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NOTRE ETOILE... LE SOLEIL
UN PILIER MOTEUR POUR NOTRE PLANETE
À lui seul, le Soleil représente environ 99,86 % de la masse totale du Système solaire (Bahcall et al., 2001). Cette étoile de type naine jaune (G2V) est constituée principalement d’hydrogène (≈ 74 %) et d’hélium (≈ 24 %), avec des traces d’éléments lourds.
Chaque seconde, le soleil transforme 700 millions de tonnes d'hydrogène, H, en 696 millions de tonnes d'hélium, He.
Sa structure interne comprend :
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Noyau : siège des réactions de fusion nucléaire (≈ 15 millions K).
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Zone radiative : transfert d’énergie par rayonnement.
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Zone convective : mouvements de plasma qui alimentent la dynamique magnétique.
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Photosphère : surface visible (≈ 5 800 K).
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Couronne : atmosphère externe, paradoxalement beaucoup plus chaude (≈ 1 à 3 millions K), phénomène encore mal expliqué (Klimchuk, 2006).
Cycle solaire et activité magnétique
Contrairement à l’idée d’une stabilité absolue, le Soleil présente un cycle d’activité d’environ 11 ans, marqué par des variations du nombre de taches solaires et des éruptions (Hathaway, 2015). Ces phénomènes sont liés à la dynamo solaire, générée par la rotation différentielle et les mouvements convectifs du plasma.
Éruptions solaires et éjections de masse coronale.
Lors des phases actives, des éruptions solaires libèrent d’énormes quantités d’énergie sous forme de rayonnements (UV, rayons X) et de particules chargées (protons, électrons, noyaux atomiques). Les éjections de masse coronale (CME) peuvent transporter des milliards de tonnes de plasma à des vitesses supérieures à 1 000 km/s (Webb & Howard, 2012).
Qu’est-ce qu’un cycle solaire ?
Le cycle solaire correspond à la variation périodique de l’activité magnétique du Soleil, observée principalement par le nombre de taches solaires à sa surface. Sa durée moyenne est d’environ 11 ans, mais elle peut varier entre 9 et 14 ans.
Caractéristiques principales
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Minimum solaire : période où le nombre de taches est très faible, le Soleil apparaît calme.
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Maximum solaire : période où les taches solaires sont nombreuses, accompagnées d’éruptions et d’éjections de masse coronale (CME).
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Inversion du champ magnétique : à chaque cycle, la polarité magnétique du Soleil s’inverse, ce qui fait qu’un cycle complet magnétique dure 22 ans (cycle de Hale).
Origine du cycle
Le cycle est lié à la dynamo solaire, un mécanisme interne généré par :
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La rotation différentielle du Soleil (plus rapide à l’équateur qu’aux pôles).
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Les mouvements convectifs du plasma dans la zone convective. Ces phénomènes créent et modulent le champ magnétique solaire.
Impact sur la Terre et les technologies
La magnétosphère terrestre constitue un bouclier efficace contre la majorité des particules solaires. Cependant, les plus énergétiques peuvent :
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Menacer la santé des astronautes en dehors de la protection terrestre.
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Perturber les satellites et les systèmes de navigation (GPS).
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Provoquer des tempêtes géomagnétiques, responsables de pannes électriques majeures (ex. événement de Carrington, 1859).
La compréhension et la prévision de ces phénomènes sont cruciales pour la météorologie spatiale.
Impacts économiques et technologiques des tempêtes solaires
Les tempêtes solaires et les CME peuvent avoir des conséquences majeures sur les infrastructures technologiques et l’économie mondiale :
Réseaux électriques
Les courants induits saturent les transformateurs et peuvent provoquer des pannes généralisées. Un événement extrême pourrait causer des pertes économiques de plusieurs centaines de milliards de dollars (National Research Council, 2008).
Satellites et navigation
Les particules énergétiques endommagent les composants électroniques des satellites, perturbent les systèmes GPS et augmentent les coûts de maintenance.
Communications et Internet
Les tempêtes solaires peuvent affecter les câbles sous-marins et les systèmes de transmission longue distance, entraînant des interruptions de services Internet. Une étude récente évoque un risque de panne mondiale d’Internet en cas d’événement extrême (Abdu Jyothi, 2021).
Transport aérien et spatial
Les compagnies aériennes doivent parfois modifier leurs trajectoires pour éviter les zones de forte radiation, ce qui augmente les coûts. Les astronautes sont particulièrement vulnérables aux doses élevées de rayonnement.
Missions d’observation et recherche
Plusieurs missions spatiales visent à élucider les mécanismes solaires :
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Picard (CNES, 2010) : étude de la structure interne et des variations du rayon solaire.
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Parker Solar Probe (NASA, 2018) : exploration de la couronne solaire pour comprendre son chauffage extrême et l’origine du vent solaire (Fox et al., 2016).
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Solar Orbiter (ESA, 2020) : observation rapprochée des pôles solaires et du champ magnétique.
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Questions ouvertes
Malgré les avancées, des énigmes persistent :
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Pourquoi la couronne solaire est-elle beaucoup plus chaude que la photosphère ?
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Quels mécanismes déclenchent les éruptions majeures ?
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Comment améliorer la prévision des tempêtes solaires pour protéger nos infrastructures ?
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Bibliographie
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Bahcall, J. N., Pinsonneault, M. H., & Basu, S. (2001). Solar Models: Current Epoch and Time Dependences, Neutrinos, and Helioseismological Properties. The Astrophysical Journal, 555(2), 990–1012.
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Fox, N. J., et al. (2016). The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star. Space Science Reviews, 204(1–4), 7–48.
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Hathaway, D. H. (2015). The Solar Cycle. Living Reviews in Solar Physics, 12(1), 4.
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Klimchuk, J. A. (2006). On Solving the Coronal Heating Problem. Solar Physics, 234(1–2), 41–77.
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Webb, D. F., & Howard, T. A. (2012). Coronal Mass Ejections: Observations. Living Reviews in Solar Physics, 9(1), 3.
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National Research Council. (2008). Severe Space Weather Events—Understanding Societal and Economic Impacts. The National Academies Press.
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Abdu Jyothi, S. (2021). Solar Superstorms: Planning for an Internet Apocalypse. ACM SIGCOMM.
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Pulkkinen, A., et al. (2017). Space Weather Effects on Power Grids. In Space Weather Fundamentals.
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LE SOLEIL VU PAR LE SATELLITE SDO
Le satellite Solar Dynamics Observervatory fêtait ses 5 années d'observations en 2015, voici une vidéo de la NASA, d'observations parmi les plus spectaculaires...
La surface du Soleil
Comme on ne l'avait encore jamais vue !
Situé à Haleakala, sur l'île de Maui à Hawaï, le télescope terrestre, DKIST, Daniel K. Inouye Solar Télescope nous offre ses premières images du Soleil. D'une finesse encore jamais atteinte elle nous permettent de distinguer des détail de 30 km sur une étoile de 1 400 000 km de diamètre. La connaissance de notre astre va beaucoup s'améliorer grâce à ce nouveau télescope.
La vidéo YouTube nous montre les mouvements de convections encore jamais observés.
Premières images du Soleil acquises par le télescope solaire Daniel K. Inouye, récemment mis en service. © National Science Foundation
Image plus détaillée jamais vues de la surface du Soleil. Elles ont été acquises par le télescope terrestre Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) lors de ses premières lumières. © NSO/AURA/NSF
Des cellules de convection en perpétuel mouvement
Ce que l'on voit, ce sont les cellules de convection qui constituent la surface du Soleil. Elles mesurent plus ou moins 1.000 kilomètres de diamètre et sont en perpétuelle évolution. Elles se déforment, apparaissent et disparaissent au gré des mouvements qui se produisent sous la surface du Soleil et qui conduisent le gaz le plus chaud à remonter de l'intérieur de l'étoile en surface.
Mise à jour 20 -12 - 2025