INTERPLANÉTAIRE MILIEU

Le rôle du champ magnétique

Le fait que le vent solaire soit un plasma raréfié confère au champ magnétique un rôle important. Les collisions entre particules chargées sont infiniment peu probables et les phénomènes dissipatifs sont donc négligeables ; le libre parcours moyen des particules est voisin de l'unité astronomique. Il s'ensuit que les charges électriques du plasma s'enroulent suivant un mouvement hélicoïdal autour des lignes de force du champ magnétique ; la conductivité électrique étant quasiment infinie, les phénomènes d'induction compensent instantanément toute variation du flux magnétique. Cela se traduit par le gel du champ magnétique dans le plasma : tout mouvement de la matière s'accompagne d'un mouvement des lignes de force qui la supportent et inversement. Les lignes de force sont entraînées par le plasma dans l'expansion du vent solaire au-dessus des trous coronaux ; en revanche, lorsque les structures magnétiques coronales sont refermées sur le Soleil, le plasma s'y trouve piégé. C'est ce phénomène magnétohydrodynamique qui est à l'origine de la structure spirale du champ magnétique interplanétaire. En effet, une ligne de force enracinée dans la couronne solaire se trouverait entraînée radialement en l'absence de rotation du Soleil ; en fait, l'expansion du plasma interplanétaire est radiale dans un repère d'inertie au-delà du point critique de libération, tandis que la racine de la ligne de force est entraînée par la corotation solaire du plasma coronal ; les lignes de force s'enroulent donc en spirale dans le plan de l'écliptique (fig. 5). Elles restent radiales dans les régions polaires du Soleil qui sont proches de l'axe de rotation. Parker avait prédit cette structure qui s'est trouvée confirmée par les observations. Le champ magnétique interplanétaire fait en moyenne un angle de 45^o avec la direction du Soleil au niveau de l'orbite terrestre. Ces lignes de force du champ interplanétaire guident les particules ionisées de haute énergie ; cela explique que les rayons cosmiques d'origine solaire, émis lors des éruptions, soient transmis avec des flux plus intenses en direction de la Terre lorsque le centre éruptif se trouve sur la partie ouest de la surface visible du Soleil. Dans ces cas, un tube de force magnétique interplanétaire peut guider directement les particules de haute énergie depuis la région éruptive jusqu'à l'environnement terrestre.

Un autre aspect du champ magnétique interplanétaire a intrigué les observateurs : quand le Soleil est calme, ce champ s'organise dans le plan de l'écliptique en secteurs de polarité constante qui persistent pendant plusieurs rotations solaires alors qu'en période d'activité cette structure se complique. On schématise la situation en considérant qu'au premier ordre il existe un champ magnétique dipolaire général du Soleil. Ses lignes de force sont soufflées vers l'extérieur par le vent, formant au voisinage du plan équatorial une lame neutre de part et d'autre de laquelle le champ s'inverse (fig. 6). Les zones polaires sont surmontées par des trous coronaux, sources essentielles du vent solaire. Les lignes de force de ces régions s'ouvrent sur le milieu interplanétaire. À chaque cycle d'activité, la polarité du champ général dipolaire s'inverse. En fait cela ne se fait pas instantanément ; au cours de l'évolution du cycle les trous coronaux polaires se déforment et s'étendent vers des latitudes plus basses. La nappe neutre séparant les zones de polarités inverses se déforme alors comme une jupe de ballerine (fig. 7). Une sonde interplanétaire voyageant dans l'écliptique verra alors une inversion du champ magnétique lors de chaque traversée de cette nappe. Cette structure en secteurs ne devrait être observable qu'au voisinage de l'écliptique et devrait disparaître dans les hautes latitudes.[...]