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12 septembre 2007 3 12 /09 /septembre /2007 15:27

Le Soleil est notre étoile et il est donc de très loin l'astre principal du Système solaire, puisqu'il monopolise à lui seul 999/1000 de la masse totale. Et pourtant, ce Soleil n'est qu'une étoile absolument insignifiante par rapport aux milliards d'autres qui peuplent la Galaxie. On voit bien le rapport de force de tous les composants de l'Univers : l'homme n'est rien par rapport à la Terre, qui n'est rien par rapport au Soleil, qui n'est rien par rapport à la Galaxie, qui n'est rien par rapport à l'Univers dans son ensemble. La Terre n'existe qu'à l'échelle du Système solaire, dont elle est un élément tout à fait mineur.

La vie terrestre est totalement tributaire du Soleil, et elle n'existe qu'en fonction de lui et grâce à lui. Cette vie ne peut exister que parce que le Soleil est une étoile relativement stable, même si elle a une activité permanente légèrement variable selon les époques. Certains astronomes considèrent que le Soleil est en fait une étoile magnétique variable et quasi périodique possédant une récurrence de 22 années. D'autres ont noté depuis longtemps que si le Soleil était une étoile très variable, comme Mira Ceti (la Merveilleuse de la Baleine) par exemple, dont le débit d'énergie varie d'un facteur 100 en 330 jours, l'équilibre thermique de la Terre en serait très profondément modifié, avec des conséquences inévitables sur le monde vivant. La biosphère serait détruite dans sa quasi-totalité et l'homme bien sûr n'existerait pas, n'aurait jamais pu exister.

Quels sont les rapports exacts entre l'activité solaire et la vie terrestre ? La liaison est indéniable, mais à quel niveau ? On connaît surtout bien sûr le problème des cernes des arbres qui ont permis de repérer les années chaudes dans le passé historique et ainsi d'établir un calendrier climatologique d'une fiabilité incontestable, en liaison avec le cycle solaire. Autre exemple bien connu : la variabilité de l'atmosphère et la quasi-impossibilité de prédire le retour de certains satellites qui ont vu leur durée de vie sérieusement écourtée parce que la haute atmosphère était nettement plus dense que prévu, anomalie en relation certaine avec l'activité solaire.

 

Les colères du Soleil

Nous nous limiterons ici à deux aspects importants de cette colère solaire permanente, aspects d'ailleurs tout à fait complémentaires.

Les éruptions solaires

Les éruptions solaires se traduisent essentiellement par une émission à partir de la chromosphère de trois composants principaux :

— des ondes électromagnétiques (radio, visible, rayons UV et X) qui atteignent la Terre en 8 minutes seulement, ce qui veut dire qu'elles voyagent quasiment à la vitesse de la lumière.

— des protons qui atteignent la Terre en 1 à 5 heures.

— un nuage de plasma, beaucoup plus lent à atteindre la Terre puisqu'il lui faut de 20 à 50 heures.

On en retrouve la trace sur la Terre à de nombreux niveaux dans le cas de phénomènes de grande ampleur qui se produisent à une fréquence que l'on peut estimer à la dizaine d'années en moyenne.

dans la basse atmosphère (jusqu'à 80 km d'altitude), c'est-à-dire la troposphère, la stratosphère et la mésosphère, où des effets météorologiques, biologiques et sur la couche d'ozone ont été notés.

— dans le champ magnétique terrestre, avec des orages magnétiques.

dans les diverses couches de l'ionosphère (baptisées E, D, F1 et F2 et situées entre 80 et 500 km), qui sont très sensibles à ces orages magnétiques, avec des perturbations importantes dans les télécommunications.

dans la haute atmosphère (de 500 à 1000 km), qui est sous la dépendance directe du flux solaire et qui est donc très sensible aux variations de ce flux. On a noté un réchauffement des gaz de l'atmosphère se traduisant par des variations de densité (phénomène qui peut accélérer ou retarder la rentrée des véhicules spatiaux), des phénomènes lumineux dus à l'excitation et à l'ionisation des molécules et des atomes (aurores polaires, luminescence du ciel nocturne).

dans l'exosphère, partie la plus externe de l'atmosphère (au-dessus de 1000 km), et qui est donc déjà un milieu très dilué où se trouvent les ceintures de Van Allen.

Le vent solaire

Le vent solaire est l'une manifestations les plus spectaculaires du Soleil. Son existence a été envisagée en 1951 par l'astrophysicien allemand Ludwig Biermann (1907-1986) pour expliquer un phénomène qui intriguait les astronomes depuis très longtemps : pourquoi la queue des comètes se dédouble-t-elle ? Cette queue est formée de gaz et de poussières et s'étend sur des distances pouvant atteindre plusieurs millions de kilomètres. Elle a la particularité d'être toujours orientée dans la direction opposée au Soleil. Biermann comprit qu'une partie des gaz est formée de matière neutre et s'oriente sous l'effet de la pression de la lumière solaire (la pression de radiation).

Une autre partie est constituée de matière ionisée par le rayonnement ultraviolet du Soleil. Biermann montra que la pression de radiation était insuffisante pour orienter la queue ionisée et qu'un autre mécanisme était obligatoire, généré par un flux de particules chargées en provenance du Soleil lui-même : le vent solaire.

Celui-ci est un flux de particules chargées, essentiellement des protons, des électrons et des noyaux d'hélium (avec aussi des traces infimes d'ions d'éléments plus lourds comme l'oxygène et le carbone) qui s'échappent en permanence de la couronne solaire et qui pénètrent le milieu interplanétaire avec des vitesses comprises en général entre 200 et 900 km/s, vitesse qui peut dépasser 1500 km/s lors de très fortes éruptions. Certains protons peuvent posséder alors une énergie de dix milliards d'électrons-volts. Son extension est étroitement contrôlée par le champ magnétique du Soleil.

On estime que la masse éjectée sous forme de vent solaire est d'environ une mégatonne par seconde, ce qui est insignifiant à l'échelle du Soleil. Une de ses caractéristiques est son extrême irrégularité, liée au fait que l'évasion de la matière varie considérablement selon la température de la haute atmosphère qui est elle-même directement commandée par l'ensemble des phénomènes de surface constituant l'activité solaire. Ainsi l'intensité du vent solaire peut varier dans un rapport de 1 à 50, ce qui est considérable, selon que le Soleil est en période calme ou agitée, alors que sa vitesse varie dans le même temps d'un facteur 10 (de 200 à 2000 km/s).

Une remarque importante a été faite par les spécialistes du Soleil. La température de la haute atmosphère n'a rien à voir avec celle de sa surface qui ressort en moyenne à 6000 K seulement, valeur typique pour une étoile de type spectral G2. Par contre, c'est en millions de degrés que se mesure la température de la haute atmosphère, ce qui peut paraître incompréhensible pour les non-spécialistes. Cela a des conséquences très importantes sur la nature de cette atmosphère. Sa composition ressort en gros à 87 % d'hydrogène, 12,9 % d'hélium, le reste des éléments se partageant le 0,1 % restant, avec des traces d'oxygène (0,025 %) et d'azote (0,02 %). Compte tenu de la température, ces éléments n'existent pas sous la forme d'atomes complets, mais sous la forme d'atomes ionisés (c'est-à-dire ayant perdu un ou plusieurs électrons) et d'électrons libres. Et surtout, l'atome d'hydrogène ayant perdu son unique électron, il se trouve réduit à un simple proton.

Ainsi, le vent solaire ne se présente pas comme un gaz classique, mais comme un plasma qui émet principalement en rayons X. Il s'échappe de la couronne solaire dans toutes les directions et baigne l'ensemble du Système solaire jusqu'à la fin de sa zone d'influence (appelée l'héliosphère) que l'on situe entre 100 et 150 UA.

On comprend donc qu'en période de crise, quand le vent solaire devient "tempête", le Soleil largue dans l'espace une quantité énorme de matière ionisée heureusement canalisée au niveau de la Terre par la magnétosphère, notre premier et principal paravent antiradiations, le second, encore assez efficace pour certains rayonnements, étant l'atmosphère elle-même.

Mais nous avons vu plus haut qu'il n'en faut pas beaucoup pour perturber la machine humaine, qui paraît bien fragile, aussi bien au niveau physique que psychique. La technologie aussi, de plus en plus souvent au fur et à mesure qu'elle se développe, va souffrir des caprices du Soleil et les quelques alertes de ces dernières années donnent à réfléchir.

www.astrosurf.com/macombes/chapitre%208-me.htm


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Published by Ferlinpimpim - dans Sciences
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