Mise à jour le 18 Décembre 2019
CONFÉRENCE
« L'ACTIVITÉ SOLAIRE ET LES RELATIONS SOLEIL-TERRE »
Par Karine Bocchialini (professeure à l'université Paris-Sud,
chercheure à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (Orsay)
Organisée par l'IAP
98 bis Bd Arago, Paris 14ème
Le Mardi 3 Décembre 2019 à 19H30
Photos : JPM pour l'ambiance (les
photos avec plus de résolution peuvent
m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.
Voir les crédits des autres photos
Vidéos des conférences proposées par l’IAP
sur Canal U
BREF COMPTE RENDU
Pour des raisons de santé, je n’ai pas pu assister à cette conférence.
Merci à Christian Larcher pour ses notes et à Joel Desbordes pour ses photos.
Karine Bocchialini est Enseignante-Chercheuse à l’Université Paris-Sud, (IAS)
d’Orsay
Spécialité :
Physique solaire. Activité solaire. Relations soleil-Terre. Observations
spatiales.
Enseignante en physique du L1 au M2.
Elle a rédigé la thèse suivante
:
Chromosphère solaire calme : étude statistique de profils d'émission, modelés
d'atmosphère et propriétés dynamiques
La fiche d’identité du Soleil
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Rayon 700 000 km, 110 fois le rayon de la Terre
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Masse 1.9 1030 kg
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Masse volumique moyenne 1400 kg/m3,
au centre 150 000 kg/m3
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Densité et température des différentes zones (Cf. slide)
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Accélération de la pesanteur g = 274 m/s2
(28 g Terre)
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Luminosité 3.9 1023 KW
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Composition 74% d’hydrogène et 24 % d’He
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Spectre : pic d’émission dans le vert à 470 nm
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Perte de masse par seconde : 1 milliard de kg/sec
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Structure découpée en 3 zones : le cœur, la zone radiative, la zone convective
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Un photon met 170 000 ans à traverser la zone radiative
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La zone convective se manifeste par la granulation solaire. Analogie avec de
l’eau bouillante dans une casserole.
Une étoile qui rayonne
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Chaque granulation a une dimension de l’ordre de 1000 km
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Durée de vie entre 10 et 15 minutes
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Vitesse de déplacement 2 m/s soit 7 200 km/h
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Un photon met environ 2 millions d’années pour aller du centre à la périphérie.
L’observation se fait dans l’ordre dans le γ, UV et IR
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Spectre du Soleil = rayonnement d’un corps noir (Cf. slide)
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Définition d’un corps noir : un four dont la lumière s’échappe par un trou. Pour
le Soleil le trou c’est sa surface.
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Description d’un plasma
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Rayonnement de la lumière blanche entre 500 et 700 nm température 6 300 K
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Luminosité 3.9 1023 KW
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F total = 6.4 104 KW/m2
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Slide température en fonction de la distance au centre jusqu’à la couronne
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Température 15 MK au centre 6000 K à la surface
La puissance rayonnée du Soleil, s’appelle l’irradiance solaire (en anglais
TSI : total solar irradiance).
Elle est de l’ordre de 1360 W/m2 au niveau de l’atmosphère terrestre.
Elle
varie très peu en fonction du cycle solaire de 11 ans.
Le Soleil : une étoile magnétique
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Cycle
solaire périodique de 11 ans (Slides des phénomènes entre les périodes maxi et
mini). Le phénomène reste mal expliqué.
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Le Soleil : rotation différentielle selon la latitude. La rotation est plus
rapide près de l’équateur que des pôles. Des lignes de champs nord sud au départ
(analogue au méridien terrestre) se déforment au niveau de l’équateur qui tourne
plus rapidement.
-
Les lignes de champ finissent par former des boucles. L’illustration est
matérialisée par la conférencière au moyen d’un élastique maintenu
horizontalement qu’elle tourne sur
lui-même. Des boucles torsadées apparaissent.
-
Description des trous coronaux. Il y a éjection de matière (1 milliard de tonnes
par seconde) à partir de ces trous situés près des pôles. La vitesse d’éjection
est de 10 à 103 km/s, l’énergie environ 1025 joules.
Le Soleil : une atmosphère dynamique
-
Toute une série de films d’illustration à retrouver sur Internet. Ces objets qui
s’envolent constituent les filaments noirs que l’on voit sur le Soleil.
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SoHO (ESA–Nasa 1995) objectif : étudier la structure interne du Soleil, où et
comment le vent solaire est accéléré, ce qui provoque l’échauffement de la
couronne.
Vent solaire
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Le phénomène est facile à observer dans la queue des comètes
-
C’est Parker qui prédit, en 1958, le vent solaire dont il estimait la vitesse à
400 km/h
-
Plus tard on mesura bien environ 400 km/h à l’équateur mais presque le double
aux pôles.
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Le vent solaire rapide provient des trous coronaux il résulte d’éjections
violentes de masses coronales qui sont déformées par le champ magnétique qui
rétroagit avec lui.
-
Sonde ULYSSES pour
étudier les régions polaires du soleil durant un cycle solaire et
particulièrement le vent solaire. But : étudier la météorologie spatiale.
-
Mission
STEREO (NASA), lancée le 25 octobre
2006 pour effectuer une observation tridimensionnelle du Soleil à l’aide de deux
satellites jumeaux. Objectifs : étudier le déclenchement, l’accélération et la
propagation des masses coronales ainsi que la structure du vent solaire.
-
Parker Solar Probe (NASA). Cette sonde est partie le 12 août 2018 ; elle
passera à proximité du Soleil (0.3 UA) dans la couronne solaire, protégée par un
bouclier thermique. Elle doit déterminer l’origine du vent solaire et ce qui
provoque son accélération.
-
Solar Orbiter (ESA)
Lancement prévu en février 2020 avec pour objectif le vent solaire et le champ
magnétique solaire. Il aura une périodicité de deux semaines de co-rotation avec
le Soleil.
Relations Soleil-Terre
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La Terre est impactée par les émissions coronales du Soleil
-
Conséquences :
o
Sur les satellites qui gravitent, sur les hommes dans l’espace (ISS),
o
Disjonctions des lignes électriques sur Terre (panne générale d’électricité au
Québec en 1989) ; Courants induits dans les pipelines.
o
Le phénomène des aurores polaires.
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CONCLUSION :
De par sa proximité, le Soleil permet
·
Une grande richesse d’observations
·
Une grande quantité d’observations.
Mais on manque d’observations :
·
In-situ dans la couronne (on espère beaucoup de la sonde PSP)
·
Au-dessus des pôles (on espère en Solar Orbiter)
·
Sur le champ magnétique vectoriel dans la couronne : instrumentation ? modèle ?
·
Sur la propagation des bulles de plasma dans le milieu interplanétaire
·
Etc…
Merci encore à mes deux collègues.
JPM
POUR ALLER PLUS LOIN :
On pourra consulter
les
archives « Soleil » sur mon site.
Bon ciel à tous !
Jean Pierre Martin. Commission de Cosmologie de la SAF.
Les autres CR des conférences IAP.
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