Regarder le Soleil c’est bien, en faire des images, aussi, mais pour utiliser pleinement les observations et les documents obtenus, il faut connaître les positions et orientations respectives du Soleil et la Terre lors des acquisitions afin de redresser les images pour qu’elles présentent toutes la même orientation. 

Or la rotation du Soleil sur lui-même, la rotation de la Terre sur elle-même et sa translation annuelle sur son orbite compliquent sérieusement la compréhension des orientations relatives.

Après avoir orienté correctement les images des observations réalisées du mardi 19 au samedi 23 mars 2024 nous avons pu calculer la vitesse de rotation du soleil.  Le calcul de  période de rotation de la tache du haut de l'image (latitude 23° N) donne des résultats aux alentours de 26 jours  (25,2 jours en théorie).

Celui effectué pour la tache du bas (latitude latitude 10° S) donne 25 jours (24,6 jours en théorie).

La vitesse de rotation du soleil est donc différentielle.

1. Géométrie du système solaire

La géométrie du système est simple : un plan de référence, l’écliptique (en violet) , deux axes de rotation, celui du Soleil (SPs)  et celui de la Terre (TPn), et un axe d’observation dans le plan de l’écliptique , la direction Terre Soleil (TS). L’axe de rotation du Soleil est fixe par rapport au repère des étoiles et l’axe de la Terre est affecté par la précession. Mais la lenteur de la variation ne gêne guère pour la compréhension annuelle du phénomène.

L'angle observé de l'inclinaison de l'axe de rotation du soleil est l'angle entre les deux plans vert et orange.

Recherche de l'axe de rotation du soleil

Étape 1 : Recherche de l’axe de rotation de la Terre

Pour trouver cet axe, il faut prendre une série de photos du Soleil à quelques minutes d’intervalle sans bouger l’APN sur son pied, et les superposer ensuite avec un logiciel de type Iris, Picasa ou Gimp ou avec un outil en ligne bien en ligne ImageONligne par exemple.

Le montage de la figure 1a, réalisé avec une suite de 4 photos prises à 2 minutes d’intervalle le 30 mai 2023, fait apparaître le mouvement rectiligne apparent du Soleil résultant de la rotation de la Terre autour de son axe Nord/Sud.

Un petit raisonnement de géométrie dans l’espace permet d’affirmer que la projection de l’axe de rotation terrestre dans le plan de l’image est perpendiculaire à la direction de déplacement du Soleil.

Pour faciliter la superposition ultérieure des photos du Soleil prises au cours des deux séances séparées de plusieurs jours d’intervalle, nous avons choisi d’orienter verticalement la projection orthogonale (sur l’image) de l’axe de rotation de la Terre, ce qui revient à faire tourner la direction de déplacement pour la rendre horizontale

Étape 2 : Détermination de l’axe de rotation du Soleil 

Après l'étape 1, les images du Soleil prises à un ou deux jours d'intervalle sont orientées de la même façon (direction de déplacement du soleil horizontale et projection de l'axe terrestre vertical). On peut donc les superposer pour analyser correctement le déplacement apparent des taches solaires.

Soleil le 7 mars 2024 après 1 rotation de	Soleil le 12 mars après 1 rotation de 34,5°	Superposition des deux images

On repère facilement le mouvement des taches sur une ligne PQ légèrement inclinée par rapport à l’horizontale. Comme le mouvement des taches est dû à la rotation du Soleil sur lui-même, la ligne PQ est forcément perpendiculaire à l’axe de rotation du Soleil.

Par convention, cet axe est toujours orienté verticalement sur les représentations du Soleil.  Pour qu’il en soit ainsi, nous devons donc tourner les images cet angle, on obtient alors des représentations identiques à celles qui sont publiées à partir des images recueillies par la sonde SOHO. [SpaceWeather]