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Observation solaire par projection.

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Salut à tous

Je pratique occasionnellement l'observation solaire et c'est toujours par ce procédé.

Les lunettes à longues focales sont très adaptées à la projection.

Il faut utiliser impérativement des oculaires simples (Huygens ou Remsden).. La chaleur ferait fondre la colle de lentilles...collées.

Comme il a été dit plus haut :  une focale moyenne de 20mm est idéale et on agrandi en reculant l'écran.

On évitera d'utiliser un instrument comportant du plastique et les telescope cata

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Planetary Astronomy
Observing, imaging and studying the planets
A comprehensive book about observing, imaging, and studying planets. It has been written by seven authors, all being skillful amateur observers in their respective domains.
More information on www.planetary-astronomy.com

-diotrique avec ce procédé. On laissera refroidir l'instrument de temps en temps...

Et dernière chose on ne laissera JAMAIS l'instrument sans surveillance devant le Soleil.. un œil néophyte pourrait avoir l'intention de regarder dans l'oculaire directement avec les conséquences désastreuses que l'on sait.

HP

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Ah bien, l'observation au fond d'un carton...

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Petit calcul (à la louche) suffisant pour montrer le risque couru par l'oculaire en mode projection :

La puissance solaire, au niveau du sol, est estimée à 1000 W/m2

Un télescope de 250 mm représente un surface d'entrée de π/4 (1/4)^2 # π/64 m2

Soit environ 0,05 m2. La puissance lumineuse captée est donc de 5/100 x 1000 = 50 watts, tout ça concentré dans l'image solaire au foyer, soit une pastille d'environ 12 mm de diamètre, et à une distance de l'ordre de 1 à 2 cm, de l'oculaire... C'est chaud pour lui ! 

Personnellement, je ne m'y risquerai pas...:(

 

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il y a 42 minutes, Toutiet a dit :

(à la louche)

L'observation du Soleil par projection sur écran n'est pas une profession de foi, Toutiet ;). C'est une pratique..."ancestrale"...depuis 1610.

C'est vrai que moi aussi, à mes débuts j'ai observé le soleil en projection avec un newton 115/900. C'est certes pas l'instrument idéal. Encore moins un 250mm ! Je ne m'y risquerais pas. Les risques de déformation du secondaire sont concrets. Moi à l'époque avec mon 115/900 j'en savais trop rien...et je me suis régalé ! Bien sûr normalement on utilise une lunette pour cette méthode d'observation. Un long f/d est préférable mais n'importe quelle lunette sans partie en plastique est parfaite. Et comme dit plus haut, des oculaires simples sans lentilles collées sont parfaits mais beaucoup d'entre nous ne se sont pas arrêtés à ce détail...et on est encore là, avec nos vieux oculaires. La projection sur écran...on peut y aller tranquilles !!

Jean Marc

 

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il y a 18 minutes, JML a dit :

déformation du secondaire sont concrets.

Tu peux développer les effets thermiques sur le secondaire , sachant qu'il n'est pas au foyer  et qu'il a un pouvoir réfléchissant de 85% au pire ainsi que le primaire , en partant de 1000w au m2 .

Paul

 

 

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Il y a 11 heures, hercule poirot a dit :

diotrique avec ce procédé. On laissera refroidir l'instrument de temps en temps...

J'ajoute, s'il y a un chercheur, ne pas oublier de l’obturer car lui aussi  peut ...

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Le 20/03/2021 à 19:41, banjo a dit :

Tu peux développer les effets thermiques sur le secondaire , sachant qu'il n'est pas au foyer  et qu'il a un pouvoir réfléchissant de 85%

En effet il faudrait mesurer mais quand même, ça doit chauffer !

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Posted (edited)

que les anxieux aient une pensée pour le réfracto-réflecteur de Serge Deconihout : puimichel.obs.free.fr/Deconihout/

 

435 mm de diamètre, deux miroir plans, et au foyer (!) un hélioscope spécialement fabriqué pour englober l'image solaire en totalité (60mm de diamètre). Je vous laisse faire les calculs. Pour l'instant, rien n'a cramé xD

Edited by Thierry Legault
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Le 17/03/2021 à 20:21, christian viladrich a dit :

Il faut éviter les oculaires de Huygens et de Ramsden. Il y a un risque important de faire fondre la colle. J'avais ainsi cramé un Huygens avec ma lunette de 60 mm dans mon jeune temps

Quelle colle ?

J'écris à propos des Huyghens modifiés par Mittenzwey ici, on y apprend un morceau de leur histoire ... solaire :

Ramsden et Huyghens sont des oculaires à deux lentilles simples séparés par un espacement calculé.

Point de colle.

Les Huyghens-Mittenzwey en sont une amélioration qui fut utilisée en observation solaire, justement pour cause de leur simplicité et de non concentration du flux sur les lentilles.

image.png.2dabc91edc1d1a723fb5de67a4ec90f9.pngimage.png.2f3365228bc67ed8e8404bbf636cff31.png

Je n'ose pas invoquer Bernard Lyot à propos de ces oculaires dont la particularité et de ne jamais être traité anti-reflet mais soigneusement polis pour éviter la chauffe dans le verre.

Un bon hélioscope ou la solution de Clavé à 3 prismes mais sans oublier le filtre en plus pour l'observation directe ça marche bien aussi.

Je ne dirais rien sur un hélioscope géant que j'ai vu un jour dans une campagne française sus-citée

Edited by lyl
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Le 17/03/2021 à 19:51, Sébastien Lebouc a dit :

Un verre est transparent, la lumière, le flux passe, pourquoi chaufferait-il?

 

je ne sais pas très bien pourquoi, mais comme plusieurs autres membres ici aussi, jeune ado, j'ai fendu un oculaire d'une petite lunette qu'on m'avait offert pour Noël (heureusement, en observation projetée aussi). Je n'ai jamais compris ce qui s'était passé, mais j'avais été bien dégouté à l'époque et je n'avais plus osé retenter l'expérience... 

  • Confused 1

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Le 17/03/2021 à 19:51, Sébastien Lebouc a dit :

Un verre est transparent, la lumière, le flux passe, pourquoi chaufferait-il?

Pas à 100%, tu a un phénomène de diffusion à l'intérieur et aux interfaces. Les verres peuvent encaisser un certain nombre de Joules/cm2 . C'est connu pour les lasers à impulsion haute puissance mais je n'ai pas les informations pour un spectre étalé

Quoiqu'il en soit : 

https://www.edmundoptics.fr/knowledge-center/application-notes/optics/bulk-laser-damage-in-glass/

 

et une réflexion sur le sujet.

Le joule étant 1 W/s et le soleil émettant 1000W/m2 => 0.1 J/cm2 avant d'être concentré

Taille du soleil sur une optique 80f/15 : ~11mm au foyer ~1cm2   => concentration de 50 fois : 5J/cm2

optique 80f/7 : ~1/4 cm2 => concentration de 200 fois : 20J/cm2

newton 250f/4 : concentration de ~800fois et ~9 fois plus d'énergie collectée : 7000J/cm2

Four solaire d'Odeillo, puissance collectée (c'est non contigu) ~= 1 MégaWatt : 54m*48m concentré sur 40cm (0.16m2) => 6 MégaJoule / m2

image.png.3977b632a63842007b1598197963feda.png

 

Les optiques à f/D court que l'on observe de plus en plus souvent par rapport aux instruments "solaires" du siècle dernier encourent plus de danger.

 

Si ça claquait avant, c'est encore plus risqué maintenant.

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Merci de ces détails de calcul, qui confirment bien les risques encourus par les oculaires exposés (trop longtemps) à quelques centimètres derrière le foyer d'un télescope (par ex un 250 mm).

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Il y a 4 heures, lyl a dit :

newton 250f/4 : concentration de ~800fois et ~9 fois plus d'énergie collectée : 7000J/cm2

Bonjour,

oui mais cette concentration est à relativiser avec la transparence du verre ( je préfére la transmission soit 95% ) donc je suppose 7000X0.05 =350j / cm2 dans le verre  ?

comment ce fait-il que l' hélioscope au cul de la 435 quî lui prend 95% du flux puisque 5% sont réfléchis n'explose pas ?

Paul

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il y a une heure, banjo a dit :

comment ce fait-il que l' hélioscope au cul de la 435 quî lui prend 95% du flux puisque 5% sont réfléchis n'explose pas ?

 

parce que la majeure partie du flux non réfléchi à 90° traverse le prisme et est absorbée derrière lui par un revêtement qui encaisse la chaleur. Il faut donc prendre en compte seulement ce qui est absorbé par le verre, et là on se retrouve avec le cas de l'oculaire dont les lentilles absorbent aussi un petit peu de flux.

 

Evidemment, il faut toujours veiller à ce que l'image solaire reste bien centrée dans le champ et ne traverse que du verre sans toucher une bague, un PO, une monture d'oculaire etc.

 

Il y a 5 heures, lyl a dit :

Les optiques à f/D court que l'on observe de plus en plus souvent par rapport aux instruments "solaires" du siècle dernier encourent plus de danger.

 

sauf que je ne vois pas dans tes calculs la fraction d'énergie absorbée par le verre des oculaires, c'est uniquement cela qu'il faut prendre en compte.

 

J'ai utilisé à de nombreuses reprises une FSQ avec hélioscope, sans échauffement significatif des lentilles arrière du quadruplet. Je sais qu'on est à l"ère du principe de précaution (un peu trop, peut-être) mais je crois qu'il ne faut pas psychoter trop quand même ! :)

 

 

Edited by Thierry Legault
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il y a 10 minutes, Thierry Legault a dit :

c'est uniquement cela qu'il faut prendre en compte.

c'est bien ce que je pense , j'ai fait de la projection lors d'éclipse partielle bien avant le début de celle-ci et bien après avec un newton il est vrai ouvert à fd10 sans rencontrer de problèmes.

Paul

 

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il y a 32 minutes, Thierry Legault a dit :

sauf que je ne vois pas dans tes calculs la fraction d'énergie absorbée par le verre des oculaires, c'est uniquement cela qu'il faut prendre en compte.

Ces calculs ne sont pas fait, il n'y en a pas besoin, je ne décomptais que l'énergie surfacique et fourni les seuils LIDT dans le lien : lance-toi si tu veux

En réfléchissant tu verras qu'il ne vaut mieux pas y mettre un oculaire à barlow intégrée : il est tout près du foyer.

Edited by lyl

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il y a 3 minutes, lyl a dit :

Ces calculs ne sont pas fait, je ne décomptais que l'énergie surfacique : lance-toi

 

je n'ai pas la valeur de l'absorption (qui doit dépendre de la nature des verres, de leur épaisseur...)

 

il y a 4 minutes, lyl a dit :

En réfléchissant tu verras qu'il ne vaut mieux pas y mettre un oculaire à barlow intégrée : il est tout près du foyer.

 

Encore une fois, tout dépend de ce qui est absorbé par le verre !

 

Hypothèse : le verre absorbe 1% du flux. Le flux absorbé au foyer d'un instrument de 200 mm est donc équivalent à ce qui passerait dans une ouverture de 20 mm en étant totalement absorbé. Si l'absorption dans le verre est de 4% (1/25), on arrive à un équivalent d'une ouverture de 40 mm (200/5). Dans ma jeunesse, je mettais un filtre Sun (très absorbant) sur ma lunette de 50 mm et il ne s'est rien passé.

 

Dans le cas présent j'aime bien le "en réfléchissant" (que je préfère à "en absorbant") xD

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Il y a 17 heures, Thierry Legault a dit :

je n'ai pas la valeur de l'absorption (qui doit dépendre de la nature des verres, de leur épaisseur...)

Bonjour,

la partie imaginaire de l'indice du BK7 vaut k=9.7525e-9 le coefficient d'absorption est a=4 pi*k/lambda et l'absorption d'une plaque de verre d’épaisseur e est (1-exp(-ae) )

donc pour lamba= 0.55µm et une épaisseur de lentille de 5mm  on a une absorption de 0,1%

Pour la lunette de 435mm la puissance absorbée par le verre en prenant une épaisseur du prisme en verre de 20mm représente 0.7W absorbé.

La puissance absorbée doit être évacuée par la monture et par les surfaces du prisme qui échangent avec l'air extérieur. Le point clef est de ne pas toucher la monture avec l'image du soleil qui va chauffer la monture très fortement et conduire à la casse du verre a cause des contraintes (si vous mettez un fer a souder sur un morceau de verre il y a de forte chance qu'il casse) mais pas à sa fusion.

 

jean

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bonjour,

le fada de retour :SO.o

essais fait avec le Cassegrain 200/f12 avec il est vrai un température extérieure assez basse 6/7° + hélioscope Baader 50mm , soleil légèrement décentré pour "chauffer"  le baffle secondaire pour voir si ça le "brulait" après 1 h d'expo .

comme on peu le voir il faut absolument mettre un écran devant le porte secondaire qui chauffe énormément 17.5° , les branches de l'araignée peuvent aussi chauffer quand on dépointe le soleil ,le miroir secondaire n'a pas l'air chaud .

je referai les essais avec le soleil plus haut et surtout une température extérieur plus chaude .

il faudrait trouver du KG3 en grand format et en bonne qualité de surface l/4 mini pour mettre à l'avant et à un prix correct pour limiter l'Ir/Uv.

Paul

 

le montage 

1.jpg.661739c84538b3de68d358356151dd40.jpg

 

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bizarrement le tube semble plus froid que la température extérieure 

5.jpg.84a71129102513651585efffbcd16d68.jpg

 

6.jpg.8b4b67a9b5f1baac5bcb442390c96b38.jpg

 

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8.jpg.494893028ff010be55876cbb56e580ea.jpg

 

3.jpg.f1349819ecb5c3435d1c530670e5a427.jpg

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Le 22.03.2021 à 13:49, Toutiet a dit :

Merci de ces détails de calcul, qui confirment bien les risques encourus par les oculaires exposés (trop longtemps) à quelques centimètres derrière le foyer d'un télescope (par ex un 250 mm).

 

Non le diamètre n'a aucune importance, ce qui compte c'est le F/D (cfr mon post à la première page). Un 250 à f/4 ou une 80 à f/4 vont toute les deux envoyer la même quantité d'énergie par unité de surface au foyer!  Donc il vaut mieux travailler avec des F/D supérieur à 8 ou 9 (on est très nombreux à avoir fait cela sans cramer le moindre oculaire), que ce soit avec une petite lunette ou la 435 de Serge ne changera rien du point de vue chauffe au foyer. Et c'est aussi pour ça que ça fonctionne très bien avec des vieilles lunettes ouverts à 12 voire plus!

Pour le reste, comme dit plus haut il vaut mieux que soit la mécanique des oculaires soit de bonne facture (pas de plastique) soit que l'optique soit plus grande que la taille du soleil au foyer. 

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il y a une heure, AlSvartr a dit :

Non le diamètre n'a aucune importance, ce qui compte c'est le F/D

En fait, ce n'est pas tout à fait vrai. Certes, le nombre de Watt reçu par unité de surface ne dépend que du rapport F/D, mais à un moment, il faut bien évacuer les Watt ;) Et ce n'est pas la même affaire quand on a 100 W à évacuer (par conduction et convection) ou 2.5 W.

Pour la petite histoire,  l’Herschel de Baader était monté à 250°C quand on avait fait les premiers tests solaire sur la lunette de 435 mm Serge D. L'augmentation de température provenait de deux phénomènes : le coulant qui recevait la lumière directe du Soleil, et surtout la plaque de céramique de l’Herschel prenait 180 W par la figure. Une bonne partie de ces Watt étant absorbée et non dissipé.

Donc au final (et pour les diamètres significatifs bien sûr), il y a aussi la question de la dissipation de la chaleur qui se pose, et donc la question du diamètre.

 

Pour en revenir à la question initiale, on peut observer que parmi ce qui ont essayé la projection solaire, il y en a qui n'ont pas eu de problème, et d'autres qui ont eu des problèmes. Je fais partie de la 2e catégorie :( Il serait intéressant de creuser la chose pour savoir pourquoi (coulant et type de l'oculaire, position du foyer de l'oculaire par rapport aux lentilles de l'oculaire, diamètre et f/d de l'instrument utilisé, etc.). Pour ma part, quand un truc marche certaine fois, et pas d'autres fois, je préfère éviter ;)

 

Pour ce qui est de la manip de Paul, même si c'est un peu hors sujet, on a fait à St Véran pas mal d'essais avec des télescopes de 200 mm et 300 mm non aluminés. La turbulence était absolument énorme au niveau du secondaire qui prenait 10 ou 15°C dans la vue. Pour mémoire, une augmentation de 2°C suffit pour dégrader la qualité de l'image. Bref, ça ne marche pas du tout, sauf à refroidir ou à ventiler le miroir secondaire.

 

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il y a 3 minutes, christian viladrich a dit :

mais à un moment, il faut bien évacuer les Watt

Oui c’est sûr, mais si les optiques sont suffisamment grandes pour laisser passer le soleil (cfr ma dernière remarque), l’évacuation des watts se fait à la sortie de l’oculaire, sur le panneau de projection, là où globalement Le risque de chauffe est à peu près nul si la distance est suffisante. Bon c’est sûr que l’exemple de la 435 est un peu extrême vu la taille du soleil au foyer...

Edited by AlSvartr

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