CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES SITES ASTRONOMIQUES PAR MODÉLISATION ET EXPÉRIMENTATION in situ : APPLICATION AUX SITES DE LA SILLA ET DU DÔME C POUR LES TELESCOPES GÉANTS DU FUTUR - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2007

CONTRIBUTION TO THE ASTRONOMICAL SITES STUDY BY MODELING AND in situ EXPERIMENTATION : APPLICATION TO THE SITES OF LA SILLA AND DOME C FOR FUTURE GIANT TELESCOPES

CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES SITES ASTRONOMIQUES PAR MODÉLISATION ET EXPÉRIMENTATION in situ : APPLICATION AUX SITES DE LA SILLA ET DU DÔME C POUR LES TELESCOPES GÉANTS DU FUTUR

Abstract

This thesis was undertaken within the framework of the E-ELT project (European Extremely Large Telescope) where the site characterization for the future large telescopes is the paramount goal. The very important factor for astronomical observations is the atmospheric turbulence. Several techniques exist to measure the various integral parameters and the vertical profiles of optical turbulence. In this context I analyzed the various atmospheric profiling techniques applied to two astronomical sites : La Silla one ESO site in Chile and also the Antarctic site of the Dome C, which has been of great interest for the astronomers during the past few years. Therefore, the feasibility must be extensively studied, and proceed through an objective analysis of pros and cons.
In the first part of my thesis, I review some important properties of Antarctic plateau. Then, I consider its geographical position and natural conditions that bring important advantages for astronomical observations at different wavelengths, and especially in the IR. Later, for understanding the seasonal behavior of the atmosphere above Dome C, the climatological situation, using the year-round data from the ECMWF (European Center for Medium-range Weather Forecasts) model for 2003-2004, is then presented. The results from the model are finally compared to the results already obtained from site testing campaigns at Concordia.
In the second part of my thesis, I present vertical profiles of refractive index structure constant Cn2(h) measurements made at the 1-m telescope at La Silla Observatory (ESO, Chile) using the Generalized SCIDAR. Observations took place from July 2002 up to February 2003. I performed the data processing of 600Gb scintillation images to retrieve Cn2(h) and V(h) profiles using Maximum Entropy and Tikhonov Regularization inversion methods. Seeing values derived from C2n(h) profiles are successfully compared to the simultaneous seeing measurements taken with a DIMM. Five months statistics of the turbulent situation at La Silla Observatory are analyzed for the general qualification of the potential sites for the E-ELT project.
Cette these rentre dans le cadre du projet d'European Extremely Large Telescope (E-ELT) pour la caracterisation des sites. L'un des facteurs tres important est la turbulence atmospherique. Car c'est elle qui limite la resolution angulaire a toutes les longueurs d'onde. L'installation d'un grand telescope avec tous ses systemes complexes de correction de front d'onde par optique adaptative n ecessite une etude elaboree de l'atmosphere au-dessus du site. Plusieurs techniques permettent de mesurer les differents parametres integraux et les profils verticaux de la turbulence optique. Dans ce contexte j'ai analyse les differentes techniques de profilage atmospherique appliquees a deux sites astronomiques : La Silla le site de l'ESO au Chili et egalement le site Antarctique du Dome C, qui depuis quelques annees interesse beaucoup les astronomes.
L'etude de Dome C met en evidence des conditions tres particulieres (s echeresse, froid, peu de vent) qui permettent d'envisager, meme de jour, certaines observations stellaires dans des fenetres spectrales de l'infrarouge thermique qui sont inaccessibles partout ailleurs sur Terre. Pendant l'ete austral le seeing moyen est meilleur que dans les autres sites connus. Pendant l'hiver il est degrade par la presence de la couche limite qui contient parfois jusqu'a 90% de la turbulence atmospherique dans la premiere trentaine de metres. Ceci est confirme par les mesures in situ et les resultats de re-analyses. Pour la suite, il est tres important de connaitre la distribution verticale de la turbulence qu'on obtient grace aux differentes techniques de profilage atmospherique par les mesures et par la modelisation. C'est pourquoi ici, on procede a la validation comparative du modele meteorologique europeen ECMWF(European Center for Medium-range Weather Forecasts) pour Dome C qui pourra fournir les parametres d'entree pour les divers modeles de turbulence qui de leur cote permettront d'obtenir la distribution verticale de Cn2(h) et par la suite la prevision du seeing a court et long terme.
Dans le cadre general de la recherche des meilleurs sites pour le futur telescope europeen E-ELT, une campagne de mesures a ete effectuee en 2002/2003 a l'observatoire de La Silla de l'ESO au Chili au moyen d'un profileur a etoile double - le SCIDAR Generalise. On a obtenu, apres 5 mois d'observation, la statistique pour le seeing, l'angle isoplanetique, le temps de coherence et les profils verticaux de Cn2(h) et V(h). Ceci a permis de decouvrir plusieurs particularites importantes de ce site astronomique. Les valeurs du seeing ont ete comparees a celles mesurees par l'instrument DIMM. Les resultats de cette campagne sont tres importants pour decrire la situation turbulente au-dessus de ce site et ils sont egalement n ecessaires pour proceder a la simulation des systemes d'optique adaptative afin de determiner les limites observationnelles des futurs grands telescopes et specialement pour l'optique adaptative.
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tel-00271689 , version 1 (09-04-2008)

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  • HAL Id : tel-00271689 , version 1

Cite

Tatiana Sadibekova. CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES SITES ASTRONOMIQUES PAR MODÉLISATION ET EXPÉRIMENTATION in situ : APPLICATION AUX SITES DE LA SILLA ET DU DÔME C POUR LES TELESCOPES GÉANTS DU FUTUR. Planète et Univers [physics]. Université Nice Sophia Antipolis, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00271689⟩
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