Filaments.


Filaments.

Lorsqu'une protubérance est vue en projection sur le disque solaire et non se profilant sur le ciel au limbe elle porte le nom de filament. Les filaments sont bien visibles dans les raies Ha (6562.8Å) et Ca K (3933Å) et Ca H (3968Å) comme d'assez longues structures en absorption. Ils peuvent avoir une durée de vie très longue, jusqu'à deux ou trois rotations solaires. Cependant, qu'ils soient actifs ou quiescents, ils peuvent parfois disparaitre pour quelques jours ou plus. Certaines de ces disparitions sont très rapides, survenant en quelques heures et appelées "disparitions brusques". Parfois le filament se reforme quelques heures ou quelques jours plus tard.
Les filaments se forment préférentiellement à deux niveaux de latitude, sur une bande de haute latitude appelée le couronne polaire, et dans la région active de moyenne latitude. Ils sont situés le long des lignes neutres de la composante longitudinale nulle du champ magnétique solaire c'est à dire dans une région où le champ est horizontal. Cependant toutes les lignes neutres du champ ne sont pas le siège d'un filament. D'ordinaire seule une petite partie de ces longues cavités sont occupées par des filaments.

Leur spectre est semblable à celui de la chromosphère. Leur plasma est plus froid que celui de la couronne environnante à niveau égal. La masse totale d'un grand filament est considérable et comparable à celle du reste de la masse coronale. Le plasma semble être drainé vers le bas. Ces circulation de matière doivent jouer un grand rôle dans la balance de la masse coronale.
(d'après "Solar Astrophysics" P.V. Foukal).

Observation au spectrohéliographe.

Un beau filament était bien visible sur le disque solaire le 7 novembre 2005. Le ciel limpide invitait à faire quelques images du phénomène!
J'ai pris quelques scans nord-sud de cette région dans les raies Ha(6562.8Å), Na D2(5896Å), Mg(5167.3Å) et CaK(3134Å).
J'en ai tiré des spectrohéliogrammes autour de ces raies dont un échantillon est présenté ici.
Le nord céleste est en haut. Le nord solaire fait un angle de 23.4° dans le sens direct avec le nord céleste.
L'image ci-contre montre le balayage des scans au SHG.

Images du 7 novembre 2005.

-0.70Å

-0.47Å

-0.25Å

Ha centre
7-nov-2005 14:55
scan 300s

+0.25Å

+0.47Å

+0.70Å


Essai de Dopplergramme: la deuxième image ci-dessous à partir de la droite est la différence des images "Ha plus 0.45 Å" et
"Ha moins 0.45 Å". Les parties claires traduisent un déplacement de la raie vers les courtes longueurs d'onde donc un mouvement du plasma vers le haut, les parties sombres un mouvement vers le bas.
A sa droite, le rendu en fausses couleurs correspondant.
La superposition d'un magnétogramme montre comment le filament sépare deux régions de polarités magnétiques opposées.
On note la bonne corrélation entre les emplacements des plages brillantes et ceux de forte intensité du champ magnétique.


Magnétogramme
et chromosphère
Ha

SHG Juillan
7-nov-2005 14:55
Ha centre

SHG Juillan
Doppler+/-0.45Å

Fausses couleurs
bleu: upward
rouge: downward


Ci-dessous quelques images plus détaillées du filament inférieur, toujours dans la raie Ha.

 

-0.67Å
-0.45Å
Ha centre (scan300s)
7-nov-2005 14:55 TU
+0.45Å
+0.82Å


Images du 8novembre 2005.

Comparaison entre les situations le 7 novembre et le 8 novembre2005.

Attention à la différence de perspective due à la rotation solaire. La grille de coordonnées topographiques aide beaucoup aux comparaisons.

On voit cependant des différences notables dans la géomérie du filament.

Dédoublement du filament du haut, sûrement en partie dû à l'effet de perspective qui a tendance à le coucher vers la droite en raison de la rotation solaire.

Changement aussi dans la forme de la partie basse du filament inférieur, où l'arche entre les deux pieds semble se déchirer.

Les plages actives ont aussi quelque peu évolué.

Ha centre (scan300s)
7-nov-2005 14:55 TU
Ha centre (scan300s)
8-nov-2005 10:06TU
 

Il est alors facile de passer avec IRIS de la grille topographique à une grille cylindrique ou autre.
7-nov-2005 11h07 TU (Coordonnées cylindriques).
 


Ci-dessous, l'exploration en longueur d'onde autour du centre de la raie Ha.

-0.78Å
-0.45Å

Ha centre (scan300s)
8-nov-2005 10:06TU

+0.45Å
+0.78Å

Essai de Dopplergramme à +/-0.12 Å et +/-0.25Å du centre de la raie Ha.


bleu:upward
rouge: downward
Doppler +/-0.12Å
Ha centre
Doppler +/-0.25Å
bleu:upward
rouge: downward


Exploration de la même région dans diverses raies de Fraunhofer.
De gauche à droite:
Une animation montrant une excursion autour du centre de la raie Ha de - 0.78 Å à +0.78 Å.
Une animation montrant une excursion autour du centre de la raie Ca K de -1.79Å à +1.79 Å.
Présentation alternée des images "centre Ha" - "centre Ca K".
Une image au centre de la raie du magnésium Mg (5167.3Å).

 

 

 

 

Une des 27 images de l'animation.
Version réduite(408 ko)
Version non réduite(2.2 Mo)

Ha de - 0.78 Å à +0.78 Å
08-nov-2005 10:06 TU scan300s.

Une des 27 images de l'animation.
Version réduite(764 ko)
Version non réduite(1.3Mo)

Ca K animation
8-nov62005 12:08/12:11TU.

Ca K / H alpha centre.

Mg (5167.3Å)
08-nov-2005 12:24TU
scan300s.


Il serait autrement plus intéressant de pouvoir suivre un filament sur plusieurs jours consécutifs pour en observer l'évolution en liaison avec les changements de configuration du champ magnétique local. Il faut avoir la chance de bénéficier d'un longue période de beau temps...peut être en janvier-février où ceci se produit parfois au pied des Pyrénées.
Et en espérant que se trouve en place, à ce moment là, un joli filament!


Bibliographie:

Astrophysics of the Sun, Harold Zirin.
pp.164,264,339, 388,409.
Cambridge University Press
ISBN 0-521-30268-4

Solar astrophysics, Peter V. Foukal
pp. 319-321, 335.
Wiley-VCH
ISBN3-527-40374-4

The Sun, Michael Stix
pp. 342, 351-353.224,
Springer-Verlag,
ISBN 3-540-50081-2
ISBN 0-387-50081-2

et quelques publications sur le sujet...

Dynamics of solar filaments. II - Mass motions in an active region filament from H-alpha center to limb observations
Malherbe, J. M., Schmieder, B., Ribes, E., Mein, P. 1983, Astronomy and Astrophysics 119, p 197-206


Dynamics of solar filaments. III - Analysis of steady flows in H-alpha and <_TRANS ORIG="C IV">C CIV IV lines
Schmieder, B.; Malherbe, J. M.; Mein, P.; Tandberg-Hanssen, E.
Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 136, no. 1, July 1984, p. 81-88.

UV prominences observed with the HRTS: structure and physical properties
Wiik, J. E., Dere, K., Schmieder, B. 1993, Astronomy and Astrophysics 273, p 267

Fine structure of solar filaments. II - Dynamics of threads and footpoints
Schmieder, B.; Raadu, M. A.; Wiik, J. E.
Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 252, no. 1, Dec. 1991, p. 353-365.


Dynamics of solar filaments. VI - Center-to-limb study of H-alpha and C IV velocities in a quiescent filament
Simon, G.; Schmieder, B.; Demoulin, P.; Poland, A. I.
Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 166, no. 1-2, Sept. 1986, p. 319-325. (A&A Homepage)


Structure and evolution of velocities in quiescent filaments
Martres, M.-J.; Mein, P.; Schmieder, B.; Soru-Escaut, I
Solar Physics, vol. 69, Feb. 1981, p. 301-312.


Dynamical fine structure of a quiescent filament
Authors: Mein, N.; Mein, P.; Wiik, J. E.
Solar Physics, vol. 151, no. 1, p. 75-89