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Communiqué de presse

Publication d’un nouveau spectre solaire de référence: le spectre SOLAR-ISS

19 décembre 2017 - La mesure précise du spectre solaire hors atmosphère et de sa variabilité est fondamentale pour la physique solaire, la photochimie atmosphérique terrestre et le climat de la Terre. Le rôle de la variabilité solaire sur le climat reste un sujet d’intérêt scientifique et sociétal fort.

Une équipe scientifique internationale, dont fait partie l’Institut royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique, a déterminé avec précision un nouveau spectre solaire de référence à partir des mesures réalisées par l’instrument SOLAR/SOLSPEC à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS).

Cette étude a été publiée dans la revue scientifique Astronomy and Astrophysics en novembre 2017.

 

l’Institut royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB) et le Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS, ex-Service d’Aéronomie du CNRS) travaillent de concert depuis les années 1970 pour la mesure de l’éclairement solaire spectral et de sa variabilité.

Le développement de l’instrument « SOLar SPECtrum » (SOLSPEC) est le fruit de cette longue collaboration scientifique et technique entre le LATMOS, maître d’œuvre et l’IASB soutenu par la politique scientifique fédérale belge,  BELSPO. Une version antérieure de cet instrument a mesuré le spectre solaire lors de plusieurs missions spatiales (ESA et NASA). SOLSPEC a acquis une notoriété internationale indéniable, notamment grâce à l’élaboration du spectre solaire de référence ATLAS-3.

 

Instrument sur la Station Spatiale ISS

L’étude publiée récemment[1] a permis d’aller plus loin et d’exploiter les mesures obtenues à partir de SOLAR/SOLSPEC, version plus performante de l’instrument intégré à la charge utile SOLAR, arrimée au module COLUMBUS de la Station Spatiale Internationale (Figure 1). L’étude a permis d’élaborer un nouveau spectre solaire de référence (SOLAR-ISS).

SOLAR in ISS
Figure 1: Instrument SOLAR/SOLSPEC à bord de la Station Spatiale Internationale. Entre le 5 avril 2008 et le 15 février 2017, SOLAR/SOLSPEC a mesuré le spectre solaire. Crédits : NASA & ESA

 

Des domaines divers requièrent la connaissance d’un spectre solaire de référence:

  • la physique solaire
  • la photochimie atmosphérique
  • la climatologie

Pour déterminer correctement ce dernier, il est nécessaire de s’affranchir de l’absorption atmosphérique en observant le Soleil depuis l’espace. Cela demande une instrumentation robuste, résistante à l’environnement spatial. Il est donc impératif qu’une étude approfondie soit effectuée au préalable.

Pour SOLAR/SOLSPEC, un travail minutieux a été réalisé aux laboratoires d’optique de l’IASB avant la mise sur orbite, pour:

  • la phase de développement de l’optique de la mécanique et des composants électroniques
  • la caractérisation radiométrique de l’instrument

SOLAR/SOLSPEC a été conçu pour effectuer une mesure absolue en éclairement spectral, c’est-à-dire une mesure de la quantité de lumière collectée chaque seconde par unité de surface et pour chaque longueur d’onde (couleur). Cet étalonnage a été réalisé au PTB (Physikalish-Technische Bundesanstalt) en Allemagne, où SOLAR/SOLSPEC a été exposé à des sources étalon.

 

Une des clefs qui a permis d’établir ce nouveau spectre

Grâce à l’utilisation de lampes embarquées (étalons secondaires), il a été possible de conserver l’étalonnage pendant la mission. Cette traçabilité est l’une des clefs qui a permis d’établir ce nouveau spectre de référence et de mesurer la variabilité spectrale de l’éclairement solaire.

SOLAR-ISS est le fruit d’un traitement de données réalisé conjointement par l’IASB et le LATMOS. Ce spectre est le plus étendu jusqu’à présent dans le domaine de longueurs d’onde ultraviolet, visible et infrarouge, et couvre la plage de 165 nm à 3000 nm. Son exactitude est d’environ 1%.

Les opérations en orbite ont été menées en parfaite coordination avec le centre de contrôle du B.USOC (Belgian User Support and Operations Center), également implanté en Belgique.

 

SOLAR in ISS
Figure 2 : SOLAR-ISS, un nouveau spectre solaire de référence. SOLAR-ISS est caractéristique d’un minimum d’activité solaire (avril 2008).

 

Influences de la variabilité du spectre solaire sur l’ozone stratosphérique

Les données de l’instrument SOLAR/SOLSPEC couvrent un cycle solaire presque complet (de 2008 à 2017). Elles sont essentielles pour la modélisation:

  • du climat de la Terre
  • de la chimie de l’atmosphère

L’influence de la variabilité solaire sur l’atmosphère et le climat est associée à des mécanismes complexes.  Au cours d’un cycle solaire de 11 ans, la variabilité dans l’UV est plus élevée (~5-10%) que celle de l’éclairement solaire total (0.1%). Or, cette variabilité UV module directement la concentration de l’ozone et la température dans la moyenne atmosphère, induisant des changements dynamiques qui peuvent, selon des recherches récentes,  influencer la circulation dans la basse atmosphère.

Une spectre solaire de référence et la mesure précise de sa variabilité UV contribuent au progrès de ces recherches.

 

Contact:

 

 

Bibliographie :

[1]
SOLAR-ISS: A new reference spectrum based on SOLAR/SOLSPEC observations
, M. Meftah, L. Damé, D. Bolsée, A. Hauchecorne, N. Pereira, D. Sluse, G. Cessateur, A. Irbah, J. Bureau, M. Weber, K. Bramstedt, T. Hilbig, A. Sarkissian, R. Thiéblemont, M. Marchand, F. Lefèvre, S. Bekki, Astronomy and Astrophysics, November 2017.

 

 

 

 

 

 

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