Apprendre

Photographier le Soleil : taches et granulation en lumière blanche

Le Soleil est la cible d'astrophoto la plus accessible de jour : éclatant à la magnitude −26,7, il se photographie depuis un balcon, sans pose longue ni suivi de haute précision. Il reste pourtant exigeant en détail — taches, facules et grains de la surface ne se révèlent qu'à qui sait dompter la turbulence de l'air chaud. La méthode qui gagne n'est pas de déclencher une belle photo, c'est de FILMER une vidéo de plusieurs milliers d'images et de n'empiler que les plus piquées : le lucky imaging. Ce tutoriel couvre la prise de vue en lumière blanche — boîtier ou caméra planétaire, réglage de l'exposition et de la cadence, échantillonnage à pousser avec une Barlow, mise au point sur la pénombre d'une tache, et la chaîne de tri-empilement-ondelettes qui fait sortir le relief. Un préalable non négociable, rappelé en une ligne : le filtre pleine ouverture certifié reste devant l'objectif, exactement comme en visuel.

32 ′: le diamètre apparent du Soleil dans le ciel — autant que la pleine Lune, assez grand pour détailler sa surface
100 images/s: la cadence qu'atteint une caméra planétaire en recadrant son capteur sur la seule tache visée
3 ×: le facteur d'une lentille de Barlow, qui rallonge la focale pour grossir la tache sur le capteur
40 €: le prix d'une feuille de film solaire à découper — le seul filtre sûr, monté devant l'objectif
200: les meilleures images d'une séquence de mille, celles qu'on additionne pour effacer l'air trouble

Le préalable

Un filtre pleine ouverture, devant l'objectif — comme en visuel

Cette page part d'un filtre déjà monté et vérifié, et retient du sujet la seule variable qui change en imagerie : la densité du film.

La sécurité tient en une phrase

Passer à la photo ne change rien à la règle qui protège l'œil et le matériel : un filtre pleine ouverture certifié, monté à l'avant du tube, coupe le flux solaire avant qu'il n'entre dans l'optique. Tout le reste — le choix du film, le danger mortel des filtres qui se vissent sur l'oculaire, les lunettes à éclipse — est traité en détail dans le guide dédié aux filtres solaires, à lire une fois avant de brancher quoi que ce soit. Ici, on part du principe que le filtre est en place et vérifié, et on parle image.

Le film photo, plus clair que le film visuel

Le film le plus courant, l'AstroSolar de Baader, existe en deux versions, et la photo a la sienne. La densité OD 5,0 sert au visuel comme au capteur ; la densité OD 3,8, taillée pour la photographie, laisse passer une quinzaine de fois plus de lumière. Plus clair, il abrège la pose — précieux pour figer la turbulence — et rend une granulation plus contrastée à l'écran. Une feuille à découper coûte autour de 40 € et se tend sur un support cartonné coiffé sur l'objectif.

L'appareil

Reflex ou caméra planétaire : deux façons de viser le Soleil

Le reflex fige un instant, la caméra en capture mille

Deux familles d'appareils photographient le Soleil, pour deux buts différents. Un reflex ou un hybride, raccordé au foyer du télescope par une bague T, saisit le disque en un seul déclenchement : c'est direct, mais chaque image encaisse d'un coup toute l'agitation de l'atmosphère, et le détail fin plafonne vite. La caméra planétaire — un petit capteur CMOS sans miroir ni obturateur, glissé dans le porte-oculaire à la place de l'oculaire — travaille autrement : elle débite un flux vidéo de dizaines à centaines d'images par seconde. On ne cherche plus la belle photo unique, on récolte une matière brute quitte à en jeter les neuf dixièmes. Une caméra couleur d'entrée de gamme coûte de 200 à 400 € et transforme n'importe quelle lunette de 80 à 150 mm en instrument de haute résolution solaire.

Gros plan de la tache solaire AR 2546 en lumière blanche : ombre centrale sombre, pénombre en fins filaments, granulation en grains sur toute la surface autour — La tache AR 2546 en lumière blanche, imagerie amateur — Wolfgang Ellsässer (Commons, CC BY 4.0)

Trois façons d'imager le Soleil, et ce qu'elles donnent
Appareil	Ce qu'il atteint sur le Soleil
Caméra planétaire CMOS	un flux de dizaines à centaines d'images/s ; l'outil de la haute résolution — taches, pénombre, granulation — par empilement d'une vidéo
Reflex / hybride au foyer	le disque entier en un déclenchement ; simple et cadre large, mais une pose isolée subit toute la turbulence et bride le détail
Smartphone à l'oculaire	un souvenir du disque et des gros groupes de taches ; parfait pour montrer, court pour détailler
Aucune ligne ne correspond au filtre.

La méthode

Filmer plutôt que déclencher : le lucky imaging solaire

Enregistrer une vidéo, garder l'élite des images

La turbulence déforme l'image plusieurs fois par seconde ; aucun réglage ne la supprime, on la contourne par le nombre. Un logiciel de capture — FireCapture, SharpCap — enregistre une séquence de 60 à 120 secondes au format SER, soit plusieurs milliers de vues. Vient le tri : AutoStakkert! note chaque image et n'additionne que le meilleur pourcentage, ces brefs instants où l'air s'est tenu tranquille. L'empilement, débarrassé du bruit par la moyenne, porte alors un détail qu'aucune prise isolée ne montrait — la pénombre en filaments, le fourmillement de la granulation.

Recadrer le capteur pour accélérer la cadence

Une astuce décuple le rendement : la région d'intérêt (ROI). Plutôt que de lire tout le capteur, on demande à la caméra de ne transmettre qu'une petite fenêtre centrée sur la tache visée. Moins de pixels à sortir, donc une cadence qui grimpe — souvent de 30 à plus de 100 images/s. En une minute, on accumule ainsi des milliers d'images sur la seule zone qui compte, et le tri final n'en garde que la fine fleur. C'est tout l'esprit de la méthode : beaucoup d'images très courtes, un tri sévère, un empilement.

Groupe de taches solaires photographié en lumière blanche par un amateur : plusieurs ombres sombres à pénombre, granulation visible sur le reste du disque — Un groupe de taches en lumière blanche, imagerie amateur — Thomas Bresson (Commons, CC BY 3.0)

Accorder la focale au capteur avec une Barlow

La finesse d'une image solaire tient à l'accord entre la focale de l'instrument et la taille des pixels de la caméra : c'est l'échantillonnage. Trop peu de focale, et les pixels sont trop gros pour enregistrer le détail que l'optique délivre ; trop de focale, et l'image devient sombre et molle sans rien gagner. Le bon compromis place le plus souvent le rapport focal entre f/15 et f/25 pour une caméra planétaire courante. Or la plupart des tubes ouvrent bien plus grand — f/5 pour un Newton, f/7 pour une petite lunette. On rallonge donc la focale avec une lentille de Barlow (2×, 3×) ou une lentille télécentrique, jusqu'à retomber dans la bonne plage. Le Soleil étant très lumineux, cet allongement ne coûte presque rien en temps de pose.

Pousser le rapport focal vers la plage utile
Instrument	f/D natif	Pour viser ~ f/20
Lunette 80/560	f/7	Barlow 3× → f/21
Newton 150/750	f/5	Barlow 4× → f/20
Maksutov 127/1500	f/12	Barlow 2× monte à f/24 — souvent trop, restez vers f/15
Aucune ligne ne correspond au filtre.

Le nerf de la guerre

La mise au point et l'air chaud décident de tout

Deux réglages échappent au boîtier et décident du détail final : le point repris entre les séquences, et l'heure à laquelle l'air au-dessus du sol reste calme.

La netteté se joue sur la pénombre d'une tache

Sur le Soleil, la mise au point est le seul combat qui compte, et il se règle au dixième de tour de molette. Visez la pénombre d'une tache — cette couronne filamenteuse autour de l'ombre — ou, à défaut de tache, le grésillement de la granulation : ce sont les zones les plus contrastées de la surface. Affichez la vidéo en direct, agrandissez à fond, et faites aller la molette de part et d'autre du point net pour cerner l'instant où les filaments se détachent. Le tube se dilate en chauffant sous le Soleil : refaites le point régulièrement, entre deux séquences.

L'air chaud, plafond réel de la résolution

Ce qui limite le détail n'est presque jamais le diamètre du tube : c'est la turbulence, maximale l'après-midi quand le sol renvoie sa chaleur en colonnes d'air qui brouillent l'image. Un instrument de 100 mm par air calme bat un 200 mm par air agité. La parade tient en trois habitudes : imager tôt le matin, s'installer au-dessus d'une pelouse plutôt que d'un toit ou d'une route goudronnée, et guetter les accalmies pour lancer l'enregistrement au bon moment.

Le cadrage

Un gros plan de tache, ou le disque entier en mosaïque

Le disque entier ou la mosaïque de tuiles

Le Soleil occupe 32′ dans le ciel, un demi-degré. Un petit capteur placé derrière une focale longue n'en voit qu'un fragment : au foyer d'un Maksutov de 1500 mm avec une Barlow, le champ se réduit à une ou deux taches. Pour obtenir le disque complet à haute résolution, on procède par mosaïque : on filme et on empile plusieurs tuiles côte à côte, chacune traitée à part, puis un logiciel de panorama les raboute en une seule image. À l'inverse, pour tenir tout le Soleil d'un coup, on raccourcit la focale — un reflex derrière une lunette de 500 à 900 mm cadre le disque entier, taches comprises, en une vue, au prix d'un détail moindre. Le choix dépend de ce qu'on raconte : le portrait d'une région active, ou l'état du Soleil ce jour-là.

Le disque solaire entier photographié en lumière blanche, plusieurs groupes de taches sombres répartis sur la surface — Le disque solaire entier en lumière blanche, imagerie amateur — Thomas Bresson (Commons, CC BY 3.0)

En pratique

De la visée à l'image nette, pas à pas

Montez le filtre et vérifiez-le à contre-jour

Tendez le film ou le verre devant une lampe vive : le moindre trou ou pli laissant filtrer un point lumineux condamne le filtre. Fixez-le solidement sur l'avant du tube et démontez ou bouchez le chercheur, qui concentre lui aussi la chaleur.
Mettez l'instrument en température, puis pointez à l'ombre

Sortez le tube vingt minutes avant. Pour viser sans regarder dedans, orientez-le jusqu'à ce que son ombre portée sur le sol soit la plus petite possible : le Soleil est alors dans l'axe.
Installez la caméra et réglez l'échantillonnage

Glissez la caméra planétaire dans le porte-oculaire, avec une Barlow 2× ou 3× pour amener le rapport focal vers f/15 à f/25. Un reflex au foyer, lui, cadre d'emblée le disque entier.
Calez l'exposition, le gain et la région d'intérêt

Pose de l'ordre du millième de seconde, gain qui place l'histogramme aux trois quarts, traitements automatiques coupés. Recadrez la fenêtre (ROI) sur la tache pour faire grimper la cadence à 100 images/s ou plus.
Faites le point, guettez une accalmie, filmez

Mise au point sur la pénombre d'une tache, en affichage agrandi. Attendez un instant où l'image se calme et enregistrez 60 à 120 secondes au format SER. Pour le disque entier, filmez tuile par tuile.
Triez, empilez, affinez

Dans AutoStakkert!, empilez le meilleur pourcentage des images. Affinez ensuite le résultat aux ondelettes de RegiStax, ou sous ImPPG, taillé pour le contraste solaire. Assemblez les tuiles d'une mosaïque en dernier.

Le cran au-dessus

Le H-alpha, une autre lunette et une autre image

Au-dessus de la photosphère, une autre couche du Soleil se photographie avec un instrument à part, en reprenant les mêmes gestes de captation et de tri.

Imager la chromosphère demande un instrument dédié

La lumière blanche montre la photosphère et ses taches. Pour imager la couche au-dessus — les protubérances qui débordent du limbe, les filaments sombres posés sur le disque — il faut isoler une seule raie rouge, l'hydrogène-alpha : une lunette dédiée (Coronado, Lunt), à partir de 40 mm et de plusieurs centaines d'euros. La prise de vue y reprend la même logique — filmer, trier, empiler — mais sur une image monochrome rouge qu'on colorise ensuite, avec ses réglages propres. C'est un monde à part : le principe et ce qu'on y voit sont détaillés dans le guide des filtres solaires.

Un peu d'histoire

De la webcam bricolée à la caméra CMOS

1610
Galilée dessine les premières taches à la lunette. Pendant trois siècles, faute de photographie, le Soleil se relève à la main, croquis après croquis.
2003
Les amateurs détournent la webcam Philips ToUcam puis la SPC900 : filmer une cible brillante et empiler les meilleures images démocratise la haute résolution du Soleil et des planètes, pour quelques dizaines d'euros.
2010
Le lucky imaging se généralise. AutoStakkert! et RegiStax s'imposent comme la chaîne de référence pour trier, additionner puis affiner aux ondelettes.
2020
Les caméras CMOS rapides remplacent la webcam : forte cadence, faible bruit, région d'intérêt réglable. Le logiciel ImPPG apporte un traitement taillé pour le contraste de la surface solaire.

L'avis de Luc

On ne force pas une belle image du Soleil, on la récolte dans le tas : le tri patient et deux curseurs d'ondelettes font le reste. L'ennemi est l'air, et il se contourne par l'horaire — filmer avant dix heures, jamais au-dessus du toit du voisin, en refaisant le point toutes les deux tuiles. Le matériel tient sur une table de jardin : une lunette de 100 mm, un film photo tendu devant, une petite caméra qui crache ses fichiers pendant qu'on surveille l'histogramme. Une vidéo empilée sur une grosse tache fait alors surgir la pénombre en filaments et la granulation autour.

Continuer

Avant et après votre première image du Soleil

Choisir et monter son filtre solaire Le film Baader, les densités visuelle et photo, le danger des filtres d'oculaire : la sécurité et le matériel en détail, à lire avant de brancher la caméra.

Barlow Celestron Ultima ×2 engagée dans le renvoi coudé d'un tube, un oculaire Tele Vue Plössl de 20 mm emboîté par-dessus

La lentille de Barlow, pour pousser la focale Comment une Barlow 2× ou 3× rallonge la focale et remonte le rapport f/D jusqu'à la plage d'échantillonnage qui rend la haute résolution possible.

Le même geste, de nuit, sur la Lune Filmer, trier, empiler : la Lune est le terrain d'entraînement idéal pour la technique du lucky imaging, brillante et sans le moindre danger.

Quelle caméra et quel tube pour imager le Soleil ?

Une lunette ou un Maksutov de 80 à 150 mm, une caméra planétaire CMOS et une Barlow suffisent à sortir taches, facules et granulation. Nos choix d'instruments planétaires par usage et par budget.

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