Tour solaire de Meudon

Tour solaire de Meudon

La tour en 1984.

Caractéristiques

Organisation	Observatoire de Paris
Lieu	Meudon
Coordonnées	48°48′16″N 2°13′38″E / 48.80444, 2.22722

La tour solaire de Meudon est un télescope spécialisé constitué d'une tour de béton d'une hauteur de 36,47 mètres sur le site de Meudon de l'Observatoire de Paris. Elle est équipée d'un spectrographe pour examiner le Soleil.

La tour solaire de Meudon a été construite entre 1964 et 1967.

Présentation générale

La première image a été obtenue le 29 avril 1969. En haut de la tour un grand coelostat dont le miroir primaire mesure 80 cm, renvoie la lumière vers le miroir du télescope. Celui-ci mesure 69 cm de diamètre, mais il est diaphragmé par la lame d'entrée qui ne mesure que 60 cm. La focale du télescope est de 45 m, ce qui donne au Soleil un diamètre de 42 cm au foyer. Le spectrographe de 14 m de focale est l'un des plus grand au monde. Il donne une résolution spectrale de 300000 à 600000 selon le réseau utilisé. La tour a été utilisée pour des mesure de champs de vitesses grâce au dispositif de "Double Passage Soustractif Multicanaux" ou plus simplement DPSM mis en place par Pierre Mein en 1971. Aujourd'hui, la tour a plusieurs fonctions. C'est principalement un outil d'enseignement qui permet de réaliser des travaux pratiques d'imagerie solaire et de spectroscopie pour les étudiants du Master d'astrophysique. C'est aussi un instrument de recherche. Des observations y sont menées en mode DPSM mais aussi en spectroscopie. Un grand travail de développement instrumental va prochainement être installé dans le spectrographe de la tour en vue de réaliser un DPSM utilisant un éclateur à miroirs.

Histoire de la tour solaire

La tour solaire de l’observatoire de Meudon est un bâtiment énigmatique pour la plupart des habitués du site. Rares sont les privilégiés qui ont eu la chance d’y observer le Soleil ou même d’admirer la capitale du haut de ses 35 mètres. La tour est pourtant l’un des instruments solaires les plus performants au monde avec son spectrographe de 14 mètres et son télescope de 60 centimètres de diamètre. Elle est encore un outil de recherche et d’enseignement de grande valeur pour la communauté solaire française.

La tour solaire est née des progrès de la géodésie spatiale et de l’observation des satellites artificiels qu’avait entrepris Paul Muller à la fin des années cinquante. Il fallait disposer d’une plateforme d’observation dominant la forêt et disposant d’un horizon à 360 °. Un projet de château d’eau sur le site de l’observatoire a été modifié pour créer une tour d’observation capable de recevoir un théodolite. En 1958, R. Michard et G. Wlérick concevaient un projet de tour solaire dans la partie sud de l’observatoire qui dominait la forêt à 35 mètres de haut. Le chantier commença en octobre1963 pour s’achever en avril 1967. Le coût total de la tour solaire aura été de trois millions de francs, ce qui est particulièrement bas pour une installation de cette envergure.

Intérêt des tours solaires

Entre le Soleil et nous, il y a la plus mauvaise partie de l’instrument, l’atmosphère. Celle-ci n’est pas une couche homogène comme une lame de verre optique mais un milieu turbulent dans lequel les rayons lumineux subissent de nombreuses déviations aléatoires et des déphasages. Cette turbulence est particulièrement nuisible aux observations diurnes car le Soleil chauffe le sol qui dissipe cette chaleur et dégrade les images. À quelques dizaines de mètres de hauteur, ces effets sont nettement moins gênants. C'est pour cela que l'on place les instruments solaires en hauteur. La tour solaire du Mont Wilson date du début du vingtième siècle.

Le bâtiment de la tour de Meudon est composé d’une structure extérieure qui protège l’instrument du vent et d’une tour intérieure qui contient le télescope. La terrasse est très large car des bureaux ont été disposés en couronne dans la partie supérieure. Elle est peinte en blanc pour réfléchir la lumière du Soleil et éviter l’échauffement du sol. Le coelostat est composé de deux miroirs. Le primaire, d’un diamètre de 80 cm est mu par un moteur électrique sur son axe parallèle à l’axe de la Terre. Le secondaire, de 70 cm peut monter ou descendre selon la hauteur du Soleil dans le ciel. Il renvoie la lumière dans le puits vertical contenant le télescope. L’entrée du tube est fermée par une lame à faces parallèles de 60 cm de diamètre. Le miroir primaire du télescope, d’un diamètre de 69 cm et d’une distance focale de 45 mètres est placé au bas de la tour. Le faisceau est coudé une première fois par un miroir plan de 45 cm à mi-hauteur et légèrement déporté par rapport au primaire qui travaille ainsi hors axe. Le faisceau est coudé une seconde fois par un miroir plan de 50 cm incliné à 45 ° qui le dirige vers la salle d’observation après avoir traversé une seconde lame de fermeture qui assure ainsi la fermeture du tube. Pour réduire au mieux les risques de turbulence instrumentale à l’intérieur du télescope, des radiateurs électriques placés dans la partie haute assurent un gradient de température constant. Ils limitent ainsi la convection. L’instrument est ainsi optimisé pour la haute résolution angulaire. La résolution théorique vaut 0.25 secondes d’arc. Les premières images, obtenues à partir de 1969, révélèrent des détails très fins sur le Soleil. La tour a donné lieu à de très nombreuses publications entre 1971 et 1991. Elle a ensuite été utilisée de façon occasionnelle car les astronomes de Meudon construisaient le télescope THEMIS. Les astronomes responsables de cet instrument proposent un enseignement pour les étudiants du Mastère. La tour est aussi utilisée pour des travaux scientifiques à l’occasion des campagnes d’observations coordonnées. En avril 2007, des observations faites à la tour ont permis une calibration précise des images du satellite japonais HINODE (Solar B). La tour est équipée depuis février 2008 d’un polarimètre à cristaux liquides pour mesurer les champs magnétiques et un projet de perfectionnement du DPSM par un éclateur à miroirs est à l’étude. Sans bénéficier de la qualité du ciel du Pic du Midi ou de Ténérife, la tour solaire de Meudon permet aux chercheurs et aux enseignants du site d’utiliser sur place un instrument performant et immédiatement disponible, ce qui est précieux.

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