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Présentation du Soleil, une étoile très banale

Nous commençons notre voyage au cœur du système solaire. Eh oui, c'est parce qu'il se trouve beaucoup plus près de la Terre, que le Soleil parait tellement lumineux et plus gros que n'importe quelle autre étoile de notre systéme. Mais, comme toutes les étoiles, le Soleil est une énorme sphère tournant sur elle-même. Il est composé d'hydrogène et d'hélium. Sur cette image grossie nous voyons que sa surface ressemble à un chaudron de gaz incandescents et quelle est loin d'être lisse, elle ressemble plutôt à une peau d'orange. C'est avec une température qui avoisine les 6 000 °C que cette partie du Soleil, la photosphère, est la plus chaude. Des jets de gaz chauds les protubérances ou de matière, les spicules, s'élèvent parfois au-dessus de la photosphère solaire. Les points sombres qui apparaissent quelquefois à la surface du Soleil sont appelés taches solaires. Ces taches sont des zones où la photosphère est percée par les lignes de force du champ magnétique du Soleil.

Carte d’identité du Soleil

Diamètre à l'équateur :

Diamètre aux pôles :

Masse :

Densité moyenne :

Magnitude apparente :

-26,8

Magnitude absolue :

+4,83

Pesanteur à la surface visible :

Rotation :

Age du Soleil :

Luminosité du Soleil :

Période de révolution :

Vitesse orbitale moyenne :

Type spectral :

G2V (étoile jaune naine)

Champ magnétique général :

10-4 tesla

Champ magnétique tache :

0,3 tesla

Distance à la Terre :

Vitesse de libération :

Vitesse de révolution :

Atmosphère :

Sa lumière met pour nous parvenir :

Satellites connus :

Température :

Ne jamais regarder le Soleil directement, surtout avec des jumelles ou un instrument astronomique. Vous pouvez vous brûler la rétine et rester aveugle d'un oeil. Il est préférable de projeter l'image de l'astre sur un écran blanc ou bien d'utiliser un filtre spécial pour son observation.

Anatomie du Soleil

Au centre , le noyau est le siège des réactions nucléaires qui alimentent l'étoile en énergie. Celle-ci est ensuite transportée à la surface sous forme de rayonnement, puis par convection. La photosphère est la surface lumineuse que l'on voit habituellement. Elle apparaît souvent parsemée de taches et par suite des mouvements désordonnés du gaz, présente un aspect granuleux comme de la peau d'orange. Elle est surmontée de la chromosphère et de la couronne. De petits jets de matière, les spicules, hérissent la chromosphère, d'où s'échappent en général de très belles protubérances.

Les images combinées que vous pouvez voir dans cette illustration montrent la lumière UV émise par la couronne solaire sur une rotation solaire pleine de 27 jours en août 1996. Les images intérieures du disque solaire ont été prises par l'instrument EIT SOHO. Les émissions externes diffuses ont été observées par l'instrument UVCS SOHO qui crée une "éclipse artificielle" dans la lumière ultraviolette pour observer la couronne solaire étendue. Les régions sombres au nord et au sud sont appelées "trous coronaux," et les astronomes pensent qu'ils pourraient être les sources fondamentales de la grande vitesse du vent solaire. (Information NASA/SOHO).

Son atmosphère

Le Soleil est une boule de gaz brûlants. Son principal constituant, et de loin, c'est l'hydrogène. Mais on y retrouve aussi tous les éléments chimiques existant sur Terre. Il y a été découvert du gaz d'hélium, et ce 27 ans avant qu'il ne soit identifié sur notre planète ! A notre échelle, cette boule est gigantesque, son diamètre atteint 1391000 km ce qui correspond à 100 fois celui de la Terre. Elle pourrait contenir presque deux fois l'orbite de la Lune ce qui est colossal à l'échelle humaine mais dérisoire à celle de l'univers. La lumière que nous voyons provient d'une couche dont l'épaisseur n'atteint même pas 300 km : la photosphère. Cette mince pellicule nous donne l'illusion que le Soleil est limité par un bord bien net, alors qu'en réalité il n'a pas de surface définie puisqu'il est gazeux. Lors d'une éclipse totale du Soleil, le disque solaire disparaît entièrement derrière la Lune pendant quelques instants. On peut alors distinguer autour une étroite frange rosée : la chromosphère. Et, au-delà, brille une auréole jaune ou verdâtre, hérissée de jets irréguliers : la couronne. Chromosphère et couronne constituent l'atmosphère du Soleil. Transparentes et beaucoup moins lumineuses que la photosphère, elles demeurent habituellement invisibles. La chromosphère s'élève jusqu'à 5 000 km environ au-dessus de la photosphère; la couronne n'a pas de limite précise. Elle s'évapore progressivement dans l'espace interplanétaire. Au niveau de la photosphère, la température est, en moyenne, de 6 000 °C. Dans la chromosphère, elle s'élève progressivement, atteignant 20 000 °C en son sommet. Mais elle est encore bien plus élevée dans la couronne, où elle dépasse les 1 000 000 °C.

Le champ magnétique

Montage perso

Le champ magnétique solaire est essentiellement localisé en dehors des taches. L'omniprésence du champ magnétique solaire ajoute à la complexité, à la diversité et à la beauté de l'atmosphère extérieure du Soleil. Les fortes turbulences de la zone de convection concentre une part importante du champ magnétique vers le dessus de la photosphère. Le rayonnement issu de la couche immédiatement supérieure à la photosphère, appelée chromosphère (environ 10 000 km d'épaisseur), illustre bien ce processus. Visible pendant les éclipses totales de Soleil, où elle apparaît comme une fine et magnifique couche de couleur rose vif entourant le disque solaire éclipsé par la Lune, la chromosphère est le siège d'importants jets de matière, les spicules, qui sont projetés à des altitudes comprises entre 6 000 et 10 000 km en quelques minutes. Les régions proches des taches solaires sont appelées régions actives, et les zones qui les entourent, où l'émission de la chromosphère est uniformément répartie, sont dénommées " plages ". Les régions actives sont le siège d'éruptions solaires violentes. Explosions provoquées par la libération très rapide d'énergie stockée sous forme magnétique, le mécanisme exact demeure néanmoins inconnu. Les éruptions solaires s'accompagnent entre autres de modifications du champ magnétique, et surtout de la libération de particules très énergétiques, qui, en atteignant la Terre, peuvent perturber les liaisons radio et provoquer des aurores polaires (boréales ou australes).

Voir image

Ces images nous montrent, les différentes magnétosphères du Soleil et de la Terre.

La magnétosphère de la Terre protège la planète du vent solaire, tout en se laissant pénétrer par celui-ci, au-dessus des pôles, dans les hautes couches de l'atmosphère.

Les protubérances

Parfois, d'immenses régions de l'atmosphère solaire, couvrant jusqu'à 5 milliards de kilomètres carrés, deviennent soudainement beaucoup plus brillantes. Des bouffées intenses de rayonnements divers tel que, rayons X, ultraviolets, infra rouge, ondes radio etc... sont émises et on observe des mouvements de matière solaire spectaculaires en formation d'arches, de boucles, etc... C'est une éruption solaire. Un flot de particules chargées électriquement est alors éjecté à grande vitesse et en atteignant notre atmosphère, ces particules provoquent des perturbations et permettent la formation d'aurores boréales ou australes.

De magnifiques arabesques de gaz

Les taches sont reliées entre elles par des rubans de gaz appelés protubérances. Comme dans les taches, ce gaz est relativement froid. Les spécialistes pensent que les protubérances sont annonciatrices d'éruptions. Elles partent de la surface du Soleil et aboutissent dans les couches extérieures de son atmosphère ou, comme l'on dit, de sa couronne. Les gaz, quand ils ont atteint la couronne, émettent une lueur rouge avant de retomber vers la surface de l'astre. Pour apercevoir ces rubans de gaz, il faut des instruments spéciaux appelés coronographes. Vu de face, ils ont l'air de taches sombres, mais, quand ils se détachent sur le fond du ciel, ils nous apparaissent sous forme d'arabesques délicates de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de haut.

Les taches Solaire

Les taches sombres qui parsèment la surface visible du Soleil sont les manifestations les plus connues de l'activité solaire. Elles sont parfois si étendues qu'on peut les voir à l'œil nu. Les Chinois les avaient déjà observées avant Jésus-Christ. Le pasteur hollandais David Fabricius et l'astronome italien Galilée ont été les premiers à les observer à la lunette, en 1611. Leur nombre varie suivant un cycle de 11 ans.

Des taches fugitives : Le cycle des taches solaires n'a peut-être pas toujours existé. C'est Galilée qui a découvert les taches solaires en 1611. D'autres astronomes les ont également repérées. Puis a succédé une période, de 1645 à 1715, où l'on n'a pratiquement pas observé de taches solaires. Après cela s'est instauré le cycle que nous connaissons actuellement. On a donné à la période 1645 - 1715 le nom de minimum de Maunder, d'après l'astronome qui s'est penché sur ce phénomène en 1890. Il semblerait qu'il y ait eu d'autres périodes dans l'histoire où les taches solaires ne se sont pas manifestées. Personne ne sait jusqu'à présent ce qui peut expliquer ces interruptions et redémarrages du cycle solaire.

Les aurores boréales

L'activité du Soleil projette dans toutes les directions de minuscules parcelles de matière. Ces particules, qui portent des charges électriques, se déplacent à une vitesse d'environ 400 km à l'heure. Elles constituent ce qu'on appelle le vent solaire. Ce vent traverse l'espace, baignant les différentes planètes du système solaire. Quand il parvient à la Terre, il heurte les couches supérieures de son atmosphère, principalement au-dessus des pôles Nord et Sud. L'énergie produite par le choc se manifeste sous forme de lumière : les aurores boréales et australes. L'obscurité des nuits polaires est alors atténuée par des rayons de lumière entrelacés et des rideaux lumineux en mouvement dans le ciel. Dans les périodes d'activité solaire intense, ces aurores boréales peuvent devenir visibles dans des régions éloignées des pôles.

Voir image

Ces images, fragments de photos d'aurores boréales prises au-dessus de l'Alaska, nous permettent de voir un rendu des jeux de formes et de couleurs qu'elles déploient dans le ciel nordique. Quand ces aurores ont lieu dans l'hémisphère Sud, on leur donne naturellement le nom d'aurores australes.