SOLEIL
Une étoile magnétique
Le champ magnétique joue un rôle décisif dans les régions externes du Soleil (photosphère, chromosphère et couronne).
L’évidence d’un champ magnétique
Tache solaire observée par Christoph Scheiner
Coll. J.-P. Luminet
C'est à la surface du Soleil (photosphère) que la manifestation du champ magnétique solaire a été mise en évidence avec la présence de régions sombres qui « souillaient » ou « maculaient » une surface uniformément brillante : les taches solaires (maculaeen latin). Si certaines, bien visibles à l’œil nu, ont été remarquées depuis bien longtemps en Asie (notamment en Chine), il a fallu attendre l’utilisation, au début du xviie siècle, de cet instrument révolutionnaire qu’est la lunette astronomique pour mieux les observer et les étudier systématiquement. Ainsi Galilée (1564-1642) a pointé vers 1610 sa lunette vers le Soleil. Il en a été de même, quasi simultanément, pour Johann Fabricius (1587-1617) et Christoph Scheiner (1575-1650). Ces savants ont prouvé, avec la présence de ces taches solaires, que cet astre était loin d'être parfait (immaculé), venant mettre à mal le préjugé de la perfection des corps célestes et de l’Univers inaltérable selon Aristote. Ils ont aussi mis en évidence, grâce à de patientes observations, sa rotation sur lui-même. La nature de ces taches a longtemps posé problème aux astronomes, qui ont compris que leur aspect sombre signifiait certes une température plus faible, mais sans en connaître les raisons.
Tache solaire
Hinode JAXA/ NASA
La nature magnétique des taches solaires a été établie en 1908 par l’astronome américain George Ellery Hale (1868-1938). Pour cela, il a utilisé la découverte de la séparation en plusieurs composantes polarisées de certaines raies spectrales d'un gaz soumis à un champ magnétique (effet Zeeman, du nom du physicien néerlandais qui l’a mis en évidence en 1896). L’écartement de ces composantes étant proportionnel à l'intensité du champ magnétique, on a pu en déduire que, dans les taches, le champ est de l'ordre de 0,2 à 0,4 tesla (T) soit près de 10 000 fois plus intense que le champ magnétique terrestre. Dans les mouvements convectifs ascensionnels de la zone convective, le champ magnétique – formé sans doute à la limite des zones radiative et convective, dans une région appelée tachocline – bloque le plasma et donc l'énorme quantité d'énergie (chaleur) associée. Une tache solaire est ainsi plus froide (avec une température qui peut descendre en dessous de 4 000 K) que la surface environnante (6 000 K). C'est dans sa région centrale (zone la plus sombre), dite « ombre », que le champ magnétique est le plus intense et la température la plus basse. Le champ magnétique y est vertical mais il est orienté plus horizontalement dans la « pénombre », région périphérique de la tache. Autour d’une tache (dont le diamètre est de l'ordre de 50 000 km ou plus), on retrouve le réseau de granulation. La durée de vie d'une tache est très variable, de quelques jours à quelques mois.
Granulation à la surface du Soleil
NSO/ AURA/ NSF ; CC BY 4.0
Ces taches ne sont pas les seules régions magnétiques à la surface du Soleil. Les cellules de granulation, dont la matière au centre de celles-ci se refroidit à la surface et retombe en périphérie avec une pression gazeuse plus faible, présentent à leurs frontières (zones sombres) des filets magnétiques brillants.
Le rôle du champ magnétique et de sa pression est déterminant dans la chromosphère et la basse couronne, d'autant plus que la matière devient de plus en plus ionisée en s’éloignant du Soleil et que les ions et électrons ainsi obtenus vont suivre les lignes de champ, un peu comme la limaille de fer suit les lignes magnétiques d'un aimant.
L’augmentation de la température, qui devient brutale à une altitude d'environ 2 000 kilomètres au-dessus de la surface du Soleil, et la chute de la densité permettent au champ magnétique d'occuper une[...]
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Écrit par
- Jean-Claude VIAL : directeur de recherche émérite à l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS-université Paris-Sud, université Paris-Saclay), Orsay
Classification
Médias
Les différentes couches du Soleil
Encyclopædia Universalis France (photos : NASA)
Exemple de réactions thermonucléaires au cœur du Soleil
Encyclopædia Universalis France
Exemples de trajectoires d’ondes acoustiques à l’intérieur du Soleil
Encyclopædia Universalis France
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