Magazine Observatoire de Paris n°3 déc 05/jan-fév 2006
Magazine Observatoire de Paris n°3 déc 05/jan-fév 2006
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°3 de déc 05/jan-fév 2006

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 26

  • Taille du fichier PDF : 2,3 Mo

  • Dans ce numéro : naissance de l'Institut Francilien de Recherche sur les Atomes Froids.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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LA SALLE DE CONTRÔLE DU LNE-SYRTE L'horloge parlante qui diffuse le temps légal français y côtoie des systèmes de diffusion dix millions de fois plus précis. Ces derniers, exploitant les performances des horloges atomiques, sont utilisés dans les applications scientifiques de la métrologie du temps. LNE-SYRTE CONTROL ROOM The talking clock that broadcasts France legal time is surrounded by systems ten million times more accurate. These systems, based on the performance of atomic clocks, are used in scientific applications of time metrology. SYRTE - Observatoire de Paris Contacts : Daniel GAMBIS (IERS) SYRTE + 33 (0)1 40 51 22 29 daniel.gambis@obspm.fr David VALAT (LNE-SYRTE) SYRTE +33 (0)1 40 51 22 15 david.valat@obspm.fr RALENTISSEMENT À LONG TERME de la vitesse de la rotation de la Terre depuis 1830 (en rouge). La courbe en rose représente l'influence du noyau fluide de la Terre. LONG-TERM SLOWDOWN of the Earth's speed of rotation around its axis since 1830 (in red). The pink curve represents the effect of the Earth's fluid core. D. Gambis, SYRTE - Observatoire de Paris Ô TEMPS, SUSPENDS TON VOL... UNE SECONDE DE PLUS EN 2005 O TIME, STOP THY FLIGHT... AN EXTRA SECOND IN 2005 La rotation de la Terre sur elle-même ralentit à long terme, ce qui a des conséquences directes sur la mesure du temps qui passe. Le département Systèmes de Référence Temps-Espace - SYRTE est largement impliqué dans la prise en compte des conséquences de ce phénomène, par ses activités dans les domaines de la rotation de la Terre et également de la métrologie du temps. The rotation of the Earth on its axis slows down over a long period, a phenomenon that affects the measurement of time. The Time-Space Reference Systems Department (SYRTE) plays a major role in determining the consequences of this phenomenon through its research activities in the domains of the Earth’s rotation and time metrology. Le 31 décembre 2005, à minuit Temps Universel Coordonné, la dernière minute de l'année va durer 61 secondes. En France, à cause du décalage horaire par rapport au méridien origine (+1 h), l’horloge parlante annoncera le « Quatrième top » le 1 er janvier 2006 à une heure du matin. Ce jour-là, 00 h 59 mn 59 s sera suivie exceptionnellement par 00 h 59 mn 60s, puis par 01 h 00 mn 00s. Pourquoi ajouter cette seconde intercalaire ? Parce que la rotation de la Terre sur elle-même, qui détermine le passage des jours et des nuits,ralentit à long terme à cause principalement des effets d'attraction luni-solaire. De plus, notre planète est perturbée par ses constituants internes (noyau, manteau) et externes (atmosphère, océans). La rotation de la Terre définit l'échelle de temps UT1. Or, le temps est aujourd’hui mesuré par des moyens insensibles aux humeurs de notre Terre, grâce à 250 horloges atomiques appartenant à plusieurs pays. Ensemble, elles permettent de calculer le Temps Universel Coordonné UTC. Ainsi ces deux échelles de temps UT1 et UTC finissent-elles par diverger. Un accord international signé en 1972 stipule que la différence entre les deux ne doit jamais dépasser une seconde ; cela implique parfois l'introduction de secondes intercalaires dans UTC. Cependant, des discussions internationales qui ont lieu depuis plusieurs années pourraient mener à une modification de ce système, UTC serait alors dissocié de la rotation de la Terre. Une seconde « intercalaire » L'IERS 1 à l'Observatoire de Paris est responsable de la prédiction et de l'annonce de cette seconde intercalaire. Cette décision est mise en œuvre par les autorités nationales responsables de la diffusion du temps. L'organisme français concerné est le LNE-SYRTE 2 qui fabrique le Temps Universel Coordonné de l’Observatoire de Paris, UTC(OP). Cette référence de grande précision est utilisée par l’horloge parlante de France Telecom, sis à l’Observatoire de Paris, pour diffuser le temps légal français. On peut l’écouter en composant le 36 99 sur son téléphone. Il est également diffusé de manière transparente sur l’onde porteuse de France Inter de manière à pouvoir être utilisé à tout moment par des laboratoires, des industriels et des collectivités partout en France métropolitaine. 12 - MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°3/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES In France, at one o’clock in the morning on New Year's Day (1 st January 2006), we will have to turn back our clocks. Not by one hour, as is the case when we enter daylight saving time, but by just one second.That morning, after 00:59:59 will come the most unusual time of 00:59:60, followed by 01:00:00 or 1 o'clock. Thus the last minute before 1 o'clock will last 61 seconds. Note that in the international time scale Coordinated Universal Time (UTC), this extra second willactually lie just before midnight on the 31 st December 2005. In France, due to the +1-hour time offset with respect to the Greenwich meridian, the talking clock willannounce the affected « fourth beep » at one o’clock legal time. Why this extra second ? It exists because the rotation of the Earth on its axis, which determines the passing of days and nights, slows down over a long period, mainly as a consequence of Moon-Sun attraction effects. In addition, the Earth is affected by its internal (nucleus, mantle) and external (atmosphere, oceans) constituents. Nowadays, though, time is measured by procedures impervious to our planet’s moods, thanks to around 250 atomic clocks belonging to several countries. Together they are used to calculate UTC. Not surprisingly then, the Earth's rotation slowly gets out of synchronization with UTC. In view of a 1972 international agreement stipulating that the difference between the two should never exceed one second, it is necessary from time to time to add intercalated or leap seconds to UTC. However, international talks that have been taking place for several years might lead to changes in the present system. UTC could then be unrelated to the Earth’s rotation. A « leap » second The IERS 1 at the Observatoire de Paris is in charge of the prediction and announcement of leap seconds. Its decision is implemented by national organizations responsible for time broadcasting. In France, it is the LNE 2 -SYRTE that generates Coordinated Universal Time of the Observatoire de Paris, UTC(OP).This high-precision reference signal is used by France Telecom’s talking clock, located at the Observatoire de Paris, to broadcast France’s legal time, which can be accessed by dialing 36 99 on your telephone. It is also broadcasted in coded formon the France-Inter long-wave radio signal, so that it is available at all times for scientific, industrial, and public use throughout metropolitan France. (1) International Earth rotation and Reference systems Service (2) Voir article page 4/See article p.4 QU’EST-CE QU’UNE SECONDE ? Ancienne définition (jusqu'en 1960) : L’unité de seconde est définie comme la 86400 e partie d’un jour solaire moyen de l’année 1900. Définition actuelle : 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133. WHAT IS A SECOND ? Former definition (until 1960) : the second is defined as the 86,400 th part of a mean solar day of the year 1900. Present definition : it is the time that elapses during 9,192,631,770 cycles of the radiation produced by the transition between two hyperfine levels of the ground state of the cesium 133.
REACTION OF THE SOLAR CORONA TO PHOTOSPHERIC MOTIONS De vastes boucles magnétiques se développent dans la haute atmosphère du Soleil. Quels sont les facteurs qui contrôlent l’évolution de ces structures ? Une recherche menée en collaboration par le Laboratoire de l’Univers et de ses Théories - LUTH et le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique - LESIA. MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°3/ACTUALITÉ DES LABORATOIRES - 13 LA RÉACTION DE LA COURONNE SOLAIRE AUX MOUVEMENTS PHOTOSPHÉRIQUES Huge magnetic loops develop in the Sun’s high atmosphere. What are the factors determining the evolution of these structures ? A research project carried out by the Universe and Theories Laboratory (LUTH) and the Laboratory for Space Studies and Astrophysics Instrumentation (LESIA). L’observation du Soleil dans l’ultraviolet fait apparaître des boucles de matière dans la couronne, c’est-à-dire la haute atmosphère de l’étoile. Ces arches révèlent de façon indirecte un acteur majeur, le champ magnétique. En effet, dans la couronne, la pression magnétique excède largement la pression du gaz. Le gaz, ionisé, suit alors les formes du champ magnétique, jouant le rôle de traceur. Le cliché ci-contre (fig. 1), pris dans l’ultraviolet, montre des boucles magnétiques dont le rayon est de l’ordre de 100 000 km. À la surface solaire (photosphère), au contraire, le gaz domine et entraîne les pieds des boucles à des vitesses proches de 100 m/s. Ces mouvements sont transmis aux parties hautes par des vibrations, les ondes d’Alfvén. Pourquoi ces boucles sont-elles parfois le siège de mouvements calmes et parfois, au contraire, évoluent-elles brusquement ? Deux études numériques Pour le savoir, deux études numériques 1 – c’est-à-dire utilisant des ordinateurs pour résoudre les équations des fluides conducteurs – ont été réalisées, en collaboration entre le LUTH et le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique - LESIA. Le parti pris adopté le plus souvent (et adopté dans la première étude) consiste à négliger la pression du gaz. Mais on peut aussi, comme dans le deuxième travail, respecter le caractère transparent de la frontière physique réelle, c’est-à-dire, au lieu d’imposer les mouvements, simplement les introduire par le biais d’onde. La différence entre les deux choix est subtile, mais les résultats sont spectaculairement différents. On notera que les mouvements sont oscillants dans le second travail, et non dans le premier. Dans le premier cas, on obtient un gonflement de la boucle magnétique, qui grandit de plus en plus vite : le processus ressemble à celui d’une éruption solaire. Dans le second cas, les dimensions de la boucle n’évoluent pas, mais la densité du gaz augmente suffisamment pour la rendre visible, et la matière est aspirée au niveau d’un des pieds et remonte puis redescend le long de la boucle, comme dans un siphon. Dans la réalité, les boucles peuvent passer du second régime, calme, au premier, explosif. Pour comprendre comment, il est nécessaire d’inclure la zone frontière entre domaine du gaz et domaine du champ magnétique, dite transition chromosphérique, dans la simulation numérique. Ce qui présente des difficultés techniques, cette zone frontière, à la fois fine et probablement instable, étant complexe à décrire. (1) Voir Aulanier G., Démoulin, P., Grappin R., A&A, 430, p.1067-1087, 2005 et Grappin R., Léorat J., Habbal S., A&A, 437, p.1081-1092, 2005. See Aulanier G., Démoulin P., Grappin R., A&A, 430, p.1067- 1087, 2005 and Grappin R., Léorat J., and Habbal S., A&A, 437, p.1081-1092, 2005. The observation of the Sun in the ultraviolet shows loops of matter in the corona, the star’s high atmosphere. Those arcs reveal, in an indirect way, the presence of a major player : the magnetic field. In the corona, the magnetic pressure largely exceeds that of the gas. The ionized gas then follows the shape of the magnetic field, playing the role of a tracer.The photo below (figure 1), taken in ultraviolet, shows magnetic loops with a radius of the order of 100,000 km. At the solar surface (photosphere), on the other hand, the gas dominates and carries the feet of the loops with speeds close to 100 m/s. These motions are transmitted to theupper regions through vibrations, or Alfvén waves. Why do those loops at times undergo quiet motions and at other times suddenly evolve ? Two numerical simulations In order to answer this question, two numerical studies 1 that is, using computers to solve the conductive fluids equationswere carried out, a collaboration between LUTH and LESIA.The approach most often adopted (and this was the case in the first study) consists in neglecting the pressure of the gas. But one also can, as in the second study, take into account the transparent character of the actual physical boundary. In other words, instead of imposing the motions, one simply introduces them through waves. The difference between the two approaches is subtle, but the results are spectacularly different. Note also that motions are oscillating in the first work, not in the second. In the first case, one obtains a swelling of the magnetic loop that grows at an increasing rate : the process resembles that of a solar eruption. In the second case, the size of the loop does not change, but the density of the gas increases enough to make it visible ; matter is sucked at the level of one of the feet, it climbs and later goes back down along the loop, like in a siphon. In the actual situation, loops can go from the second, calm regime to the explosive first one.To understand why, it is necessary to include in the numerical simulation the boundary region between the domain of the gas and that of the magnetic field, the so-called chromospheric transition. There are technical difficulties, though, due to the complexity of describing this boundary region, at the same time thin and probably unstable. FIGURE 1 : Ensemble de boucles magnétiques dans une région active (satellite TRACE, ultraviolet). FIGURE 1. A group of magnetic loops in an active region (TRACE satellite, ultraviolet). NASA Contacts : Roland GRAPPIN LUTH +33 (0)1 45 07 74 25 roland.grappin@obspm.fr Guillaume AULANIER LESIA +33 (1)1 45 07 71 46 guillaume.aulanier@obspm.fr SCÉNARIO 1 : Gonflement des boucles avec mouvement rigide des pieds. SCENARIO 1. Swelling of the loops with rigid motion of feet. G. Aulanier, LESIA - Observatoire de Paris SCÉNARIO 2 : Déclenchements de siphons le long des boucles avec pieds agités par des ondes. SCENARIO 2. Siphon activity along the loops with feet shaken by waves. R.Grappin, LUTH - Observatoire de Paris



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