PROGRAMA : OBSERVACIONS SOLARS
Observatori Astronòmic del Garraf

1. L'Estació Solar OAG

L'OAG desenvolupa des de l'any 2006 un programa d'observació solar amb objectius elementals i com a complement al programes didàctics i de divulgació. El Sol, font d'energia del nostre planeta és cada cop més present en els debats sobre l'evolució del canvi climàtic. Els cicles d'activitat magnètica representats per les taques, les fàcules, i les més espectaculars protuberàncies, assoliran nivells cada cop més importants a mesura que ens endinsem en el Cicle 24. En els cursos acadèmics 2007-2008 i 2008-2009, es van realitzar nombrosos tallers i xerrades sobre el Sol i la relació amb la Terra a tots els nivells d'ensenyament (PAE Solar). Actualment aquestes activitats estan incloses dins programa del OAG al Parc del Garraf a càrrec de l'equip Fora d'Òrbita. . Dins aquest programa, cal afegir el seguiment d'eclipsis Annulars i Totals de Sol, l'observació d'Aurores Boreals, dels trànsits planetaris de Mercuri i Venus, i la Llum Zodiacal, enllaçant amb el programa "Viatges Temàtics".

Programes d'observació més avançats tenen per objectiu el seguiment del Cicle 24 d'activitat desde 2009 (càlcul de diversos Índex d'Activitat en H-Alfa), classificació morfològica, mesures micromètriques, càlcul de masses i obtenció d'imatges de les protuberàncies . En llum integral s'ha iniciat a partir de setembre de 2016 un programa d'observació de la granulació fotosfèrica i els grups de taques, a fí d'obtenir paràmetres elementals de la temperatura efectiva i camp magnètic. S'espera assolir una resolución de 1" (R-150mm) i 0"5 (R-200mm). Per aquest nou programa s'han incorporat nous accessoris i aplicacions informàtiques.

L'Estació Solar està ubicada a Vilanova i la Geltrú, construida entre 2009-2010 responía a la necessitat de disposar dels instruments diàriament propo del lloc de residència habitual. Al seu inici estava equipada amb tres refractors muntats en paral·lel acoblats a una muntura Helios EQ-6 GoTo sobre columna metàl•lica de doble tub sòlidamente fonamentada sobre base de formigó. El sostre corredís inicialment de tracció manual es va equipar amb motor a principis de 2016. En funció de les observacions a realitzar es modifica la disposició instrumental. La Taula 1 proporciona el resum de l'equip actualment en ús.

 

Gran grup de taques solars fotografiat en llum integral. Observeu la diferent morfologia dels components: nucli, penombra, ponts de llum, petits poros, així com la granulació solar a baixa resolució. Imatge obtinguda per Pere Soler reflector Newton sense aluminitazar de 220mm F/8. Observatori de l'Alt Maresme.

 

TAULA 1: EQUIPAMENT SOLAR OAG/VNG

Instrument
Longitud d'ona / amplitud
Data inici funcionament
Programa principal

R-200mm F/15 Acodat

PULKOVO

C-540nm / 10nm

K-Line /393 nm - 396 nm (8nm)

Primavera 2017
Estructures magnètiques a alta resolució (<1")

R-150mm F/8

HELIOS

C-540nm / 10nm

K-Line /393 nm - 396 nm (8nm)

Gener 2010
Estructures magnètiques a mitja resolució (>1")

R-102mm F/15

POLAREX UNITRON

 

C-540nm / 10nm

 

Primavera 2017
Observació Visual

R-102mm F/10

VIXEN

K-Line /393 nm - 396 nm (8nm)
Gener 2010
Estructures magnètiques a mitja resolució (>1") /

R-60/40mm Solar Max

CORONADO

H-Alfa 656,3nm (0.7A)
Gener 2006
Survey Protuberàncies Cicle 24
       

HELIOSCOPI HERSCHEL

BAADER

Juliol 2016
Estructures magnètiques,
eclipsis, trànsits

FILTRE TOTAL OBERTURA 150mm

 

Setembre 2016
Estructures magnètiques,
eclipsis, trànsits

CÀMERA CMOS

ZWO

Setembre 2016
Imatges WL, K-Line, H-Alfa

CÀMERA REFLEX

CANON 350D

Gener 2006
Survey Protuberàncies Cicle 24

OCULAR MICROMÈTRIC

MEADE 12,5mm

Gener 2006
Mesures Micromètriques

 

2. L'Observació en la banda H-Alfa

L'objetctiu fonamental del programa H-Alfa és la confecció de taules estadístiques dels diferens elements cromosfèrics al llarg de Cicle 24. Els objectes més interessants i vistosos són sens dubte, les protuberàncies projectades en el limbe, presentant una morfologia amplia i diversa, que no ha permés una estricta classificació morfològica, tot i que hi ha intents força pràctics al llarg de la història. En aquest sentit, nosaltres utilitzem la classificació de Völker (1970) , complementada amb les aportacions de Tobal (2009). Es realitza també el seguiment i evolució dels filaments i plages, així com de les regions actives classificades per la NOAA. S'estableixen determinats Index d'Activitat segons Beck et al. (1995). A partir de 2010 s'acordà amb la secció solar de la British Astronomical Society una col·laboració mútua d'intercanvi de dades.

La mesura de les dimensions de les taques, fàcules i protuberàncies es realitza amb un ocular Micromètric Meade (ORM) de 12mm. . L'ORM és molt útil per la mesura 2D dels conjunts d'activitat. Acoblat al R-60mm/Coronado Solar Max 40mm el Sol té un diàmetre de 90 divisions, que equival a 1.390.000km (una divisió correspon a 20" d'arc, aproximadament a 15.500 km.). Es poden estimar fraccions de 0.1 divisions, uns 1.500km que sol ser l'amplada mitjana de molts filaments vistos sobre el disc. Per a les expedicions es disposa d'un equipament lleuger, sent el telescopi bàsic un Maksutov 90mm d'obertura sobre EQ-1, al que es poden acoblar diferents filtres.

Mesura de protuberàncies fotografiades en llum de l'hidrògen H-Alfa. En època de mínima activitat del cicle, aquestes grans manifestacions són força rares. Telescopi Coronado Solar Max 40mm de l'OAG.

 

3. L'Observació en la banda K-Line

L'observació en la banda del Calci és actualment (octubre 2016) en període de proves. Es disposa d'un filtre K-Line de Baader amb un pas de banda de 8nm que acoblat als filtres de total obertura i Helioscopi de Herschel ha de proporcionar imatges de les fàcules fotosfèriques en qualsevol localització disc. La càmera CMOS ASI-174MM porta acoblat el filtre de 1"1/4.

4. L'observació en Continuum

L'observació en la banda del Continuum és centrada als 540nm amb filtres Baader (1"1/4 i 2") de 10nm de pas d'amplitud. L'accessori principal és l'Helioscopi de Herschel Baader amb el conjunt de diferents filtres de Densitat Neutre intercanviables. Acoblat al R-150mm i la càmera CMOS ASI-174MM s'obtenen imatges fotosfèriques amb resolució de granulació i estructures magnètiques al voltant de 1" (725km). S'està treballant en fotometria solar per determinar paràmetres físics elementals com són la temperatura efectiva i aproximacions a l'intensitat del camp magnètic.

 

5. L'observació de la corona solar

L'observació de la capa més externa del Sol, la corona només és possible(sense tenir en compte sofisticats equips i satèl·lits en òrbita terrestre o solar) en els moments de la fase de totalitat dins un eclipsi solar. Des de l'any 2005 l'OAG ha preparat expedicions pel seu seguiment (Programa OAG Viatges Temàtics) en col·laboració amb Tuareg Viatges i Expedicions. La morfologia i extensió varia en funció del cicle d'activitat solar, obtenint així documents gràfics de gran interés didàctic i observacional. El programa H-Alfa inclou també el desenvolupament de models senzills per avaluar la relació entre la massa total de les protuberàncies i la massa de la corona, explorant nous camps d'estudi per la pràctica astronòmica. Per a les expedicions es disposa d'un equipament lleuger, sent el telescopi bàsic un Maksutov 90mm d'obertura sobre EQ-1, al que es poden acoblar diferents filtres.. Les imatges complementàries són obtingudes amb càmera reflex digital Canon 350D o Canon 1100D acoblada al telescopi o amb teleobjectius de diferents focals.

 

Magnífica composició a partir de diferents imatges per tal de mostrar l'estructura fina de corona solar. Observeu els filaments de matèria coronal i la seva disposició en el sentit equatorial i polar. Al limbe W es poden veure traces vermelloses de la cromosfera (la capa habitualment observada en H-Alfa).

 

6. Observacions d'Aurores Polars

Una de les manifestacions més espectaculars del vent solar sobre la Terra és l'ionització de les capes altes de la nostra atmosfera. La presència, freqüència i tipus d'aurores polars està lligada íntimament al cicle d'activitat solar. L'OAG realitza dins el programa Viatges Temàtics, expedicions a la costa SW de Grenlàndia (60ºN) -un dels millors emplaçaments per a la seva observació-, per tal d'enregistrar-les fotogràficament.. Les campanyes de 2006 (T.Tobal) i 2007-2008 (J.Cairol) han permés seguir-les dins aquest acusat mínim del cicle solar. Una nova expedició está prevista per l'agost de 2011. El nostre col·laborador J.A.Soldevilla ha viatjat a Finlàndia en 2008 i 2009 amb l'objectiu específic de la seva observació fotogràfica. L'activitat auroral a nivell mundial pot seguir-se a través de la pàgina NOAA. Un breu text introductori (en anglès) el podeu consultar a AURORA POLAR. L'OAG preveu continuar les observacions en en el decurs de les diverses expedicions. La propera expedició prevista és a Finlàndia (desembre 2016 - gener 2017).

 

Aurora boreal observada a l'horitzó nord des del campament de Qaleragdlit (Expedició OAG Grenlàndia 2006)

 

7. Espectroscopia

L'OAG disposa d'un petit espectroscopi de mà Shibuya dels utilitzats en laboratoris. Aquest instrument permet veure el conjunt de ratlles d'absorció solars amb una resolució de 0.6A, desdoblant la brillant doble línia D del Sodi i mesurar amb una escala graduada en namòmetres la franja visible de l'espectre. Dirgits a fons de llum del tipus neó, poden realitzars-se pràctiques i exercicis didàctics complementaris a l'observació solar. Acoblat al Solar-Max de 40mm, es veu una única ratlla d'emissió, la corresponent a la H-Alfa sota la qual veiem la cromosfera del Sol. L'instrument, gràcies a disposar d'un petit prisma, permet al mateix temps,comparar l'espectre solar amb altres fons de laboratori. Té una aplicació estrictament divulgativa.

Amb l'espectroscopi manual Shibuya poden observar-se centenars de línies d'absorció, tal com mostra aquesta imatge de l'Observatori de París.

Espectroscopi Manual Sh-207 de l'OAG per a ús didàctic. Incorpora una escala graduada entre 380-680 nm.

 

 

8. Bibliografia i referències

La bibliografia solar és molt extensa i cada any produeix desenes de títols. Un llibre fonamental per conèixer la metodologia d'observació solar és Solar Astronomy Handbook (Beck et al.1995). Un clàssic sobre la naturalesa i classificació de les protuberàncies és Solar Prominences (Tandberg-Hanssen 1974). Dos llibres procedents dels investigadors del Grup de Física Solar de l'IAC són El Sol, algo más que una estrella (Vàzquez, 2004) i La historia del Sol y el cambio climático (Vázquez 2006), realment completes amb informació actualitzada exposada amb claretat d'idees i didàcticament impecable. Absolutament recomenat per endinsar-nos en el el coneixement del Sol com estrella i en els factors solars del clima. Per als alumnes de primària resulta d'interès El nostre estel: el Sol (Estalella 1994). A nivell superior l'obra de referència fonamental i assequible al públic mínimament introduït és The Sun from Space, de K.R.Lang (2009, 2ªed).

Una página amb documentació histórica i actual de gran interés és DOCUMENTACIÓ preparada per l'Observatori de París. Materials didàctics (en anglès) de gran interés poden consultar-se a EDUSWPC de la NOAA. Una important base de dades es troba a www.heliofisica.net (Pere Solar) . Dos dels grups internacionals més complets són la secció solar de la BAA i també el de l'Observatori Reial de Bèlgica.

La pàgina solar de l'ESA (Agència Europea de l'Espai) és força didàctica i explica els conceptes fonamentals de l'activitat solar (SWWS). Cal assenyalar la magnífica base de dades professional de l'Observatori de Meudon (BASS2000), que us permetrà seguir dia a dia l'activitat solar amb diferents instruments i longituds d'ona, cercar dades d'arxiu i enllaçar amb les més completes fons internacionals i altres aplicacions tècniques. Una web destacable, en la que podeu reproduir sequències animades dels fenomens solars és ELISE (inclou la famosa pel·licula "Les Flames del Sol" de Lyot) .Des de principis del segle XX, a la Torre Solar de l'observatori de Mt.Wilson, es realitza el dibuix a mà de les taques solars. Podeu seguir-lo diàriament així com cercar qualsevol data entre 1917 i l'actualitat (més de 25.000 dibuixos al vostre abast) , obtenir altres informacions i enllaços sobre astronomia solar és una de les pàgines web més completes del món en aquesta especialitat. La NASA manté un monitoratge (SMO) constant a través del servei SDAC, de gran utilitat pels observadors regulars. Una estat actualitazat dels diferents tipus d'activitat solar podeu consultar-la a SIDC. Un senzill software per visualitzar i analitzar les imatges és SWB. En totes aquestes web hi figuren els enllaços (links) més importants, podeu explorar-los i obtindreu una informació pràcticament inesgotable. La nova missió de la NASA Dynamics Solar Observatory proporciona imatges actualitzades d'execepcional qualitat i eines pel seguiment i estudi de l'activitat solar a tots els nivells.

CANALS D'OBSERVACIÓ: AIA IMAGE ASSEMBLY (DYNAMICS SOLAR OBSERVATORY)

CANAL
IONS PRIMARIS
REGIÓ ATMOSFERA SOLAR
Tª ºK
4500 A
CONTINUUM
FOTOSFERA
3.700
1700 A
CONTINUUM
TEMPERATURA MÍNIMA, FOTOSFERA
3.700
304 A
He II
CROMOSFERA, REGIÓ DE TRANSICIÓ
4.700
1600 A
C IV + CONTINUUM
REGIÓ DE TRANSICIÓ, FOTOSFERA SUPERIOR
5.000
171 A
Fe IX
CORONA NO ACTIVA (QUIET), REGIÓ DE TRANSICIÓ SUPERIOR
5.800
193 A
Fe XII, XXIV
CORONA Y FLARES TERMALS DE PLASMA
6.200-7300
211 A
Fe XIV
REGIÓ ACTIVA CORONAL
6.300
335 A
Fe XVI
REGIÓ ACTIVA CORONAL
6.400
94 A
Fe XVIII
FLARES CORONALS
6.800
131 A
Fe VIII, XI
REGIÓ DE TRANSICIÓ, FLARES CORONALS
5.600-7.000

 

 

Les estructures del Sol (NASA 2008) i de la magnetosfera (ISPESL 2008)

 

9. Recull d'observacions / Index d'Activitat Cromosfèrics

Les observacions de l'OAG sobre el Sol tenen caràcter diari, el resultats són publicats anualment dins el butlletí OAG H-Alfa Annual Report (en anglès) que s'intercanvia amb altres grups nacionals i internacionals. També es publiquen butlletins especials dedicats als eclipsis i altres fenòmens motiu d'observacions dins els programes solars específics.

Per tal de comparar l'Index d'Activitat Solar en la banda H-Alfa amb el NºWolf (Integral) s'ha escollit utilitzar les propostes de Beck-Völker et al.(1995). Per a el cas de les protuberàncies s'adopta Rp= 10H+E, i pels filaments Rf=10H+E. Tanmateix per les fàcules cromosfèriques/fotosfèriques adoptem Rfc= 10H+E. Recordem que H representan el nombre de grups i E les estructures individuals.L'OAG estudia també altres índexs en funció de la relació de masses entre els diferents tipus de protuberàncies i la corona dins el programa The Measure of Prominences.

 

TAULA D'INDEXS H-ALFA 2009-2016


Updated: October 2016