La surface solaire comprend des zones désignées comme des taches qui sont le lieu d'une activité magnétique intense. Elles sont constituées d'un centre sombre entouré d'une zone qui l'est moins mais cette obscurité n'est qu'un effet de contraste causé par une température inférieure à celle de la surface solaire qui l'environne.
1. Mirage d'une tache solaire avec trois images (Haute-Garonne, avril 2022)
Lors d'un coucher de Soleil photographié depuis Toulouse en avril 2022, au fur et à mesure de l'abaissement de notre étoile, une tache est observée d'abord normalement (image 1.1), puis en deux (1.2) ou trois (1.3 à 1.5) exemplaires à cause de variations brusques de la réfraction par l'atmosphère. Les images sont centrées sur la tache pour une comparaison plus aisée de l'évolution du phénomène.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2. Deux mirages d'une tache solaire avec trois images (Pyrénées-Atlantiques, mai 2023)
En mai 2023, un coucher de Soleil filmé à Biarritz a permis d'observer un mirage d'une complexité rare au-dessus de l'Océan Atlantique. Parmi les caractéristiques de cet événement, une tache a été vue en trois images à 21 s et 1 min 59 s.
Dans les images extraites de la vidéo (résolution très inférieure à celle d'une photographie), la tache solaire est très faiblement visible dans la première image (flèche, image 2.1), puis elle apparaît en plusieurs exemplaires dans les suivantes (2.2 et 2.3).
2.1
2.2
2.3
3. Agrandissement d'un mirage de tache solaire (Pyrénées-Atlantiques, mars 2025)
Les images suivantes, effectuées à Biarritz au coucher du Soleil, présentent le dédoublement d'une tache solaire au passage du Soleil par une zone où l'indice de réfraction a varié brusquement. Alors que les turbulences atmosphériques étaient particulièrement importantes et dégradaient beaucoup la qualité des photographies, la prise de nombreuses images a permis, par chance, d'en obtenir une (une seule !) avec une netteté telle que la principale tache solaire présente ce jour-là a pu montrer quelques détails dans sa structure.
La réfraction très intense a produit un Soleil très aplati (image 3.1) et des étirements verticaux spectaculaires pour une forêt située à une centaine de kilomètres du site d'observation (image 3.2). Au cours de la descente du Soleil vers l'horizon, il est passé par un niveau de forte variation de l'indice de réfraction qui a causé un dédoublement de la tache solaire présente au centre de l'image 3.1. Les deux images de cette tache apparaissent bien dans l'image 3.2 où les fortes turbulences altèrent grandement le contour du disque solaire par rapport à 3.1. Une petite précision technique est nécessaire à propos du fait que, dans 3.2, le Soleil semble très légèrement plus large que dans 3.1. En 3.1, le Soleil était plus élevé qu'en 3.2, donc beaucoup plus brillant ce qui a nécessité, pour bien faire apparaître la tache, d'appliquer un contraste très important lors du traitement de l'image par ordinateur : les bords droit et gauche de 3.1 en ont été atténués, faisant paraître le Soleil moins large que dans 3.2.
La comparaison des deux situations pour la tache est proposée dans les images 3.3 (couleurs plus ou moins réalistes) et 3.4 (noir et blanc avec accentuation du contraste). Dans 3.4, étant données les conditions atmosphériques (réfraction intense donc fortes turbulences), la qualité de l'image de gauche (issue de 3.1) est remarquable car on y voit très nettement la zone centrale plus sombre que la partie périphérique. L'image de droite (issue de 3.2) montre le mirage qui s'applique à cette tache avec une qualité d'image très inférieure : les deux taches, disposées verticalement, sont deux images de la même tache présentée dans la partie gauche. Malheureusement, la qualité insuffisante de la photographie ne permet pas de préciser s'il s'agit d'images droites ou inversées.
3.1
3.2
3.3
3.4 Image 3.3 en noir et blanc avec accentuation du contraste.
4. Succession de mirages pour une tache solaire (Pyrénées-Atlantiques, avril 2025)
Avant et pendant un mirage inférieur observé au coucher du Soleil en avril 2025 depuis Anglet (Pyrénées-Atlantiques), la tache située en bas à droite dans l'image 4.1 a subi plusieurs dédoublements correspondant chacun au passage de la tache par un niveau d'inversion du gradient de température.
La composition 4.2 est constituée des étapes suivantes : la première photographie (une image de la tache) est celle du haut, la suivante (avec trois images), au milieu, a lieu 1.3 s après, et la dernière (une image), en bas, 2 s après la deuxième. En 3.3 secondes, la tache passe donc de une à trois images puis revient à une image.
La séquence de 4.3 intervient presque 2 minutes après 4.2 : la première étape, en haut, contient deux images de cette même tache, et elle est suivie, en bas, par un retour à la situation normale.
Enfin, la séquence 4.4 correspond au passage de la tache par un niveau atmosphérique qui provoque le mirage inférieur de l'image 4.5. Dans chacune des quatre images, la bande noire inférieure est l'horizon marin et la ligne de symétrie du mirage inférieur est située un peu au-dessus. Le Soleil étant plus bas que dans 4.2 et 4.3, la netteté de la tache est de moindre qualité mais il apparaît clairement que, de haut en bas, la tache se dédouble en une image supérieure et une image inférieure. La tache s'allonge dans la deuxième image (en partant du haut), commence à se séparer dans la troisième pour, dans la dernière image, en bas, se montrer en deux parties nettement distinctes. Le temps écoulé de la première à la quatrième étape est de 4.5 secondes.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
5. Étirement d'un groupe de taches solaires (Pyrénées-Atlantiques, mai 2025)
Lors d'une autre observation en mai 2025 depuis Anglet (Pyrénées-Atlantiques), un groupe de taches a subi un fort étirement vertical juste avant sa disparition sous l'horizon. Le temps écoulé entre les deux images est de 19 secondes.
5.1
5.2
6. Déformation de taches solaires par la réfraction (Pyrénées-Atlantiques, mai 2025)
Le lendemain de l'observation n° 5, de nouveau à Anglet, l'observation détaillée de deux groupes de taches a permis de mettre en évidence les fluctuations de leur apparence en raison des variations rapides de la réfraction, aussi bien en ce qui concerne leur position, leur forme que l'intensité lumineuse de chacune de leurs parties. Le bord inférieur du Soleil était tangent à l'horizon marin mais la configuration du jour était exceptionnelle : un phénomène rarissime a maintenu notre étoile visible pendant plusieurs minutes au-delà de l'horaire attendu pour sa disparition (voir la page sur les mirages solaires complexes).
La forte variabilité de la réfraction par l'atmosphère est indiquée par les rapides variations de l'aspect de chaque tache : 12 secondes se sont écoulées de l'image 6.1 à l'image 6.4, les quatre étant présentées chronologiquement. Il s'agit à la fois d'une variation temporelle de l'indice de réfraction en un point donné de l'atmosphère (turbulence locale), et d'une variation spatiale d'un point à l'autre de l'atmosphère (l'image de la tache rencontre des zones plus basses pendant la durée de l'observation). L'image d'une tache est déformée comme l'est celle d'un paysage situé derrière un feu.
L'alignement des images est approximatif car, d'une part, il n'y a pas d'élément fixe de référence et, d'autre part, rien n'est stable, ni la position du Soleil, ni sa forme.
