Exploitation des images de SDO en lumière blanche

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L'observatoire spatial SDO (Solar Dynamics Observatory) a été lancé en 2010 et est encore en service en 2025.

De nombreuses images sont disponibles, notamment, depuis le site Helioviewer.org.

Notre exploitation a consisté à :

• acquérir des images du Soleil dans le continuum avec l'instrument HMI.

• détecter les taches solaires et les mesurer,

• suivre l'évolution de ces évènements,

• évaluer la répartition des évènements sur la photosphère.

Pour cela, ImageSol, un programme en langage Python, a été élaboré pour :

• importer les images et les analyser.

• à partir des données obtenues, une courbe analogue à la courbe de Wolf et un diagramme papillon (appelé aussi diagramme de Maunder) ont été dressés.

Les étapes du programme ImageSol :

• l'importation des images se fait par requête via une API (Application Programming Interface) à l'adresse https://api.helioviewer.org/v2/getJP2Image/ suivie de plusieurs paramètres.

• les images sont rapatriées sur un PC local qui va examiner, avec ImageSol, pour détecter le disque solaire et déterminer le centre et le diamètre exprimé en pixels.

• les taches solaires sont également détectées, le programme détermine leurs coordonnées rectangulaires puis la taille des taches ou, parfois, la taille de la tache complexe.

• le programme détermine les éléments héliographiques en fonction de la date d'observation par SDO. Ces éléments sont :

a) P, l'angle entre la direction du nord solaire et le nord géographique,
b) Bo, la latitude héliographique du centre du disque solaire,
c) Lo, la longitude du centre du disque solaire par rapport au méridien de Carrington.

Seuls les valeurs Bo et Lo sont pris en compte car SDO fait abstraction de l'écart entre la direction du nord solaire et du nord géographique. Connaissant les positions rectangulaires des taches solaires, il est facile de calculer leurs coordonnées héliographiques.

Ci-après, exemple de données relatives à une analyse d'une image solaire :

Centre du disque solaire : (499, 499), Diamètre : 789
B0 : -7.22, L0 : 163.91, Rot syn : 2281
-20.07;-191.43;13;12;-36.23;-3.33;160.58
71.93;-42.93;9;9;-13.34;10.57;174.48
91.43;-40.93;12;9;-12.97;13.47;177.38
etc.

Le nom du fichier (ici 2024_02_29_12_00_00.dat) contient la date et l'heure de l'observation sous la forme AAAA_MM_JJ_hh_mm_ss.
La première ligne contient la position x,y du centre du disque solaire en pixels, ici x = 499 et y = 499.
La deuxième ligne contient les éléments héliographiques Bo et Lo ainsi que le numérotation de rotation synodique. Ici, Bo = -7.22°, Lo = 163.91° et Numéro 2281.
Les lignes suivantes correspondent à chaque tache (simple ou complexe) trouvée. Ici, par exemple, la ligne

-20.07;-191.43;13;12;-36.23;-3.33;160.58

indique que la tache est à x = -20.07 px, y = 191.43 px, mesurant 13 et 12 px, latitude héliographique = -36.23°, longitude héliographique par rapport au centre du disque solaire = -3.33° et longitude par rapport au méridien de Carrington = 160.58°.

Ces données compilées avec ImageSol donne une vision de l'évolution de l'activité solaire.

Un premier lieu, le comptage de la surface des taches solaires rappelle le calcul du nombre de Wolf. Ce nombre de Wolf, qui a permis de déterminer le cycle de l'activité du Soleil est calculé à partir du nombre de groupe de taches  et de taches. D'une manière assez semblable, ImageSol donne une idée de cette évolution, non plus à partir du nombre de taches mais à partir de la surface des taches.

En second lieu, le programme détermine la répartition des taches selon leur position héliographique pour donner le diagramme de Maunder qui est fonction, également, de l'activité de notre étoile.