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(S-6) Aspects du soleil sous d autres rayonnements

Trous Coronaux

Les observations les plus connues du soleil depuis l'espace ont été celles de la station spatiale Skylab. en 1973.Skylab était équipé de plusieurs télescopes solaires, dont "le télescope ATM qui fonctionnait en EUV et dans des longueurs d'onde plus longues, vers les rayons X. Ces longueurs d'onde étaient avant tout adaptées à la couronne dont il pouvait surveiller les structures.

A droite : Image du soleil en rayon X ,de Yohkoh. Pour agrandir l'image, cliquez ici. Ici.

Comme on s'y attendait, les émissions coronales les plus lumineuses venaient des régions actives situées au dessus des taches solaires. Entre celles ci, il y avait de vastes plages sombres, dénommées " trous coronaux". Apparemment, elles étaient plus foncées parce que présentant une densité et une dissipation thermique moindre que dans la basse couronne.

La découverte des trous coronaux permit de résoudre un puzzle très compliqué. Bien avant Skylab, les sondes spatiales comme mariner 2, en 1962, avaient détecté de rapides courants de vent solaire, non pas à 400 km/s mais peut-être à 600 km/s ou davantage. Ils tendaient à se reproduire à des intervalles de 27 jours -- la période de rotation du soleil pour ses basses latitudes - ce qui indiquait que leurs sources tournaient avec le soleil, quelqu' elles soient. Et encore plus antérieurement, au début du siècle, on avait observé des séries d'orages magnétiques modérés qui avaient tendance à se reproduire tous les 27 jours, le plus souvent, et de façon troublante, près du minimum du cycle des taches solaires et non pas près de leur maximum.

Skylab mis en évidence que les taches solaires n' étaient pas responsables de ces deux phénomènes , et qu'ils étaient liés aux secteurs foncés des trous coronaux, qui semblent ainsi beaucoup contribuer au vent solaire. Les boucles des lignes de champ magnétique au-dessus des taches solaires contribuent apparemment à enfermer le plasma (un peu comme dans la ceinture des rayonnements de la terre), et à le retenir.

Par ailleurs, les lignes de champ des trous coronaux, semblent se prolonger très loin, leurs extrémités étant entraînées par le vent solaire jusqu'à l'orbite de la terre et même beaucoup plus loin. Les lignes du champ magnétique fournissent au vent solaire plasmatique une sortie facile, puisqu'il tend à les suivre. A l'aplomb des pôles du soleil, nous avons déjà vu que les lignes de champ irradient presque directement au dehors, créant deux grands "trous coronaux" permanents. Comme il était prévisible, la sonde spatiale Ulysses a trouvé ces régions occupées par un vent solaire rapide, analogue au vent solaire classique. .

Ejections de masses Coronales

Skylab'A bord de Skylab, ATM observat également d'énormes bulles de plasma se soulevant du soleil, de temps à autre ( environ tous les 2 jours ). On a immédiatement pensé que ces bulles -- "les éjections de masses coronales" ,appelées (CMEs), représentaient la première phase du développement des nuages plasmatiques interplanétaires, dont une partie atteint la terre et provoque les orages magnétiques.

Il y avait un problème : on observe mieux les CMEs si elles sont près des bords du soleil, perpendiculaires à l'axe de l'observation, et dans ces conditions elles n'atteignent pas la terre. Cependant, la sonde magnétosphérique ISEE-3 (Explorateur International Soleil-Terre 3) a était lancée fin 1983 vers la comète Giacobini-Zinner, suffisamment loin et longtemps pour pouvoir rencontrer une CMEs. Elle a confirmé son analogie avec les nuages de plasma se raprochant de la terre.

La NASA prévoit mener ce type d'observations à partir de vaisseaux spatiaux jumeaux en une "mission stéréo". Placés en orbite terrestre , à 60° devant et derrière le soleil ( aux points L4 et L5 de Lagrange du système Terre-Soleil), leurs caméras pourront enregistrer les départs des CMEs vers la terre et même tirer avantage de leurs positions respectives en obtenant des informations en stéréo sur leur structure.

Plus récemment, le soleil a été observé en EUV et rayons X par Yohkoh, un satellite japonais performant. Ses images montrent clairement les détails des trous coronaux, des taches lumineuses coronales et des CMEs.

D'autres belles observations de CMEs ont été éffectuées par LASCO, un appareil embarqué dans le vaisseau spatial SOHO, au point de Lagrange L1, au delà de la terre. Pour des images de SOHO, cliquez Ici et Ici. Les images très pointues obtenues par les procédés sophistiqués de LASCO ont même permis aux chercheurs de SOHO de visualiser les CMEs en direction de la terre. Ici un exemple.

Depuis 1973, toutes ces observations nous ont beaucoup renseignés sur les CME, et on pense maintenant que la plupart des orages magnétiques sur terre, autrefois attribués aux éruptions sont en fait associés aux CMEs. L' énergie vient probablement du champ magnétique coronal et le matériel des proéminences soufflées par le processus. Elles n'ont pas besoin de provenir des zones de taches solaires.

En savoir plus : Plus de détails sur un site consacré aux CMEs Ici

Les Particules à Haute - Energie

La vitesse des éruptions et des CMEs, fait généralement penser que leur énergie parvient à la terre par les champs magnétiques. Mais même les images de Yohkoh ne montrent pas les petits détails et se révèlent insuffisantes pour les champs magnétiques locaux et leur structure en trois dimensions. En l'absence de meilleures données, on ne comprend pas les détails.

Les physiciens utilisent au sol des dispositifs électromagnétiques -- accélérateurs à hautes énergies et les appliquent aux électrons, protons et autres particules électriquement chargées à grande vitesse, pour étudier leurs collisions avec la matière et se renseigner sur leurs structures et leurs forces de liaison. Quelques accélérateurs sont vraiment de très jolis outils sophistiqués, mais il apparaît que la nature peut faire de même. Cela est démontré pour les éruptions qui émettent une fois ou deux par an, len période d' activité solaire, des jets d'ions et d'électrons de grande énergie, envahissant pendant quelques heures l' espace interplanétaire et atteignant l'orbite de la terre et au delà. Les CME en sont également capables, d'ailleurs les rôles respectifs des CME et des éjections sont toujours discutés . Pour plus, voir Ici.

La NASA s'est naturellement inquiétée de ces particules. Elles ne menacent pas la vie sur terre, protégée par une épaisse atmosphère. Même les astronautes des stations spatiales, proches de l'équateur, sont protégés par le champ magnétique terrestre. Il reste que tous devront être protégés s'ils se déplacent au delà de la magnétosphère intérieure de la terre, par exemple, vers Mars --.

L'origine de ces émissions n'est pas encore claire, mais on est assez persuadé de leur rapport avec de petites zones de l'espace où les sources voisines de champs magnétiques (par exemple celles des groupes de taches solaires) s'annulent, créant des " points neutres" avec un champ d'intensité nulle. Malheureusement pour les expérimentateurs, ces points sont habituellement bien au-dessus de la photosphère dans une région où il est difficile de mesurer les champs magnétiques. Ces émissions peuvent également se produire sous l'effet de chocs subits par les CMEs.

On peut cependant obtenir quelques informations sur les particules accélérées en étudiant leur rayonnement, en particulier, les rayons X engendrés par les électrons rapides. On produit des rayons X à usage médical en arrêtant brutalement les faisceaux d'électrons rapides, (créés à l'intérieur d'un tube à vide) contre une cible en métal. De façon analogue, les électrons rapides du soleil sont immobilisés par le gaz environnant et les rayons X qui en résultent peuvent être émis beaucoup plus rapidement que dans d'autres éjections, quelquefois une minute, ou même seulement une seconde.

, Yohkoh (image de droite), a réellement localisé une émission de rayon X, dans une arche magnétique, bien au-dessus du bord net du soleil. Notez dans l'image, que deux points sont particulièrement lumineux : le sommet de la voûte, où l'accélération a (vraisemblablement) eu lieu, et un "pied" , où les électrons pénètrent dans les couches les plus denses de l'atmosphère du soleil.

Radio et micro-ondes

Le soleil ne produit pas du rayonnement électromagnétique uniquement sous forme d'émissions issues de l'énergie des différents ions. Les ondes, oscillations et turbulences plasmatiques (où beaucoup d'électrons ou ions agissent en symbiose), créent bien souvent des émissions dans la gamme radio ou micro-onde. L'énergie perdue par chaque particule est faible (comme le photon qu'elle produit), mais comme leur production est simultanée un signal observable est émis.

Par exemple, on détecte régulièrement des émissions imputables aux électrons et aux faisceaux d'ions circulant bien à l'extérieur du soleil. De plus, l'apparition de micro-ondes issues des taches solaire représente souvent un bon avertissement pour prévenir que "quelque chose se passe."

Ondes électromagnétiques reçues de l'univers

Les objets de notre galaxie ou de plus loin rayonnent dans le spectre entier, des ondes radio aux rayons gamma. En 1981, le livre "découverte cosmique," de Martin Harwit, astronome et historien, a précisé l'apport de ces nouvelles découvertes de l'astronomie. Il souligne d'abord que nos données sur l'univers proviennent presque toutes du rayonnement électromagnétique des objets du ciel.

Il démontre ensuite que la plupart des découvertes en astronomie ont suivi une amélioration dans la connaissance du spectre électromagnétique : exploitation de nouvelles gammes de longueurs d'onde (par exemple radio, rayons X) ou meilleure résolution des télescopes (par exemple plus grands, plus performants). Il conseille donc à la NASA de porter ses efforts dans la connaissance de l'espace en perfectionnant ces points, et la NASA l'a largement suivi. Chacun des "grands observatoires" de la NASA -- par exemple Compton pour les rayons gamma, Hubble pour le spectre visible et proche du visible, Chandra s'est spécialisé dans une zone du spectre en tentant d'en tirer le maximum . Les résultats ont été excellents, mais sont au delà de cette présentation, dévolue au soleil.


En savoir plus :   The Sun from Space de Kenneth R. Lang, 373 pp, $64.95, publ. par Springer, New York, 2000.
        analyse : "Science" vol. 292, p. , 27 Avril 2001.

"Astronomy picture of the day" du 16 May 2002, avec un exemple d'éjection de masses coronales et quelques liens appropriés

Prochaine étape: (S-7) L'Energie du Soleil

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      Auteur et responsable :   Dr. David P. Stern
     Mail au Dr.Stern:   stargaze("at" symbol)phy6.org

Traduction française: Guy Batteur guybatteur(arobase )wanadoo.fr

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Dernière mise à jour : 12.13.2001