Le spectrohéliographe du Meudon opère depuis 1908 par spectroscopie à balayage de fente. Il fournit des données qui, par reconstruction, donnent des images monochromatiques des couches basses de l’atmosphère du Soleil (photosphère, chromosphère) et des protubérances dans plusieurs positions (centre, ailes) des raies Hα et CaII K/H. Le spectrohéliographe permet d’obtenir des images avec une résolution spectrale excellente mais avec une cadence temporelle limitée (quelques séries d’images par jour). Les données obtenues par le service du Spectrohéliographe de Meudon, toujours en fonction aujourd’hui, permettent d’enrichir une collection unique au monde par sa durée et sa continuité, qui comporte plus de cent mille clichés de la surface visible du Soleil. L’année 2018 marque 110 ans d’observations, soit 10 cycles d’activité complets du Soleil.

Cliché CaII K du 31 août 1908
Cliché CaII K du 31 août 1908
Les spectrohéliogrammes
Les spectrohéliogrammes


Principe de l’instrument

Le spectrohéliographe
Le spectrohéliographe

Le Soleil est observé au moyen d’un objectif (O1 sur le schéma optique) monté sur un chariot mobile qui translate en une minute l’image solaire (diamètre 37 mm) sur la fente d’entrée du spectrographe, qui est fixe. La lumière est apportée par un coélostat (voir photos ci-dessous), système à deux miroirs plans dont la fonction est double :

  • Suivre le soleil dans son mouvement diurne ;
  • Diriger le faisceau lumineux dans une direction fixe, celle du laboratoire.

Le spectrographe utilise une fente de 30 microns de largeur, soit 1.5 secondes de degré sur le Soleil (ou encore 1000 km de résolution sur un diamètre de 1.4 millions de km).

Il se compose d’un collimateur O2, d’un réseau de diffraction et d’un objectif de chambre O3 qui porte la caméra numérique. Le capteur est un sCMOS de 2048 x 2048 pixels lu à la cadence de 100 images/s, avec en abscisse la longueur d’onde (λ) et en ordonnée une dimension spatiale (y, le long de la fente). La seconde dimension spatiale (x) est obtenue par le balayage du Soleil (mouvement de l’objectif O1). On obtient alors des cubes de données (x, y, λ).

Dans sa version initiale, à plaques photographiques, on plaçait une fente sélectrice dans le plan du spectre pour isoler une longueur d’onde. La plaque était sur un chariot mobile motorisé dont la translation était synchronisée avec celle de l’objectif d’entrée O1. Ce système a été arrêté en 2001 afin de passer à une version numérique.

Acquisition des données

La dernière version du spectrohéliographe a été mise en service en juillet 2017 et donne la possibilité nouvelle d’observer en tout point du Soleil les profils complets des raies, ce qui renforce l’intérêt scientifique de l’instrument.

Les profils des raies Hα (ordre 3), CaII K, CaII H (ordre 5) sont désormais systématiquement observés et enregistrés sous forme de cubes FITS 3D, dont on dérive les images 2D. La résolution spectrale est de 0.2 A environ. Fin 2018 s’y adjoindra la raie Hβ (ordre 4) après motorisation de la mise au point de l’objectif d’entrée.


Le coelostat