Le Soleil
Le Soleil a toujours été adoré dans toutes les civilisations, c’était le principal objet de culte. Puis on a découvert que nous n’étions pas au centre du monde et que le Soleil est une étoile comme tant d’autres. Etudier le Soleil et comprendre son fonctionnement nous éclaire sur le fonctionnement des étoiles en général.
Définitions
zone convective (5 000 K) : Couche animée de gigantesques tourbillons de gaz ionisés.
zone radiative (1,5 million K) : Zone à travers laquelle la chaleur du cœur se propage vers les couches externes.
noyau (15 millions K) : Siège des réactions de fusion thermonucléaire : chaleur et pression y sont extrêmes.
Photosphère (5 000 K) : Surface du Soleil qu’on peut observer avec un filtre gris.
Chromosphère (20 000 K) : Cette couche transparente est animée d’éruptions et de protubérances
vent solaire : Flux continu de particules ionisées.
Eruption : Ejection de plasma qui disparaît en quelques heures.
Grains de riz : Sommets des tourbillons qui agitent la zone convective.
Protubérances : Arches de particules ionisées (plasma) emprisonnées à l’intérieur de puissants champs magnétiques.
Taches solaires : Zones de magnétisme d’où partent éruptions et protubérances.
Structure interne
La structure interne n’est pas observable directement ; la lumière émise est aussitôt réabsorbée. Pour
observer cette structure on fait appel à d’autres particules : les neutrinos qui eux peuvent
s’évader sans souci du Soleil.
Le noyau central occupe le quart du rayon, sa température est de 15,5 millions de degrés, sa densité est égale
à 150 fois celle de l’eau. Ces chiffres sont tout à fait communs au niveau des étoiles, on trouve par
exemple dans les naines blanches des densités dix mille fois supérieures! C’est dans ce noyau que le
Soleil puise son énergie. Cette énergie est produite par la transformation par fusion d’hydrogène en
hélium. De ce fait il y assez peu d’hydrogène dans le noyau : 34% contre 71% à la surface. D’autres
éléments sont produits dans le Soleil comme par exemple le carbone. Dans des étoiles beaucoup plus massives
des noyaux plus lourds sont produits.
L’énergie produite est transportée d’une part par les photons pour des distances de quelques
centimètres, d’autre part par les neutrinos.
L’atmosphère
La photosphère est la surface du Soleil que l’on aperçoit à l’oeil, (toujours utiliser des
filtres pour observer le Soleil, sous peine de perdre irrémédiablement la vue) c’est cette surface qui
comporte des taches. La température y est de 5 780 K1. Cette surface présente des fluctuations de
brillance connues depuis le XIXe siècle. Ces fluctuations sont dues à ce que l’on appelle la
granulation solaire ; ce sont des polygones brillants séparés par des régions fines et sombres. La durée de
vie de chaque polygone est de quelques minutes. Cette région subit des champs magnétiques assez élevés.
La chromosphère se situe au dessus de la photosphère et s’étend sur 1 500 kilomètres, la température
minimale y est de 4 300 K.
La couronne est enfin la partie la plus externe du Soleil, divers moyens ont été employés pour l’étudier ;
les éclipses, les coronographes (appareils créant des éclipses artificielles) l’observation aux rayons X...
Les principales structures coronales sont les protubérances ; elles ont la forme de lames verticales de
quelques milliers de kilomètres d’épaisseur dont la longueur peut atteindre un demi-rayon solaire, au
niveau des pôles leur hauteur est proche de 50 000 kilomètres.
Les protubérances peuvent durer quelques semaines, mais elles sont parfois perturbées et oscillent. Elles
peuvent disparaître pour se reformer plus tard au même endroit. Elles sont liées aux champs magnétiques.
Il existe aussi des jets de matière émis par la couronne jusqu’à dix rayons solaires. Après c’est le
vent solaire qui prend le relais : flot de particules propulsé à des vitesses comprises en 300 km.s-1
et 700 km.s-1.
Activité solaire
Les taches solaires sont les preuves les plus significatives de l’activité solaire. Certaines sont
connues depuis très longtemps en Chine. Cependant le télescope en a permis une étude plus poussée. La partie
centrale des taches est noire car moins dense et plus froide (4200 K) que l’atmosphère normale (5800 K).
Ces différences de composition sont dues à de violents champs magnétiques. Il existe d’autres témoins de
l’activité solaire ; les éruptions, les protubérances.
Cette activité peut avoir des conséquences sur la Terre ; en effet elle donne lieu à des orages
électromagnétiques perturbant ordinateurs et communications...
Le Soleil en chiffres
Rayon : 696 000 km (109 rayons terrestres)
Masse : 1,99.1030 kg (330 000 masses terrestres)
Densité : 1,41 ( Terre 5,52)
Volume : 1,41.1027 ( 1 300 000 volumes terrestres)
Température : 5 800 K