Les protubérances, et plus généralement les régions les plus froides de la couronne solaire, représentent une part très grande de la "matière" soutenue dans les hautes couches de l'atmosphère du soleil. Du point de vue de la physique solaire, elles sont en transition entre la chromosphère plus froide et plus dense, et la couronne bien plus chaude et plus ténue.

Protubérance du 21/03/2000 - Crédit : HACO - Pic du Midi & OA.

Pour les amoureux des classements, elles n'appartiennent plus tout-à-fait à la chromosphère, et ne sont pas non plus des structures de la couronne. En ce qui concerne la terminologie, elles sont visibles sur le disque solaire dans le cœur de certaines raies spectrales sous la forme de filaments sombres, et ne sont appelées protubérances que lorsqu'elles sont vues au-dessus du limbe sous forme de structures brillantes par rapport aux régions environnantes.

Spectrohéliogramme h-alpha 6563 A le 7 September 1989 (Meudon spectroheliograph) -Illustration des filaments -
Crédit : Observatoire de Paris-Meudon.

Bien évidemment, c'est le champ magnétique produit dans les couches plus profondes de l'étoile qui est le grand responsable de leur formation et de leur équilibre. Mais les structures du champ magnétique étant en place, il faut que la matière puisse circuler à partir des couches plus profondes de l'étoile ou au contraire à partir de la couronne environnante pour remplir ces structures et donner corps ainsi aux protubérances.

Protubérance Solaire le 14/06/1999
(à gauche l'image brute, à droite la même image traitée)
Crédit photo : Les OA.

C'est donc vers une étude des phénomènes dynamiques, et donc évolutifs, que s'est orientée peu à peu la physique solaire, bénéficiant de l'évolution des techniques d'imagerie. Le programme d'observation systématique à haute résolution temporelle de l'évolution des régions froides mené au Pic-du-Midi avec l'expérience HACO a été décidé en premier lieu pour apporter un complément d'informations aux observations du satellite SOHO, et ses modes opératoires ont été adaptés à cette mission.

Prévu pour une durée minimale d'un cycle solaire complet, l'un de ses objectifs les plus importants est de constituer une vaste base de données homogènes et correctement calibrées pour l'étude fine ou statistique des phénomènes dynamiques à la base de la couronne ou à des altitudes plus élevées, quelles que soient leur échelle de temps (jusqu'à trois images limbe entier/minute), et avec une résolution angulaire raisonnable compte-tenu du champ large couvert par l'instrument (2.5 "arc/pixel).

SOHO - Protubérance éruptive dans in He II à 304Å le 24 Juillet 1999.
Crédit : SOHO/EIT304.

Ainsi sont enregistrés des phénomènes violents et ponctuels comme la part froide des éruptions solaires, ou l'évolution rapide des protubérances éruptives, des phénomènes moins violents mais très rapides comme les petits jets polaires éphémères, des phénomènes de grande ampleur au départ des grandes éjections de matière coronale à haute altitude, aussi bien que les très spectaculaires disparitions brusques de certaines grandes protubérances. Les propriétés globales, c'est à dire à très grandes échelles angulaires et temporelles, de la répartition des régions froides sont également étudiées.

Pour respecter ces objectifs, deux ensembles de données sont mis à la disposition de la communauté scientifique, sur la base de données solaires française BASS2000. Le premier ensemble consiste en une sélection d'images mises sur le réseau en temps réel, donnant un premier aperçu, rapidement accessible, des principaux phénomènes observés, à l'adresse http://mesola.obspm.fr . Le deuxième ensemble est constitué par toutes les images obtenues, brutes ou calibrées, est donné à l'adresse http://bass2000.bagn.obs-mip.fr , en temps différé ou à la demande.

D'autre part des catalogues donnant la description succincte des phénomènes détectés sont publiés annuellement par les Observateurs Associés. L'ensemble des données obtenues par cette expérience sont donc préparées soigneusement pour être aisément accessibles pour des analyses scientifiques à court, moyen ou long terme.

Le choix de l'instrumentation a été fait pour répondre aux exigences des objectifs scientifiques. La détection des régions les moins denses, et de la matière circulant dans des structures pas toutes dans le pan du ciel, ne peut se faire qu'avec un coronographe d'altitude, optimisé pour la raie h-alpha, et muni d'un bon filtre interférentiel pas trop étroit. Un instrument peu diffusant comme le coronographe permet la détection des régions faiblement émissives, à la limite de la brillance du fond de ciel, jusqu'à quelques millionièmes de la luminosité de la surface solaire, ce que ne permet pas un réfracteur classique, même si celui-ci est équipe d'un filtre très étroit de moins de 1 Angtröm à mi-hauteur.

L'objectif de l'étude des phénomènes dynamiques, dans toute leur diversité et en fonction du cycle solaire nous a amenés à mettre en place un programme de suivi "quotidien", à poursuivre tout au long d'un cycle solaire au minimum. Des observations systématiques de la couronne solaire avaient été faites au Pic-du-Midi de 1944 à 1976, soit pendant trois cycles solaires consécutifs. Elles avaient été arrêtées, non pour leur manque d'intérêt scientifique (elles sont poursuivies aujourd'hui dans plusieurs autres observatoires aux USA, au Japon, en Sloavaquie et en Russie), mais par manque de postes d'observateurs. Ces observations concernent essentiellement l'étude des propriétés gloabales de la partie chaude de la couronne, à plus de 1 million de degrés, et il manquait un suivi des phénomènes évolutifs dans la composante plus froide et plus dense. L'un des objectifs que nous poursuivons avec le programme HACO est de tenter de combler ce manque de données observationnelles en construisant un ensemble aussi complet et homogène que possible de données aisément accessible et utilisable par les scientifiques. Pour cela la constitution d'une équipe d'observateurs forte était nécessaire, et la mise en place progressive de l'équipe des Observateurs Associés a permis le plein succés de cette opération qui doit être appréciée dans sa durée.

Au nom du service d'observation de la couronne, j'adresse mes remerciements les plus chaleureux et reconnaissants à tous ceux qui consacrent une part importante de leurs loisirs pour participer à cette aventure scientifique :

• A toute l'équipe des OA, qui mettent tout leur talent et leur enthousiasme pour effectuer patiemment et avec toute la rigueur nécessaire, des observations de grande qualité, et qui montrent chaque jour leur capacite a détecter en temps reel les variations les plus fines et les moins prévisibles des structures coronales.
• Mais aussi à ceux d'entre eux qui n'ont pas baissé les bras lorsque les difficultés sont apparues, et qui ont fondé cette association avec laquelle ils ont pu, grâce a un travail exemplaire, trouver les moyens de continuer notre collaboration au profit du Pic-du-Midi et des scientifiques qui utilisent et utiliseront les résultats d'observation.
• Enfin, bien sûr, aux entreprises FIDUCIAL et RECIF qui se sont intéréssées à nos projets et nous ont apporté leur parrainage et leur confiance, et qui, je l'espère, nous accompagneront longtemps encore dans cette démarche.