Affichage du soleil à partir de catalogues et instruments officiels avec Sunpy.

Comparaison de données

Prenons comme exemple une observation du Soleil récente faite par C. Buil, le 29 novembre 2020 avec le Sol'Ex 1 :

http://www.astrosurf.com/topic/142367-solex-un-instrument-solaire-%C3%A0-petit-prix/

Il peut être intéressant de comparer et illustrer les résultats de l'observation dans d'autres longueurs d'onde ou types de visualisation.

Les exemples présentés ici sont basés sur la documentation officielle du module : https://sunpy.org/.

1 - Le Soleil vu par le Sol'Ex

Pour afficher l'image initiale, nous pouvons utiliser la librairie Pillow qui, comme sa description l'indique, permet de manipuler et traiter les images.

Pillow : https://pillow.readthedocs.io/en/stable/

The Python Imaging Library adds image processing capabilities to your Python interpreter."

2 - Récupération d'une image du Soleil prise avec l'instrument AIA du SDO au même moment

2.1 - Installation et import de la librairie Sunpy

Selon l'utilisation, il est necéssaire d'installer la version complète de la librairie, comme ci-dessous.

2.2 -Affichage rapide d'un map

Pour une première utilisation, un package data.sample est mis à disposition avec la librairie pour découvrir son fonctionnement et effectuer des essais. Nous pouvons donc importer cet échantillons de données avec "import sunpy.data.sample". Ainsi, nous disposons par exemple d'un jeu de données de l'instrument AIA pour la longueur d'onde 171 en faisant sunpy.data.sample.AIA_171_IMAGE

Pour afficher ces données, Sunpy met à disposition un objet map. Ces cartes sont des matrices de données spatiales, qui sont ainsi déclinés pour une image2D, une série temporelle d'image 2D, ou encore des images 2D alignées dans le temps. (source https://docs.sunpy.org/en/stable/guide/tour.html)

Nous allons pouvoir créer une nouvelle map en lui passant en paramètre soit un nom de fichier, une liste de noms de fichiers par exemple. Comme toujours, il faut commencer par l'import.

L'appel de la méthode peek() applicable sur l'objet aia permet ici d'avoir un affichage graphique rapide et facile. Cela nous évite ainsi d'avoir a préparer et configurer un graphique matplotlib. Cette dernière est accessible sur tous les objets de base Sunpy.

Cependant, ce qui nous intéresse c'est d'accèder aux données d'une certaine date.

2.3 - Consultation et récupération des données disponibles

Pour pouvoir vérifier s'ils existent des données à la date qui nous intéresse et les télécharger, nous pouvons utulilser Fido. Ce dernier permet d'effectuer des recherches et d'extraire les données en fournissant une interface unifiée et permet ainsi l'interrogation de plusieurs sources simultanément (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab4f7a/pdf).

L'objet fido prend divers paramètre, par exemple dans notre cas :

2.3.1 - Consultation

2.3.2 - Récupération des données

2.4 - Affichage

Tout comme indiqué précedemment, nous pouvons afficher les données grâce à l'objet map le la libraie, qui prend en paramètre les éléments que l'on vient de télécharger. Cette fois en préparant un graphique à l'aide de matplotlib.

3 - Superposition d'image prises par deux instruments : AIA et HMI

Nous pouvons aller encore plus loin en téléchargeant les images de deux instruments différents pour les superposées, avec AIA et l'instrument HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) qui cartographie le champ magnétique et la vitesse de la surface du Soleil 24.

Pour effectuer cette superposition, nous avons besoin de la librairie Reproject.

3.1 - Reproject

La librairie reproject, lors de l'affichage deux images FITS, permet de recadrer l'affichage avec la même projection céleste, en se basant sur les données WCS de l'entête, en ayant la possibilité de changer l'orientation, le système de coordonnées, etc..

3.2 - Consultation et téléchargement des données disponibles

3.3 - Préparation des graphiques

3.4 - Affichage du graphique

3.5 - Re-projection du magnetogramme HMI dans le bon sens pour supperposition avec l'image AIA

La fonction utilisée ici pour la reprojection, reproject_interp, prend en paramètre dans notre cas:

3.6 - Superposition des deux graphiques

Rappel de l'image initiale

Pour aller plus loin

Cet exemple n'est qu'une introduction, la librairie Sunpy contient de nombreuses fonctionnalités et types de données. Voici par exemple la liste des instruments à disposition, en sachant que chaque instruments a plusieurs configurations accessibles !