{"id":10216,"date":"2020-12-27T22:34:04","date_gmt":"2020-12-27T22:34:04","guid":{"rendered":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/simulation-de-temperature-de-miroirs-pour-lobservation-diurne-solaire\/"},"modified":"2025-06-08T22:44:48","modified_gmt":"2025-06-08T20:44:48","slug":"simulation-de-temperature-de-miroirs-pour-lobservation-diurne-solaire","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/simulation-de-temperature-de-miroirs-pour-lobservation-diurne-solaire\/","title":{"rendered":"Simulation de temp\u00e9rature de miroirs pour l’observation diurne (Solaire)"},"content":{"rendered":"

En observation, on consid\u00e8re qu’il faut minimiser les \u00e9carts de temp\u00e9rature entre l’optique et l’air ambiant, afin d\u2019\u00e9viter une formation de turbulence instrumentale.<\/p>\n

En observation nocturne, il est bien connu qu’il faut sortir les instruments \u00e0 l\u2019avance, typiquement \u00e0 la tomb\u00e9e de la nuit.
\nEn observation diurne, les changements de temp\u00e9rature aussi affectent le syst\u00e8me optique.
\nOn consid\u00e8re que l’\u00e9cart de temp\u00e9rature entre l’optique et l’ambiance doit \u00eatre inf\u00e9rieur \u00e0 2\u00b0C, de pr\u00e9f\u00e9rence inf\u00e9rieur \u00e0 1\u00b0C.<\/p>\n

Une diff\u00e9rence entre le r\u00e9gime d\u2019observation de jour et celui de nuit, est que de jour le soleil irradie vers le miroir, qui suivant le type de substrat utilis\u00e9 absorbera plus ou moins d’\u00e9nergie.<\/p>\n

Je vous pr\u00e9sente ici les r\u00e9sultats d’un mod\u00e8le de temp\u00e9rature de miroir, qui int\u00e8gre 4 facteurs:
\n – La radiation: l’\u00e9l\u00e9ment chaud (l’ambiance) \u00e9met vers le miroir (l\u2019oppos\u00e9 l\u2019apr\u00e8s-midi)
\n – La convection: \u00e0 la surface du miroir, il y a un \u00e9change local entre l’air et le miroir, li\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9cart de temp\u00e9rature entre les \u00e9l\u00e9ments.
\n – L’absorption dans la masse: le miroir absorbe une partie de l’\u00e9nergie incidente, l’\u00e9nergie solaire. L\u2019absorption d\u00e9pend du substrat
\n – Les param\u00e8tres physiques du miroir afin de d\u00e9terminer sa capacit\u00e9 thermique d’absorption de l’\u00e9nergie<\/p>\n

Voici le r\u00e9sultat pour un miroir de 250mm de diam\u00e8tre, qui a subit un traitement interf\u00e9rentiel et refl\u00e8te une partie du flux. Le flux non r\u00e9fl\u00e9chi est transmis dans le miroir.
\nLa courbe la plus importante est la noire. Elle repr\u00e9sente l’\u00e9cart de T\u00b0 entre la surface frontale du miroir et l’ambiance.<\/p>\n

Toutes les simulations commencent \u00e0 6h00 du matin, heure suppos\u00e9e du lever du soleil.
\nAu cours de la journ\u00e9e, le soleil irradie de plus en plus et la temp\u00e9rature ambiante augmente; ces deux valeurs atteindront un maximum vers 12h\/14h.
\nLe miroir est suppos\u00e9 \u00eatre mis \u00e0 l’ext\u00e9rieur et est suppos\u00e9 en \u00e9quilibre avec l’ambiance \u00e0 6h00, \u00e7\u00e0d 0\u00b0 dans cette simulation.<\/p>\n

D\u00e8s le lever du jour, la temp\u00e9rature monte.
\nLa temp\u00e9rature ambiante monte plus vite que la temp\u00e9rature du miroir.
\nVers 08h00, cet \u00e9cart est le plus marqu\u00e9, avec une valeur de pr\u00e8s de -1.5\u00b0 (miroir plus froid).
\nLe miroir se r\u00e9chauffe, et avec le passage du soleil au z\u00e9nith \u00e0 12h, l’\u00e9cart s’amenuise et ensuite s’inverse.
\nLes \u00e9carts sont positifs l’apr\u00e8s-midi, mais en observation solaire, la meilleure p\u00e9riode d’observation solaire est le matin, lorsque la turbulence atmosph\u00e9rique est moindre.
\nA priori, ce miroir est exploitable toute la journ\u00e9e. Pr\u00e9f\u00e9rentiellement de 10h jusqu’\u00e0 la fin de la p\u00e9riode de stabilit\u00e9 atmosph\u00e9rique, vers 1h00.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Voici une simulation, consid\u00e9rant que ce miroir a \u00e9t\u00e9 stock\u00e9 dans un local pendant la nuit.
\nLes courbes sont bien diff\u00e9rentes, mais \u00e0 priori le miroir est exploitable d\u00e8s 7h30 du matin.
\nC’est un r\u00e9sultat quelque peu inattendu : d\u00e9marrer une observation solaire avec un miroir qui sort du stockage donne une plage d’observation plus longue.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Le miroir de 250mm utilis\u00e9 pour la simulation plus haut est assez fin, 25mm d’\u00e9paisseur.
\nLa face avant, arri\u00e8re et le centre du miroir montrent un \u00e9cart de temp\u00e9rature tr\u00e8s faible.
\nVoici une simulation d’un miroir de 300m de diam\u00e8tre. Ce miroir mesure 55mm d’\u00e9paisseur.
\nSon inertie thermique est bien sup\u00e9rieure.
\nLes \u00e9carts de temp\u00e9rature miroir-ambiance sont bien sup\u00e9rieurs, pr\u00e8s du double.
\nLes courbes se r\u00e9f\u00e8rent \u00e0 un d\u00e9but d’observation \u00e0 l’\u00e9quilibre.
\nDans la p\u00e9riode d’observation solaire typique de 08h00 \u00e0 11h00, l’\u00e9cart de T\u00b0 miroir-ambiance est trop \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Une autre simulation avec un miroir sorti d’une pi\u00e8ce plus chaude, montre que le miroir parait exploitable d\u00e8s 8h30.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Tout cela est th\u00e9orique.
\nLes simulations prennent en compte des coefficients, et il faut les choisir.
\nPuis il faut que \u00e7a colle avec la r\u00e9alit\u00e9…<\/p>\n

Alexandre
\nAutomne 2020<\/p>\n

Compl\u00e9ment d’informations<\/strong><\/p>\n

L’article de r\u00e9f\u00e9rence pour le d\u00e9veloppement du mod\u00e8le est le suivant.
\nThermal characteristics of a classical solar telescope primary mirror
\nRavinder K. Banyal, B. Ravindra<\/p>\n

Le mod\u00e8le d\u00e9velopp\u00e9 en mode unidimensionnel, dans l\u2019\u00e9paisseur du miroir. Le mod\u00e8le d\u00e9velopp\u00e9 a \u00e9t\u00e9 valid\u00e9 en comparant ses r\u00e9sultats et ceux de Banyal.<\/p>\n

Pour la courbe d’irradiance, \u00e0 priori Banyal a utilis\u00e9 la latitude et longitude de l’Institut Indien d’Astrophysique \u00e0 l’\u00e9quinoxe.
\nPour les r\u00e9sultats pr\u00e9sent\u00e9s par le mod\u00e8le, les coordonn\u00e9es de Saint V\u00e9ran au 15 ao\u00fbt on \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Concernant la variation de temp\u00e9rature ambiante au cours de la journ\u00e9e, les formulations de Banyal ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es. L\u2019amplitude de variation au cours de la journ\u00e9e peut \u00eatre adapt\u00e9e, 15 \u00b0C ici.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Concernant l’absorption \u00e0 travers la masse du miroir la base provient de l\u2019article suivant :
\nA Thermal Analysis of a 1.5 Meter f\/5 Fused Silica Primary Lens For Solar Telescopes, Peter G. Nelson February 2007
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Alexandre
\nAo\u00fbt 2021<\/p>\n\n\n

\n \n
\n \n
\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n \n
\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n
\n \n\n
<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n \n\n
\n Veuillez voter<\/span>\n <\/div>\n <\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En observation, on consid\u00e8re qu’il faut minimiser les \u00e9carts de temp\u00e9rature entre l’optique et l’air ambiant, afin d\u2019\u00e9viter une formation de turbulence instrumentale. En observation nocturne, il est bien connu qu’il faut sortir les instruments \u00e0 l\u2019avance, typiquement \u00e0 la tomb\u00e9e de la nuit. En observation diurne, les changements de temp\u00e9rature aussi affectent le syst\u00e8me […]<\/p>\n","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-10216","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-astrobricolage"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10216","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10216"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10216\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11466,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10216\/revisions\/11466"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10216"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10216"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/groupeastronomiespa.be\/astrogas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10216"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}