Mesure quantitatives de turbulence (r0, temps de cohérence et angle d'isoplanétisme)

[brizhell 2 630]

Bonjour,

Ayant depuis quelques mois consacré pas mal de temps à essayer de comprendre dans le détail comment fonctionnait la turbulence atmosphérique, principalement au travers des publications des professionnels sur le sujet, j'avais fait une tentative de synthèse des approches physique du phénomène ainsi qu'une approche amateur de ce type de mesure : http://www.astrosurf.com/ubb/Forum2/HTML/039077.html

Je viens de boucler avec un ami du forum d'a coté une petite étude de site (qui peut d'ailleurs s'étendre à d'autres sites si le temps me le permet) et qui rend compte des mesures possibles que l'on peut faire rapidement lors d'une session d'observation, pour peu que l'on se donne un peu de peine pour faire le calcul, et ce avec des moyens vraiment pas dissuasifs (en gros se faire un seeing mètre pertinenet c'est quelques dizaines d'euros de matériel...)

Donc les mesures sur deux sites sont sur le lien suivant :
http://brizhell.org/mesures_de_sites.htm

Si l'occasion m'en est donné, j'espère vraiment en faire sur d'autre observatoires, on ne sais jamais, on peut avoir des surprises agréable...

Bernard

[christian viladrich 7 695]

Salut Bernard,

Ça c'est ... extrêmement intéressant. Il faut que je regarde de plus prêt. Sur un des sites, on voit un Ro qui monte jusqu'à 20 cm par moment !
Tu envisages quelque chose d'équivalent pour la mesure du seeing pour le solaire ?

[-ms- 2]

C'est très intéressant et surtout très accessible comme montage.

Est-ce qu'un site avec un r0 important qui fluctue très vite est un très bon site ?

Sur ton site c'est le contraire, le r0 n'est pas terrible (D/r0 moyen = 5) mais il fluctue peu sur 30s.

[brizhell 2 630]

Salut Christian,

@Christian :
>Ça c'est ... extrêmement intéressant. Il faut que je regarde de plus prêt. Sur un des sites, on voit un Ro qui monte jusqu'à 20 cm par moment !

Oui, c'est assez interessant, mais cela reste sur des périodes courtes et il s'agit ici d'un extrema. On constate sur le chronogramme, que ca ne dure pas longtemps, mais aussi que l'on a des périodes de 3 à 4 secondes ou on dépasse 150mm

>Tu envisages quelque chose d'équivalent pour la mesure du seeing pour le solaire ?

Oui, je doit dire que j'y pense, mais c'est pas trivial. En effet, la quantité que j'imagine interessante pour toi est l'angle d'isoplanétisme, qui est relié à l'indice de scintillation. Or l'indice de scintillation mesuré ici est une indice partiel (c'est décrit dans ma page sur la théorie). Cet indice partiel nous renseigne sur le numéro de l'image pour lequel l'angle est maximum, mais pas sur la valeur quantitative exacte (le chiffre obtenu est entaché d'une erreur connue, qui nécessite d'aller un peu plus loin (ouvertures concentriques et mesures simultanées multiples).
Le deuxième problème est qu'il faut aller chercher des fluctuations d'intensité de 10-8 sur le flux solaire. Ca peut se résoudre sans trop de difficultés, mais la il y a du travail de mise au point électronique.

Mais un MASS (Multi Aperture Scinsillator Sensor) amateur, pourquoi pas ? Le principe en soi est pas très compliqué.

[brizhell 2 630]

Salut ms.

>Est-ce qu'un site avec un r0 important qui fluctue très vite est un très bon site ?

Bonne question. J'aurais tendance a dire (mais c'est pour le moment une somple impression) que ca dépend de ce que l'on cherche a y faire.

Pour du planétaire, concrètement, on cherche a sélectionner les images a court temps de pose pour lesquelles le r0 est max. Donc que ce ne soit pas stable dans le temps, pas grave, puisque l'on fait le tri a postériori.

Pour le CP, c'est moins évident, mais la condition reste que le r0 moyen pendant la pose soit le plus élevé possible, car a l'intégration (inclusion faite de la composante de tip/tilt que j'ai pas extraite mais que l'on pourrait avoir sur le mode commun des valeurs de déplacement lors de l'analyse), la FWHM finale dépend aussi du r0 (la preuve sur les images en CP de David Darson).
Donc même si on est stable sur une période longue, il vaut mieux que le r0 soit le plus haut possible. Sans quoi on reste avec une fwhm dans les choux ;-)

[-ms- 2]

Tu résumes bien les problèmes que rencontrent depuis des lustres :
a) l'astram 'planétaire' qui guette les trous de turbulence ... c'est usant et parfois dangereux pour sa santé à la longue,
b) l'astram 'ciel profond' qui est condamné au site exceptionnel s'il souhaite faire un peu mieux que les autres en terme de résolution ... mais cela reste toujours très loin de la résolution théorique de son instrument,
c) l'astram 'solaire' qui se désole de voir qu'il y a que quelques zones bien résolues dans chacune de ses trames.

Alors, comment s'y prendre avec un 200mm pour atteindre une FWHM finale de 0,6" dans un site (comme le tien) où le rapport (D/r0)moyen reste inférieur à 5 sur une période de 30s.

[brizhell 2 630]

Salut ms

>a) l'astram 'planétaire' qui guette les trous de turbulence ... c'est usant et parfois dangereux pour sa santé à la longue,

Meuh non.... C'est le soft qui fait le tri. L'interêt d'un méthode de mesure de seeing, ce serait justement de soulager l'astram planétaire et le disque dur du pc, en choisisant en automatique le moment ou il est judicieux d'appuyer sur la touche "entrée" du soft d'acquisition....

b) l'astram 'ciel profond' qui est condamné au site exceptionnel s'il souhaite faire un peu mieux que les autres en terme de résolution ... mais cela reste toujours très loin de la résoluton théorique de son instrument,

Pas tant que ca, si le diamètre de son instrument avoisine le r0.
Pourquoi croit tu que je ne fait pas de CP ? Mon site est pourri du point de vue turbulence, (enfin moyen va t'on dire, même si question PL suis plutot gâté), donc ma seule chance de faire quelque chose d'a peu près correct, reste de faire de l'acquisition rapide, ou sous échantilloner mon champs.
David (mon collègue) à plus de chance, il s'est installé au bon endroit vu les mesures et les résultats qu'il sort souvent en CP.

c) l'astram 'solaire' qui se désole de voir qu'il y a que quelques zones bien résolues dans chacune de ses trames.

Comme l'astram planétaire, il chasse les sources de turbulence locales (télescope et sol) et recherche les trous de turbulence atmosphérique pendant la prise de vue, et pour finir, il utilise autostakkert pour faire le tri de ce qui est utilisable et de ce qui ne l'est pas

>Alors, comment s'y prendre avec un 200mm pour atteindre une FWHM finale de 0,6" dans un site (comme le tien) où le rapport (D/r0)moyen reste inférieur à 5 sur une période de 30s.

Je te voit venir, on en da déjà discuté A part monter en altitude, les solutions pour atteindre le pouvoir théorique de l'instrument sont rares ou chères (ce qui va souvent de pair...)

[eroyer 657]

Bonjour,
je trouve que ce que tu fais est très intéressant. Je n'ai pas pris le temps de nécessaire pour comprendre toute la théorie, mais je me pose une question. Si on fait les mesures comme tu le montres avec un instrument de 200mm, et en supposant un seeing exceptionnel, est-il possible de trouver un r0 supérieur à 200mm ? ou le diamètre de l'instrument (voir de l'espace entre les trous) va-t-il faire plafonner la mesure ?

Eric

[Pascal C03 4 081]

Passionnant comme travail!
Mais j'ai pas le temps de m'y plonger aujourd'hui!

[david.d 0]

Je suis le collègue vernis en question ;-).
Je me permets un petit HS ...:
Juste pour remercier et saluer Bernard pour tout le boulot remarquable et tout le temps qu'il a investi dans cette étude passionnante.
Déjà primé pour ses travaux, il réussit à partager et à rendre accessible aux plus grand nombre des concepts et des mesures réservées, jusqu'alors, à une poignée de professionnels.
Je sais que toutes ces mesures devraient m'inciter à aller voir un peu du coté planétaire (j'en ferai, promis Bernard!) , mais en attendant pour les 'planéteux' des alentours, il ne faut pas hésiter à venir profiter des qualités du ciel local...

A bientôt

David

[Ce message a été modifié par david.d (Édité le 23-09-2013).]

[brizhell 2 630]

Re

Wow, David tu me gène la mais ca fait plaisir...

Rendons par contre à César ce qui est à César, le précurseur de la mise en oeuvre des manips de mesures de seeing au niveau amateur, c'est Cyril Cavadore qui avait fait un boulot énorme dans les années 2000. Je pense qu'on doit encore pouvoir trouver ses présentations sur le net. Il avait écrit un soft pour traiter les images DIMM, scintillation comprise si ma mémoire ne me fait pas défaut, à la volée (dispo chez Alcor System). Ses pages sur la théorie, en complément des publis pro m'ont servi de base de départ.

Le seul ajout original de ma part c'est la méthode de lecture du contraste des franges (ca me viens des manips d'interférométrie) qui permet d'avoir en plus, le temps de cohérence. Ca permet d'avoir 3 critères de sélection simultanné des images d'une video.

En tout cas merci pour le compliment !
Et j'incite en tout cas ceux qui ont envie d'essayer le planétaire sur un site pareil, à contacter David (dont je sais qu'il a un tube en réserve pour ca...)
C'est d'ailleurs amusant de voir que certains endroits des bords de seine sont propices aux belles images (je pense au regretté Fisac qui sauf erreur imageait depuis Athis Mons).

@eroyer

A priori, non, sous certaines conditions. Mais faut pas oublier que mesurer un r0 de plus de 20cm, c'est vraiement rare.... La base de la mesure est décrite ici : http://www.alcor-system.com/us/DimmSoftware/sarazin.pdf

C'est le mouvement différentiel entre les 2 spots qui conditionne la mesure du rayon de courbure du front d'onde, donc le r0. Autrement dit, c'est le déplacement des spots qui permet de faire la lecture, même si la séparation des ouvertures de la pupille est inférieure au r0.

En second lieu, la formule de calcul permettant de passer de la statistique de déplacement des spots, à la valeur du r0, n'est pas parfaitement linéaire en fonction de l'écartement des ouvertures. je sais que Cyril avait fait un graphe sur cette incertitude (que je ne retrouve pas sur son site), mais dans la zone de définition du masque que l'on a utilisé (de 100 à 200mm), l'incertitude est inférieure à 10% et de variation décroissante de 100 à 200mm.

Le paramètre le plus critique est le diamètre des ouvertures. si on appèle dp la distance entre les pupilles, et tp le diamètre des pupilles, le masque doit respecter la règle dp>=tp.

J'essaierai, si je le peut, la prochaine fois que je monterai au pic, lahaut, il y a des chances que ca monte au dessus de 20cm...

[frédogoto 2 006]

ce travail est absolument exceptionnel un sincère bravo aux auteurs c'est très impressionnant.
j'ai du mal a tout piger, j'avoue, mais je m'y efforce..

[Ce message a été modifié par frédogoto (Édité le 24-09-2013).]

[frédogoto 2 006]

doublon :-D

[Ce message a été modifié par frédogoto (Édité le 24-09-2013).]

[brizhell 2 630]

Bonjour Frédéric,

Merci pour le compliment ! Mais j'ai pas fait ca en quelques jours, ca fait plusieurs mois que j'avais des briques éparses a rassembler dans un ensemble a peu près cohérent (J'avais mis ca en forme pour les dernière RCE mais le volume de data passait pas sur le site de l'AFA, j'y avait laissé que le presentation sur l'interférométrie des tavelures).

Pour ce qui est de l'aspect pédagogique, en effet, l'idée d'un lexique est envisageable. Dans le corps de texte j'avais souligné les mots important au gré des définitions, mais rassembler tout ca sous un forme lexicale est une très bonne idée. Je vais essayer de m'y atteler.
L'idée de base est de comprendre la notion de front d'onde. Après passage dans le télescope un front d'onde plan (issu d'une étoile) est transformé en une tache d'airy au foyer. Si le front d'onde a l'arrivée dans le télescope est bosselé ou arrive penché, déformé, la tache d'airy est elle même déformée. Tout le reste c'est des discussions sur la forme de la déformation et l'effet sur la tache d'Airy

Bernard

[legalet 650]

Salut Bernard,

Super boulot que tu as fait là.
Ta démarche, par bien des aspects, est exemplaire.

Merci de nous en faire profiter
... même si, comme tu le dis d'ailleurs au final, les moyens d'action dont dispose l'astram pour lutter contre cette satané turbulence - hors cas particulier comme la mesure de doubles - restent limités..

Amitiés

Jocelyn

[brizhell 2 630]

Salut Jocelyn,

Merci pour le compliment, il reste encore du boulot pour avoir quelque chose de "user friendly" mais bon, c'est une approche. Et comme tu le dit, pour les doubles, c'est plus simple :-) Je te contacterai en privé sur ce sujet là dès que j'aurais un peu de temps à moi.
En planétaire, heureusement que le soft est la, parceque question hardware, ca reste toujours aussi cher....

Au fait, ta nouvelle instrumentation marche bien ?

Amicalement

Bernard

[legalet 650]

Salut,

J'attends ton appel.
Ca reste tjrs d'actualité pr Nice

La Kite marche pas mal sur le C11. Elle est un peu plus pratique à utiliser que la Merlin. Qq résultats préliminaires ici.

A++

Jocelyn