LA MISSION PICARD PI G Thuilier SA Pierre

LA MISSION PICARD PI: G. Thuilier (SA) Pierre Assus Gabrielle Berthomieu Thierry Corbard Christian Delmas Jean-Louis Falin Fréderic Morand Janine Provost Jean-Pierre Rozelot + S. Pireaux (Post-doc CNES), N. Fazel (Thése), C. Damiani-Badache (Stage ENSM) Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Les Objectifs Scientifiques de la mission PICARD Mieux comprendre le Soleil, l’origine de son cycle d’activité et son influence sur le climat terrestre Astrométrie solaire q Mesurer le diamètre, l’asphéricité et leurs variations au cours du temps. Valider les mesures au sol et leur précision. Permettre cette étude à cours et long terme (mesures absolues). Radiométrie q Mesurer l’irradiance totale (constante solaire) et établir la relation: variation du diamètre / variation de l’irradiance. q Enregistrer les variations de l’irradiance spectrale UV Influence sur l’ozone et le climat. Héliosismologie q Profiter des observations au limbe pour observer les oscillations acoustiques de basses fréquences et cher à détecter les modes de gravité. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

I- Astrométrie: Les séries de CALERN (F. Laclare) 1999 Début Doraysol Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

I- Astrométrie: État actuel des mesures du rayon solaire Auteurs Lieu Cycle Amplitude Periode Meth. /Inst. (mas) Ulrich, 1995 Mt Wilson En phase 400 1982 -1995 Scanning Penna et al, 2002 Rio - 0 1998 -2000 Astrolabe Noel, 2003 Santiago En Phase 1000 1991 -2002 Astrolabe En Phase 500 1631 -1973 Transit de Mercure Opposition 200 1978 -2004 Astrolabe Opposition 470 1925/1979 Eclipses Sveshnikov, 2004 Delmas, 2002 Calern Sofia et al. , 1985 Egidi et al. , 2004 Ballon Opposition 200 1992 -1996 SDS Brown, 1998 HAO - 0 1981 -1987 Méridien Wittmann, 2003 Tenerife - <50 1990 -1992 Méridien Kuhn et al. , 2004 MDI - <10 1995 -2004 Imageur Antia et al. 2003 MDI - <10 1995 -2004 sismique Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

I- Astrométrie: Asphéricités Astrolabe du Calern Ces écarts à la sphéricité mesurés à l’astrolabe de CALERN sont cohérents avec les mesures obtenues au Brésil et à l’héliomètre du Pic du Midi Hélio-latitude Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

I- Astrométrie: Conclusions Pour améliorer la situation au sol: § Définition commune du diamètre § Améliorer la qualité des mesures, les rendre plus impersonnelles § Choisir un domaine spectral commun en évitant les raies de Fraunhofer § Étudier les effets de l ’atmosphère PICARD, instrument de métrologie dédié, donnera la précision nécessaire avec des mesures hors atmosphère, stables et calibrées. De plus il permettra d’harmoniser et d’interpréter les résultats obtenus au sol et de valider les mesures d’asphéricité. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

II - Radiométrie § Il faut assurer la continuité des mesures. §Ce composite a pu être construit grâce à plusieurs radiomètres de type différent ayant des périodes de recouvrement. Enjeux: Évolution séculaire / Influence sur le climat ? Modèles d’atmosphères avec couplage Stratosphère. Troposphère (Variation d’Irradiance spectrale UV ~ 8%) Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

III - Héliosismologie Enjeux: Toner, Jefferies & Toutain 1999 q Aucun mode de gravité n’a encore été détecté avec certitude, les instruments de SOHO ont cependant permis de placer des limites pour leur détectabilité (<2 mm/s ou 0. 1 ppm). q La connaissance du cœur solaire demeure essentielle pour comprendre l’évolution dynamique du Soleil et des étoiles et pour apporter de nouvelles contraintes sur la physique des neutrinos. Méthode: q Une amplification des modes au limbe a été prédite théoriquement par Toutain et al. (1999) et vérifiée expérimentalement pour les modes p en utilisant les images de SOHO. q PICARD aura une résolution et une stabilité au limbe supérieure permettant d’exploiter ce facteur d’amplification pour la recherche des modes basses fréquences. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Les équipes autour de la mission PICARD est un satellite de la filière micro-sat du CNES n Après une période d’incertitude financière le CNES a définitivement retenu cette mission (Septembre 2004). n PICARD a reçu le soutien scientifique de l’ESA et de la NASA (programme ILWS), et le soutien financier de l’ESA pour le centre de mission. n La mission repose sur trois instruments construits par ¡ n le Service d’Aéronomie, ¡ le Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, World Radiation Center (Suisse), ¡ l’Institut Royal Météorologique de Belgique. Autres Laboratoires associés ¡ OCA, LUAN, IAS, CEA, LMD ¡ et aux Etats-Unis : Université de Yale, GSFC, NRL, HAO Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Les Instruments SODISM (F) Astrométrie + Heliosismologie (SOlar DIameter and Surface Mapper §Téléscope Ritchey-Chrétien ø 11 cm §CCD 20482 PREMOS (CH) (PREcision Monitor for Oscillation measurements) Radiomètre 4 canaux SOVAP (B) (SOlar VAriability PICARD) Radiomètre différentiel absolu (215, 268, 535, 782 nm) Radiométrie Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

CONCEPTION DE SODISM § Instrument de métrologie thermiquement stable incorporant une référence angulaire. § Les matériaux employés assurent une stabilité mécanique. § Quatre prismes fournissent la référence angulaire interne à chaque mesure. § Précision évaluée par simulations numériques : 1 mas. § La précision à long terme est assurée par une calibration absolue obtenue en pointant des étoiles. (Catalogues Hipparcos - GAIA) Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Implication de l’O. C. A. : Synergie sol-espace autour de la mission PICARD-sol SODISM II Astrolabe solaire DORay. Sol MISol. FA Microsatellite PICARD Réseau R 2 S 3 France, Algerie, Brésil, Turquie Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

PICARD SOL: Objectifs généraux q Comparer les diamètres dans l’espace et au sol (SODISM I / SODISM II) q Comprendre et quantifier les effets de l’atmosphère sur le diamètre (MISOLFA) q Raccorder les mesures PICARD aux séries historiques (DORay. Sol) q Poursuivre les mesures au sol après la fin de la mission PICARD q Qualification de SODISM sur le Soleil avant intégration sur le satellite q Banc de test de modifications pendant le vol Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

MISOLFA P. Assus (Chef de projet), A. Irbah (PI), F. Morand +Collaboration CRAAG (M. Fodil, Y. Saïdi, A. Berja) + Collaboration L. U. A. N (F. Martin, J. Borgnino) MISOLFA est un moniteur de qualité d’images solaire qui mesure continûment les paramètres diurnes de la turbulence atmosphérique (Paramètre de Fried, échelle externe de cohérence spatiale, angle d’isoplanétisme, temps de cohérence, profil de turbulence) q q Ces paramètres nous permettront de modéliser la réponse impulsionnelle optique (psf) de l’atmosphère et ainsi de rattacher les mesures faites au sol à celles de l’espace. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Date de lancement: Mai 2008 § La date de lancement doit permettre de bénéficier de la phase d’activité croissante du cycle 24. § Complémentarité avec NASA/SDO dont le lancement est prévu à la même période. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Echéancier PICARD-SOL SODISM Monture MISOLFA 2004 2005 2006 2007 réalisation intégration tests modèles opération réalisation intégration tests intégration Tests SODISM MV 1 tests opération Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

PICARD Conclusions q Apporte une nouvelle observable pour la modélisation solaire, q contribue à la validation des modèles climatiques, q assure la continuité des mesures radiométriques (Total et UV) avec SOHO, q offre une nouvelle opportunité pour la recherche des modes de gravité, q participe à l’ensemble des programmes solaires des années 2008 -2010, en particulier avec SDO. Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005

Conclusions PICARD et l’O. C. A. q L’O. C. A. dispose avec la série de F. Laclare continuée par DORay. Sol de la plus grande base de données continue de mesures du Rayon Solaire. q PICARD représente une opportunité unique pour notre établissement de concrétiser son investissement en obtenant une interprétation claire des mesures au sol. Cette mission nous permet d’envisager la continuation de ce travail sur le long terme avec un effort d’uniformisation des mesures au sol et la mise en place du réseau R 2 S 3. q L’équipe travaillant autour de PICARD à l’OCA est inter-département (Gémini -Cassiopée). L’effort à mener pour le développement de PICARD sol au cours des 2 prochaines années est considérable et repose sur deux ingénieurs à temps partiel. Rosaria Simoniello, Université de Birmingham Candidate Bourses Poincaré 2005 « Solar limb-seismology and asterosismology » Sandrine Lefebvre Actuellement à l’UCLA, « Étude de la forme globale du Soleil et des étoiles en général » Journées Scientifiques de l’O. C. A. 26 Jan 2005