La photosphère est le nom donné à la “surface” du Soleil. Elle est la première couche visible, les photons émis dans les couches internes du Soleil peuvent enfin s’échapper et parvenir jusqu’à nous. La température de surface du Soleil, de la photosphère, est d’environ 5500°C. Le Soleil est donc de type spectral G2, avec une lumière blanche légèrement teintée de jaune. Si le Soleil nous paraît si jaune dans le ciel, c’est parce que l’atmosphère terrestre filtre une partie de la lumière provenant du Soleil. En effet l’atmosphère terrestre absorbe et diffuse une partie des couleurs bleutées laissant ainsi le Soleil d’une couleur jaune. Ce phénomène est accentué lors du couché de Soleil. Il apparaît alors orange car la lumière du Soleil traverse une plus longue portion de l’atmosphère terrestre, supprimant ainsi quasiment tout le bleu du spectre lumineux du Soleil.
Quelle est la taille du Soleil?
La photosphère sert aussi de définition pour le rayon du Soleil, ce dernier ayant été fixé à 695700 km, soit à peu près 109 fois celui de la Terre. C’est une valeur nominale choisie par l’IAU (International Astronomical Union) en considérant plusieurs sources différentes de mesure de la photosphère. Celle-ci serait amenée à évoluer au fur et à mesure que de nouvelles mesures plus précises soient réalisées. Une nouvelle mission nommée PICARD aurait ainsi trouvé un rayon légèrement plus élevé de l’ordre de 696150 km. Mais ils soulignent que la valeur dépend aussi de la longueur d’onde utilisée lors des mesures, compliquant ainsi le choix d’une valeur précise et universelle pour le rayon du Soleil.
Le Soleil n’est pas si parfait
L’idée que le Soleil puisse avoir des tâches était impensable pour Aristote car le Soleil devait être un astre parfait. Et pourtant c’est bel et bien le cas! Les taches solaires apparaissent comme des zones sombres à la surface (photosphère) du Soleil. Elles sont en fait moins lumineuses car plus froides que le milieu ambiant. Elles sont la signature d’un champ magnétique photosphérique localement très intense. Ce qui conduit à une plus forte extraction de la matière depuis la photosphère vers le milieu interplanétaire, et ainsi à un refroidissement local en surface. Les taches solaires sont donc rigoureusement suivies car elles sont la trace de l’activité magnétique du Soleil.
Observées depuis plus de 2000 ans!
Les premières observations de taches solaires remonteraient au Ve av. J.-C. en Grèce antique et en l’an -28 av. J.-C. en Extrême-Orient. Ce n’est que bien plus tard qu’elles furent observées pour la première fois en Europe occidentale lors du Moyen ge. Mais elles ne furent correctement interprétées qu’à partir du XVIIe siècle, où des premiers vrais suivis des taches solaires ont été effectués grâce notamment à la lunette astronomique de Galilée. Les taches solaires restent depuis rigoureusement surveillées par de nombreux observatoires terrestres et spatiaux.
Un cycle de 11 ans
Disposant de ~400 ans d’observations régulières des taches solaires à ce jour, les scientifiques ont pu détecter une variation périodique du nombre de taches solaires tous les 11 ans. Ainsi le nombre de taches solaires varie, telle une onde, et atteint un maximum tous les 11 ans. Les pôles Sud et Nord magnétiques du Soleil s'inversent aussi tous les 11 ans, conduisant ainsi à un autre cycle de 22 ans. Mais d’autres cycles plus lents ont aussi été détectés. Comme celui de 179 ans, dû aux planètes du système solaire générant des mouvements de “marées” au niveau du Soleil1. Des corrélations entre le cycle solaire de 11 ans et les mouvements de Vénus, la Terre et Jupiter auraient également été observées.
1: Etude menée par Ching-Cheh Hung du NASA Glenn Research Center Cleveland (United States) disponible sur ce lien (en anglais).
On préfère les éviter!
Une éruption solaire est une violente éjection d’énergie et de matière dans le milieu interplanétaire. Elles s’étendent sur de grandes distances et peuvent se propager à des vitesses atteignant 2500 km/s. Au cours de leur propagation, elles perturbent fortement le milieu interplanétaire dont l’environnement proche des planètes se trouvant sur leur passage. L’environnement proche de planètes comme la Terre s’appelle une magnétosphère. C’est une zone où le champ magnétique terrestre domine et forme un bouclier naturel face au flux continu de particules provenant du Soleil. Les éruptions solaires suffisamment énergétiques parviennent à rendre ce bouclier poreux. Des particules fortement énergétiques arrivent alors à s’incorporer à l’intérieur de cette bulle protectrice, provoquant ce qu’on appelle des orages géomagnétiques. Ces derniers, bien que générant de magnifiques aurores boréales, peuvent aussi induire de forts courants électriques sur la surface terrestre et endommager les installations électriques (pannes globales, incendies...). Les violentes éruptions solaires sont aussi des évènements pouvant sérieusement mettre en danger la santé des astronautes, qu’ils soient en orbite autour de la Terre ou en mission d'exploration spatiale. En effet le corps humain ne peut supporter qu’une certaine dose maximale de radiation sous peine d’avoir de graves séquelles ou même de trouver la mort.
La météo de l’espace
A l’instar de la météo telle qu’on la connaît sur Terre, tout l’intérêt d'une "météo de l'espace'' est d'anticiper et de protéger. Anticiper les éruptions solaires n’est toutefois pas une chose aisée. En première approche, la surveillance du nombre de taches solaires permet de connaître l’activité du Soleil. Et plus le Soleil est actif, plus il a de chances de générer de fortes éruptions solaires. Heureusement de nombreux observatoires terrestres et spatiaux surveillent en temps réel le Soleil. Les régions actives montrant de forts champs magnétiques peuvent ainsi être suivies en continu. Si une éruption venait à naître de l’une de ces régions actives, on serait alors en mesure de prédire sa direction et sa vitesse de propagation. En cas d’impact avec la Terre, les autorités compétentes seraient prévenues suffisamment à l’avance pour prendre des mesures préventives. Un grand enjeu actuel de la météo de l’espace est d’améliorer les modèles actuels afin d’affiner les prédictions. En effet de grandes marges d’erreurs résident encore dans l’estimation de la direction de propagation et du temps d’arrivée au niveau de la Terre. En plus d’être fiables, les modèles doivent aussi être rapides à exécuter car les éruptions les plus rapides ne mettent que 17 heures pour atteindre la Terre. Davantage d’observations régulières du Soleil sont également nécessaires pour permettre aux modèles d’être plus efficaces et plus précis.
Un évènement record!
La plus grande éruption solaire ayant frappée la Terre, et répertoriée à ce jour, est l'événement de Carrington de 1859. Nom donné en l’honneur de l’astronome anglais Richard Carrington l’ayant étudié. C’est en fait une série d’éruptions solaires ayant frappé la Terre à la fin de l’été 1859, qui a généré une violente tempête solaire. Cette tempête a eu une telle ampleur que des aurores boréales ont été aperçues jusque dans des régions tropicales. Les communications, à l’époque par télégraphe électrique, furent elles aussi fortement impactées. Une récente étude1 a modélisé l’ampleur que pourrait avoir un événement aussi extrême sur le territoire des Etats-Unis d’Amérique. Avec notre dépendance de plus en plus accrue à l’électricité, les conséquences d’un tel évènement, si mal anticipé, pourraient être dramatiques. Des pannes globales d’électricité pour environ 30 millions de foyers s’étalant sur des durées de quelques semaines à plusieurs mois sont à prévoir. Et en comptant le potentiel impact potentiel sur les industries, cela représenterait jusqu’à 2500 milliards de dollars de pertes et de dommages.
1: étude conjointe menée par Lloyd’s et le Atmospheric and Environmental Research (AER), (à consulter sur ce lien).
2: coronographe COR2 de l’instrument SECCHI à bord de la mission spatiale STEREO-A de la NASA, plus d’informations (en anglais) de l’instrument sur ce lien.
Observation d’éruptions solaires par un coronagraphe2 générant une éclipse totale artificielle du Soleil. La lumière intense du disque solaire est cachée par un occulteur afin de révéler la couronne solaire moins lumineuse
