Soleil

Caractéristiques physiques

Structure globale

Le Soleil est une énorme boule d’hydrogène et d’hélium dont tous les éléments sont tenus ensemble par son immense gravité. Plus précisément, il se compose à 73% d’hydrogène et 25% d’hélium. Il comporte un noyau, où a lieu la fusion nucléaire qui produit toute son énergie, avant d’être projetée vers l’extérieur. Dans ce noyau, les températures atteignent 15 millions de °C (cf Phénomènes au coeur). La partie que nous appelons la surface, la photosphère, n’est qu’à 5 500°C. Enfin, et cela constitue encore aujourd’hui un grand mystère pour les chercheurs, la couronne, c’est-à-dire la couche externe du Soleil, est plus chaude que la photosphère et se réchauffe à mesure qu’on s’en éloigne, atteignant 2 millions °C. 

Phénomènes en surface

Une éruption solaire est une projection d’un jet de plasma à des centaines de milliers de kilomètres. Elle survient à la suite d’une accumulation d’énergie magnétique. Les éruptions solaires peuvent d’ailleurs avoir de lourdes conséquences sur nos technologies, par exemple sur l’aviation et la communication satellites, en perturbant le champ magnétique. Heureusement, les éruptions solaires n’ont pas lieu continuellement. Ce sont des événements périodiques qui coïncident avec un cycle de 11 ans environ.

Les vents solaires, quant à eux, se produisent constamment. Ils proviennent de la couche externe du Soleil, la couronne, et correspondent à une émission de plasma dans toutes les directions de l’espace, portant un fort champ magnétique. L’ensemble de ces émissions est appelé l’héliosphère et s’étend au-delà des orbites des planètes du Système Solaire. On peut donc considérer que la Terre et toutes les planètes existent à l’intérieur de l’atmosphère du Soleil. Ainsi, des vents solaires particulièrement puissants sont capables de modifier la magnétosphère terrestre. Des particules solaires peuvent alors la traverser et exciter les particules présentes dans la haute atmosphère terrestre. La lumière émise par ces particules est celle que nous voyons lors des aurores polaires (appelées « aurores boréales » dans l’hémisphère nord et « aurores australes » dans l’hémisphère sud).

Il existe différents types d’étoiles. Le Soleil est une naine jaune. Cette étoile appartient à la classe de luminosité V et est de couleur jaune, tirant sur le blanc. Le Soleil émet des ondes électromagnétiques dans trois domaines : les ultra-violets, la lumière visible et les infrarouges (principalement de la chaleur). La lumière visible arrive jusqu’à la surface de la Terre sous forme de lumière blanche, mais peut changer de couleur en fonction du moment de la journée, c’est-à-dire de l’épaisseur de l’atmosphère traversée par les rayons. C’est ce qui donne une couleur rouge au ciel à l’aube ou au crépuscule, l’atmosphère absorbant plus de lumière bleue quand le Soleil est rasant. Les ultra-violets sont pour la plupart absorbés par l’ozone qui se trouve dans l’atmosphère, mais certains atteignent tout de même la surface de la Terre : tous les UV-C (les plus dangereux) et environ 50% des UV-B sont bloqués, tandis que la totalité des UV-A (les moins dangereux) peut atteindre la surface. Ces rayons étant dangereux pour la peau des humains et de certains animaux, il est important de s’en protéger efficacement. 

Phénomènes au coeur

Le Soleil, comme la plupart des étoiles que l’on observe, appartient à la séquence principale. Cela signifie que l’étoile transforme dans son cœur de l’hydrogène en hélium par fusion nucléaire. La fusion nucléaire est la réaction pendant laquelle deux noyaux atomiques (ici, deux noyaux d’hydrogène) s’assemblent pour former un noyau plus lourd (ici, le noyau d’hélium), libérant une énergie phénoménale. Le cœur du Soleil s’étend du centre à environ un quart du rayon de l’étoile. L’énergie qui y est produite, c’est-à-dire la lumière et la chaleur, est ensuite transportée par rayonnement dans la zone radiative, où elle rebondit à de nombreuses reprises et met 170 000 ans pour la traverser. 

Missions spatiales

– Les missions Pioneer 5, 6, 7 et 9, lancées à partir de 1959, ont permis les premières analyses du vent solaire et du champ magnétique de l’étoile.
– La mission SolarMax (1980-1989) a permis l’étude des éruptions solaires en observant les rayons gamma, X et ultraviolets émis par l’étoile lors de ces éruptions.

Aujourd’hui, plusieurs missions sont en cours.
– Lancée en 1995 et toujours en fonctionnement, la mission SoHO (Solar and Heliospheric Observatory, en français Observatoire solaire et héliosphérique) orbite autour du Soleil. Son objectif est l’étude de la structure interne et de la couronne du Soleil, ainsi que les processus engendrant les vents solaires.
– La mission SDO (Solar Dynamics Observatory, en français Observatoire de la dynamique solaire), lancée en 2010, a pour objectif d’étudier le champ magnétique du Soleil, la couronne et le vent solaires, afin de comprendre en quoi ils affectent l’espace proche de l’étoile, notamment la Terre.

Le Soleil dans la culture

Le Soleil a inspiré plusieurs œuvres, que ce soit en littérature, au cinéma ou en musique.
Par exemple, le Soleil a inspiré la chanson “Set the Controls for the Heart of the Sun” (1969) de Pink Floyd.
Au cinéma, le film Sunshine (2007) de Danny Boyle, raconte comment un groupe d’astronautes va essayer de “rallumer” le Soleil après qu’il se soit éteint en 2057, dernier espoir de l’humanité contrarié par un mystérieux message de détresse envoyé par les astronautes disparus lors de la précédente mission.