Les composants de l’Univers

Origine et évolution :

Né il y a environ 4,6 milliards d’années de l’effondrement gravitationnel d’un nuage de gaz et de poussière, le Soleil est une étoile de type G2V, ce qui signifie qu’il est une « étoile naine » de taille et de température « moyennes » (voir la page « Les étoiles naines » ). Son rayon est d’environ 695 700 km et sa température de surface d’environ 5 900 °C. Son évolution est dictée par la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium dans son cœur. Cette réaction libère une immense quantité d’énergie qui maintient l’équilibre hydrostatique de l’étoile. Le Soleil se trouve actuellement dans la phase de séquence principale de son évolution (voir la page « Le cycle de vie des étoiles », mais il finira par épuiser son hydrogène et évoluera vers les stades de géante rouge puis de naine blanche (voir les pages « Les étoiles géantes » et « Les étoiles naines »).

Fonctionnement interne et caractéristiques physiques :

Le Soleil est une sphère presque parfaite d’un rayon d’environ 696 340km. Il est composé principalement d’hydrogène (environ 74% en masse) et d’hélium (environ 24%). Sa masse est estimée à 1,989 × 10³⁰ kg, soit environ 333 000 fois la masse de la Terre. Cette masse représente environ 99,86% de la masse totale du système solaire. Sa température centrale atteint environ 15 millions de degrés Celsius. La pression au cœur du Soleil est tellement élevée (environ 200 milliards de fois la pression atmosphérique terrestre) que les atomes d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium.

Structure interne :

• Noyau : Région centrale où se produisent les réactions de fusion nucléaire. Il s’étend sur environ 15% du rayon solaire.
• Zone radiative : Énergie transportée par rayonnement électromagnétique. Elle s’étend jusqu’à environ 70% du rayon solaire.
• Zone convective : Énergie transportée par convection, des mouvements de matière chaude montant vers la surface et de matière froide descendant. Elle s’étend jusqu’à la surface visible.
• Photosphère : Surface visible du Soleil, d’une épaisseur d’environ 400 km.
• Chromosphère : Couche située au-dessus de la photosphère, plus chaude et moins dense. Son épaisseur est variable, entre 2000 et 3000km.
• Couronne : Atmosphère externe du Soleil. Elle s’étend sur plusieurs millions de kilomètres d’altitude.

Magnétisme et phénomènes solaires :

Le Soleil possède un champ magnétique très intense qui est à l’origine de nombreux phénomènes, tels que les taches solaires, les protubérances et les éruptions solaires. Les vents solaires, un flux continu de particules chargées émises par la couronne, influencent le système solaire et interagissent avec le champ magnétique terrestre.

Ces phénomènes solaires ont un impact significatif sur la Terre, notamment en provoquant des aurores polaires, des perturbations des communications radio et des pannes de courant électrique.

La vidéo ci-contre présente ces mécanismes solaires comme vous ne les avez jamais vus.

Le Soleil n’est pas une boule de feu statique. Son activité varie selon des cycles d’environ 11 ans, rythmés par l’évolution de son champ magnétique.

Le mécanisme à l’œuvre

Le champ magnétique solaire est complexe et en constante évolution. Il se crée par effet dynamo au cœur de l’étoile, où les mouvements de plasma génèrent des courants électriques qui engendrent ce champ. Ce champ magnétique s’étend à la surface du Soleil et interagit avec le plasma solaire, créant des régions actives marquées par l’apparition de taches solaires.

Au cours d’un cycle solaire de 11 ans en moyenne, le champ magnétique s’inverse complètement . Cette inversion entraîne des modifications importantes de l’activité solaire :

• Maximum solaire : Le champ magnétique est complexe et très intense, les taches solaires sont nombreuses et les éruptions solaires fréquentes. Les taches solaires, qui sont des régions de fortes concentrations magnétiques, peuvent alors avoir des champs magnétiques allant de 1 000 à 4 000 gauss.
• Minimum solaire : Le champ magnétique est plus faible, les taches solaires sont rares et l’activité solaire est au plus bas. Le champ magnétique polaire est alors de l’ordre de quelques gauss.

Quelques dates marquantes

• Début du suivi : C’est à partir de 1755 que l’activité solaire est suivie de manière systématique, permettant d’identifier les cycles solaires.
• Cycle solaire 24 : Ce cycle a débuté en 2008 et s’est achevé en 2019. Il a été marqué par une activité solaire particulièrement faible.
• Cycle solaire 25 : Nous sommes actuellement dans ce cycle, qui a débuté en décembre 2019. L’activité solaire est en augmentation, mais reste inférieure aux cycles précédents.

Les conséquences des cycles solaires

Les variations de l’activité solaire ont des conséquences sur l’ensemble du système solaire :

• Tempêtes solaires : Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale peuvent perturber les communications radio, les réseaux électriques et les satellites.
• Climat spatial : Les variations du cycle solaire induisent des changements significatifs dans le climat spatial, se traduisant par des fluctuations de l’intensité et de la fréquence des tempêtes solaires, qui à leur tour influencent la magnétosphère terrestre et peuvent perturber les systèmes technologiques.
• Climat terrestre : Bien que l’influence du Soleil sur le climat terrestre soit complexe et fasse encore l’objet de recherches, il est probable que les cycles solaires aient un impact sur certains phénomènes climatiques.

Δ  Ψ  Pour aller plus loin…

• Blog NASA Parker Solar Probe : https://blogs.nasa.gov/parkersolarprobe/SDO | Solar Dynamics Observatory
• Site ESA Solar Orbiter : ESA – Solar Orbiter