estimation du RO et de la turbulence en seconde d'arc

bonjour à tous,

je lis souvent dans les posts: "turbulence estimée à 2" par exemple".
comment cela peut'il se mesurer en pratique?

pour le RO même question .

sur quels sites ces paramètres sont'ils traités ?

merci

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Alain

Pour le R0, tu le détermine en regardant si avec ton instrument tu vois la tache de diffraction avec le premier anneau intact. Si ton instrument est une lunette de 60 mm, ton R0 sera alors de 60 mm minimum, si ton instrument est un 200, tu auras alors un R0 de 200. Connaissant le pouvoir séparateur de ton instrument, tu peux alors remonter à la turbulence en seconde d'arc. Bien sur, si tu ne dispose par exemple que d'une lunette de 60 et que l'image est parfaite dedans, tu ne seras pas si le R0 est plus élevé. En fait pour bien estimer le R0 l'idéal est d'avoir un instrument assez gros et de le diaphragmer pour obtenir une tache de diffraction plus grosse, mais visible avec son premier anneau intact.

E pratique, des R0 entre 200 et 300 sont rares et des R0 de 600 sont exeptionnels.

si je comprends bien, en partant d'un 200mm. il faut diaphragmer à 190, 180, etc.. jusqu'à obtenir un premier anneau intact?
mais qu'advient'il de l'obstruction centrale qui augmente proportionnellement?

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Alain

Ca n'a pas vraiment d'importance pour la seule mesure de turbulence. Par contre pour des diametres vraiment petits, il te faut diaphragmer hors axe. Avec un 200 tu dois pouvoir simuler des ouvertures de 60 mm ou moins comme cela.

l'instrument sera eventuellement plus sensible à la turbulence a cause des anneaux plus lumineux mais cela ne modifie pas la valeur du r0.

c'est une estimation de toute manière ...
et en général c'est voisin de 10 cm dans un site quelconque

Sinon, avec un peu d'habitude, tu n'auras plus besoin de diaphragme, il te suffit de relier l'aspect de l'étoile d'après l'échelle de Danjon en fonction du R0. En gros, a une image intact de la tache de diff avec une ouverture de 100 mm correspondra une image plus turbulente avec un certain nombre de speckes dans un 200. Quand tu retrouvera cette image au 200, tu sauras que le R0 est autour de 100 mm.
Comme dit Barbidule, ce ne sont que des estimations, on cherche à avoir un ordre de grandeur et on est pas au cm prêt, surtout que le R0 oscille constamment autour d'une valeur moyenne au gré de la durée de vie des cellules de turbulence, autour de 20 milisecondes.

Il faut aussi penser à garder la même étoile pour les comparaisons, car la brillance et la couleur de l'étoile influe sur le nombre de speckles visibles. Perso, je me sert de la polaire.

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 30-10-2002).]

perso, la polaire bouillone tout le temps et il est très difficile avec le µ210 d'obtenir une tache de diffraction stable.

je pensais essayer sur une étoile beaucoup plus faible, car j'ai remarqué que sur la double double, j'avais un très joli anneau sur chacune.

afin de visualiser tout ça, quels sont les sites (web) qui traitent du sujet?

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Alain

La visibilité de la tache de diffraction n'est pas fonction de la luminosité de l'étoile. pour s'en convaincre il suffit de comparer pour ca la polaire et son compagnon nettement moins lumineux. Simplement epsilon de la Lyre passe au zénith, alors que la polaire est à 45°...

Mais la polaire donne un R0 moyen pour une bonne partie du ciel et en particulier pour les planètes.

à combien de seconde d'arc correspond un RO moyen de 100mm?

Comme je te l'ai dit plus haut, ca correspond à la résolution de l'ouverture équivalente au R0. Donc tu prend la formule 1.22*lambda/D.
D étant le diamètre de ton miroir ou du R0 dans le cas présent et Lambda la longueur d'onde utilisé, communément 0.56 micron.

Avec 100 mm ca donne 1.4" d'arc.

ouais, OK j'ai pigé, ce qui veut dire que j'ai peu de chances avec le µ210 de voir bien stable un anneau avec la polaire a moins de partir au pôle pour la mettre au zénith
par contre si je choisis une étoile plus haute que la polaire j'ai + de chances d'une meilleure stabilité car meilleur RO ?

Bien sur, moins tu traverse d'atmosphère et mieux c'est, mis à part la turbulence locale.

En gros, il vaut mieux viser à 30° sur l'horizon sans obstacle de turbulence locale et ponctuelle, que de viser à 80° de hauteur, mais au dessus du toit d'une maison qui dissipe de la chaleur. Mais si l'on écarte ces problèmes de turbulence locale, plus tu vise haut dans le ciel et meilleures seront les images, que ca soit pour la turbulence que pour la transparence d'ailleurs.

Ici, à Meudon, le RO moyen est de l'ordre de 60mm, mais il monte parfois à 100mm voire plus, cela ne veut pas vraiment dire que la résolution se limite à la valeur du RO. En observation visuelle, on tombe parfois dans des trous de turbulence qui permettent d'avoir une bonne résolution pendant une courte durée. En observation solaire, de jour, le RO est plus proche de 20 ou 30mm, mais en posant 1/2000ème de seconde, on fige la turbulence et la, c'est l'instrumentation qui pose plus de problème. En imagerie numérique en lumière blanche, j'arrive à une résolution de 1.5" à 2", ce qui correspond à un RO de 60 à 80mm avec un réfracteur de 120mm. J'espère bientôt pouvoir travailler avec un télescope de 200mm et avoir régulièrement la seconde d'arc. On a aujourd'hui un enorme avantage à travailler avec les appareils numériques qui permettent l'utilisation de temps de pose courts comte tenu de la linéarité de la sensibilité des CCD. Même en imagerie nocturne, avec un appareil numérique on peut réduire considérablement le temps de pose en augmentant le gain.

Interessant cette discussion. J'ai appris plein de choses encore une fois. Mais il me manque un petit lien ou une explication sur le r0 ...

Je suis avec intéret cette discution. Par contre certains points me semblent confus.

Je comprends bien que le R0 est une estimation du diam maxi pour lequel l'image de diffraction sera presque parfaite.

Si je me référe au données de A.Danjon et A.Couder pour une image de diffraction parfaite ( ou presque ) il faut en deduire que la turbulance et < à 1/4 * rayon du disque de diffraction.

Par exemple pour un instrument de diam 100mm ( rayon de la tache de diffraction 1,4" ). Si l'image de diffraction parait parfaite. Premier anneau intact. Et que l'image commence à ce dégrader pour un diam sup de l'intrument. On pourra en déduire que le R0 est de 100mm.

Dans le meme cas on pourra estimer la turbulance à une valeur inf à 0,35" .
Soit t<1/4*a ou t est la turbulance et a le rayon de la tache de diffraction. Donc:
Dans l'exemple t<à 1/4*1,4 donc t<à 0,35".
si le premier anneau de l'image de diffraction commence à ce briser la turbulance sera estimée à 0,35" ( t=1/4*a)...

Voila comment je ferai ( comme je fait en fait ) pour estimer la turbulece en plus du R0.

David est-tu d'accord?

Stéphane Bouillon

serge valle:

intéressant la première partie du post, pour le reste, je ne suis pas dutout CCD ou photo et là, je ne suis (suivre) plus.

pléiades:

j'attends comme toi avec impatience la réponse de david sur ton raisonnement qui apporte des renseignements très précis.

[Ce message a été modifié par Apau (Édité le 31-10-2002).]

Tu m'as obligé à me replonger dans le Danjon et Couder, Pléiades, et ce que tu dis d'après ce bouquin est exact. Par contre à l'époque, ils n'avaient pas encore de notion de speckle cohérent et je n'arrive pas à rattacher leur échelle de mesure de turbulence à quelque chose de réel.
Le R0 correspond à l'échelle 4 de Danjon et à un front d'onde à L/4. Cela donne donc pour un diamètre de 100 mm 1.4" d'arc et selon la règle de Danjon et Couder, une turbulence de 0.35" d'arc… cela voudrait dire que l'on pourrait avec un instrument plus gros dédoubler une double de 0.35", or il n'en est rien…
Je n'arrive pas à relier leur cotation de turbulence avec les cotations actuelles admises, qui est R0 = valeur de turbulence en seconde d'arc. Il traîne donc un facteur 4 entre la mesure de turbulence de l'époque de Couder et les mesures de turbulences telles quelles se font aujourd'hui, et je n'ai pas trouvé d'explication dans le Danjon et Couder qui justifie cette façon de mesurer la turbulence, qui me paraît plutôt optimiste et assez arbitraire…

J'en avais discuté avec Texereau qui m'avait calculé une turbulence de 0.06" d'arc pour un R0 de 600 que j'avais eu au Restefond. J'étais très étonné que l'on puisse arriver à une valeur aussi optimiste et on aurait pourtant pas pu dédoubler une double de 0.06" d'arc à ce moment, et Texereau ne m'avais pas fourni une explication claire sur un rattachement concret et une justification compréhensible à cette facon de calculer une valeur de turbulence…
Dans le Danjon et Couder, ils annoncent avoir mesuré une turbulence de 0.03" d'arc à l'OHP, ce qui est loin devant les meilleures perfs actuelles mesurés dans les tout meilleurs sites mondiaux à Hawaii ou au Chili, ou des turbulences de 0.1" d'arc soit des R0 supérieurs à 1m sont jugés exceptionnels ! Il y a donc un truc qui cloche que je n'arrive pas à expliquer…
Le mieux est donc de s'en tenir à la mesure de turbulence actuelle admise par toute la communauté scientifique qui rattache directement le R0 à la résolution de l'ouverture équivalente et d'oublier le calcul de la valeur de turbulence donné par le Danjon et Couder qui n'a plus court actuellement, car les connaissances sur la turbulence qui reste un phénomène complexe ont tout de même pas mal évoluées depuis…

Sinon, il faut aussi relativiser le R0 quand on fait une mesure instantané, car elle ne tient pas compte du tilt qui est une des composantes de la turbulence. C'est à dire que le centre de l'étoile se déplace autour de l'axe optique sans pour autant dégrader la figure de diffraction. A cela se rajoute la turbulence moyenné sur une certaine durée ce qui veux dire que pour des poses longues en CCD, on sera bien loin des résultats estimés en visuel sur un R0 instantané. En gros, pour une mesure de turbulence de 1.4" d'arc, on aura vite fait de se retrouver à une turbulence intégré sur une pose de quelques minutes, de 3 ou 4 secondes d'arc…

Voici un site qui reprend les figures de Danjon, mais étalonné aux valeurs de seeing actuelles, plus réalistes :
http://www.cmc.ec.gc.ca/cmc/htmls/seeing_f.html

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 31-10-2002).]

effectivement, nous pouvons tous vérifier dans la pratique qu'il n'est pas possible de séparer des doubles qui correspondraient au 1/4 de la turbulence du moment, même si l'instrument en est capable.

Qu'en penses-tu pléiades avec ton 300 (si je me souviens bien) ?

Cela m'emmène à ouvrir un autre sujet sur les conséquences de la turbulence sur la collimation des grands diamètres.

David, merci pour cette réponse avisée.
Pour info, j'ai repris ces informations d'estimation de la turbulence ( d'après A.Danjon et A.Couder )dans le livre "Astronomie Le guide de l'observateur tome1".

J'ai limpression que cette estimation de la turbulence part du principe que si l'image de la tache de diffraction est presque parfaite c'est que la "grandeur" de la turbulence par rapport à la grandeur de l'image de la tache de diffraction est petite. Turbulence représentant 1/8 du diam
de la tache de diffraction pour une image de classe 4. Et par exemple partir du principe
que si la "grandeur" de la turbulence atteint
la moitié du diam de la tache de diffraction,
l'image de cette meme tache de diffraction ne peut etre que fortement dégradée ( image de classe 2 ).

Maintenant il est vrai que de dire, par exemple, la turbulence n'est que de 0,17" d'arc parce que l'image de la tache de diffraction est presque parfaite dans un T200, ca a un coté surréaliste.

Le mieux, en effet, reste encore d'indiquer l'importance de la turbulence par l'indication R0 diam x pour un compte-rendu d'observation par exemple.

Apau, mon T300 est demonté, à la place il y a un T400 qui attend toujours sont miroir primaire.

Ne t'inquiète pas mon T300 n'a jamais fait de miracle. dommage ! Au mieux j'ai pu observer des images de diffraction de classe 4 ( anneau au moins légerement brisé ), donc R0 proche de 300. En ce qui concerne les étoiles doubles, au mieux j'ai pu séparer des composantes dont l'écartement était légerement inf à 0,5" d'arc.

Bon ciel

Stéphane Bouillon

"J'ai limpression que cette estimation de la turbulence part du principe que si l'image de la tache de diffraction est presque parfaite c'est
que la "grandeur" de la turbulence par rapport à la grandeur de l'image de la tache de diffraction est petite. Turbulence représentant 1/8
du diam
de la tache de diffraction pour une image de classe 4. Et par exemple partir du principe
que si la "grandeur" de la turbulence atteint
la moitié du diam de la tache de diffraction,
l'image de cette meme tache de diffraction ne peut etre que fortement dégradée ( image de classe 2 )."

Ben justement, c'est cette définition que je ne comprend pas, ca n'a pas de sens pour moi... J'ai beau la retourner dans tous les sens ca passe pas... Je n'arrive pas à relier ca à quelque chose de réel et observable.

Franchement je ne vois pas d'ou Danjon et Couder sortent ca...

j'ai de nouveau consulté le chapitre sur la turbulence atmosphérique dans "le guide de l'observateur". Il y a un paragraphe qui fait état des turbulences moyennes en France, et qui précéde l'explication sur le calcul de la turbulence d'après A.Danjon et A.Couder.
Le moins que l'on puisse dire c'est qu'il y a des contradictions.
Il est dit que les meilleurs sites en France bénéficient d'une turbulence moyenne de 0,1" à 0,3". 0,1" atteint quelques nuits par ans
au pic du Midi. Turbulence variant souvant de 0,5" à 1" en plaine.

J'ai précisé dans le post précédant qu'avec mon T300 je pouvais parfois observer des images de diffractions de "classe 4" . Cela en reviendrais à dire qu'à ce monment la turbulence était proche de seulement 0,1"!!
fort pour un site situé dans le bocage Normand! Dans mon site je ne suis meme pas certain de pouvoir observer une tache de diffraction parfaite avec mon futur T400.
Je pense que la turbulence dans les meilleurs cas ( pour mon site ) doit se située autour de 0,5".
exeptionnelement 0,4"
Alors?

Stéphane Bouillon

Ben 0.1" d'arc au Pic du midi pour les meilleures nuits c'est plausible. Par contre ils annoncent 0.03" d'arc pour ce qui était la station de Forcalquier, pourtant pas classé dans les tout meilleurs sites...

Effectivement, sur ce point le Danjon et Couder est assez contradictoire. Il faudrait que je me renseigne au près de quelques "anciens" pour savoir si ils ont une idée sur l'origine et le pourquoi du système de calcul de la turbulence telle quelle est expliqué dans ce livre.

David, si tu peux avoir des précisions sur ce calcul de turbulence...intéressant!
Tiens nous au courant.

stéphane Bouillon

J'en ai causé à notre réunion d'équipe avec Antoine Labeyrie notamment, et personne n'a d'explication à ce calcul...
On s'est même dit que si l'on trouvait le lien entre l'ancienne façon de calculer le seiing et la méthode actuelle, ca pourrait faire l'objet d'une petite publication

Il me reste encore une possibilité d'avoir une explication, c'est d'aller gratter dans la thèse à Couder...

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 04-11-2002).]

Pour être complet sur l'histoire des R0 voici la façon de calculer le seiing moyen sur une pose CCD à partir d'un R0 moyen enregistré par une caméra vidéo pendant le temps de la pose photo:

Largeur à mi hauteur image longue pose = 0.98 lambda/r0

Référence de la publication pour cette formule:
Vernin et al 2000: '1998 Gemini site testing' AURA report

Donc si on reprend notre exemple avec un R0 de 100mm, et que ce R0 est un R0 moyen sur une certaine durée (la durée de la pose CCD) et non plus un R0 instantané pour le visuel, on obtient une largeur à mi hauteur de 1.13" d'arc.

A noter aussi, que pour des étoiles doubles par exemple, on peut descendre un peu en dessous de la résolution indiqué par le R0 pour séparer des composantes, car même avec une image de qualité 3 sur le tableau de Danjon, on peut arriver a séparer une double à la limite de résolution de l'instrument, surtout si les magnitudes des composantes sont voisines.

Du coup je me demande si cette formule ne serait pas applicable en visuel... L'article n'en parle pas, mais ca serait finalement assez logique puisqu'on peut dédoubler des étoiles un peu plus serrés que ce que donne le R0.

Cela donnerait alors pour un R0 de 100 mm, une résolution de l'ouverture équivalente de 1.4" d'arc, et un résultat sur le calcul de la turbulence de 1.13" d'arc, ce qui collerait assez bien à la réalité du terrain...

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 06-11-2002).]