INTERPLANÉTAIRE MILIEU

Les problèmes à résoudre

Les interfaces entre la couronne et le vent solaire d'une part, entre le milieu interstellaire et le vent solaire d'autre part, sont source de nombreuses questions d'un intérêt général pour l'astrophysique car elles concernent pour le premier cas le problème de la perte de masse des étoiles, pour le second le problème de l'évolution du milieu interstellaire. Le modèle de Parker a besoin d'un mécanisme de chauffage dans la couronne. On a longtemps pensé qu'il s'agissait du déferlement et de la dissipation d'ondes de choc engendrées à la base de l'atmosphère solaire par la turbulence de la région convective dont témoigne la granulation solaire photosphérique, mais il n'a pas encore été possible d'observer le transfert d'énergie mécanique entre la photosphère et la couronne. Il semble désormais certain que les microstructures du champ magnétique, visibles dans la chromosphère, jouent un rôle décisif dans le chauffage coronal mais nous ne disposons d'aucun modèle cohérent de ce transfert d'énergie. L'étude du chauffage et de l'accélération du vent solaire dans la couronne est rendue d'autant plus difficile que les trous coronaux qui semblent fournir l'essentiel du flux du vent solaire résistent à tout diagnostic observationnel au niveau coronal du fait de la raréfaction du plasma.

Par ailleurs, on ignore à quelle distance se trouve la limite de l' héliosphère, c'est-à-dire l'interface avec le milieu interstellaire, et quelle est sa structure. Les sondes ont détecté l'expansion du vent solaire jusqu'à plus de 100 unités astronomiques. L'hydrogène et l'hélium neutres interstellaires pénètrent dans l'héliosphère presque sans voir le plasma, car les collisions sont rares et les neutres ignorent les champs magnétiques et électriques qui couplent électrons et ions dans l'expansion du vent solaire. La mesure des raies de résonance des neutres interstellaires nous a renseigné sur la vitesse de l'héliosphère par rapport au milieu interstellaire proche (20 km/s). Mais nous ignorons si l'interface avec le gaz interstellaire est totalement diffus, du fait des rares collisions subies par les neutres, ou si un choc sépare une composante ionisée et magnétisée du milieu interstellaire et le plasma du vent solaire.

De même, on ignore comment le rayonnement cosmique galactique pénètre et diffuse dans la cavité héliosphérique. Une composante anormale du rayonnement cosmique a été détectée par les mesures d'abondances effectuées dans le vent solaire. Les éléments hélium, azote, oxygène et néon semblent exceptionnellement abondants dans le domaine d'énergie de 10 mégaélectronvolts par nucléon. Cela pourrait être le résultat de la conversion des éléments neutres interstellaires en éléments ionisés une fois par échange de charge à la suite de collisions avec le plasma du vent solaire, suivie d'une accélération par les perturbations qui parcourent l'héliosphère. Pour comprendre en détail de tels processus, il est nécessaire d'obtenir des mesures du rayonnement cosmique en de nombreux points de l'héliosphère, en particulier hors de l'écliptique. Il est également nécessaire d'améliorer la théorie de la diffusion de ce rayonnement dans l'écoulement turbulent du vent solaire. Ce problème est d'un intérêt général pour l'astrophysique car tout ce qui touche à l'analyse des abondances des éléments et au transfert du rayonnement cosmique est relié au problème de l'évolution du milieu interstellaire, donc à l'évolution de la Galaxie.