétique solaire et dans l’étude des fluctuations rapides de l’émission EUV. Ces mesures, impossibles à réaliser depuis la Terre, contribuent à alimenter les modèles de météo spatiale, essentiels pour la prévision des orages géomagnétiques.

Références

FAQ : Tout savoir sur les éclipses solaires vues par les satellites

Pourquoi observer une éclipse solaire depuis l’espace ?

Depuis l’espace, les satellites évitent les perturbations de l’atmosphère terrestre. Ils peuvent observer les rayons X et l’ultraviolet extrême émis par la couronne solaire, invisibles depuis le sol. Ils bénéficient aussi d’une durée d’observation plus longue et de multiples passages du limbe lunaire.

Quels satellites ont observé des éclipses solaires ?

Les missions HINODE (JAXA/NASA/ESA) et PROBA-2 (ESA) ont fourni des images remarquables. D’autres observatoires solaires spatiaux, comme SOHO ou SDO, participent également à l’étude de la couronne et de l’activité solaire.

Qu’est-ce que la couronne solaire ?

La couronne est l’enveloppe externe de l’atmosphère du Soleil. Elle s’étend sur des millions de kilomètres et atteint des températures de plusieurs millions de degrés. Elle est le siège des boucles magnétiques, des éjections de masse coronale et du vent solaire.

Pourquoi la couronne est-elle plus chaude que la surface du Soleil ?

Cette question reste un grand mystère de l’astrophysique. Les observations spatiales suggèrent que les champs magnétiques et les ondes de type Alfvén transportent et dissipent de l’énergie dans la couronne, la chauffant à des températures extrêmes.

Qu’apportent les éclipses vues de l’espace à la météo spatiale ?

Elles permettent de tester les modèles de propagation des éruptions solaires et des orages géomagnétiques. Les mesures continues aident à prévoir les perturbations qui peuvent affecter les satellites, les communications et les réseaux électriques.

Peut-on voir une éclipse solaire depuis un satellite à l’œil nu ?

Non. L’observation directe du Soleil, même pendant une éclipse partielle, est dangereuse sans filtre adapté. Les satellites utilisent des instruments spécialisés, comme des télescopes à rayons X ou à ultraviolet extrême, pour observer le Soleil en toute sécurité.