Le Soleil en lumière blanche

écrit en collaboration avec le Dr David H. Hathaway, NASA-MSFC

La couronne solaire (V)

Au-dessus de la chromosphère s'installe le voile diffus de la couronne solaire. Elle constitue l'atmosphère externe du Soleil. Son rayonnement n'est en fait que la lumière diffuse de la photosphère. Avec un éclat un million de fois plus faible que celui de la photosphère elle brille malgré tout à la magnitude -14. 

La couronne solaire peut-être observée depuis la Lune, où il n'existe aucune particule susceptible de diffuser la lumière, aucune atmosphère. Sur Terre on ne pourra observer la couronne que durant les phases totales des éclipses solaires ou au moyen d'un coronographe qui permet d’occulter artificiellement le disque du Soleil. Mais au sol l'observation de la partie externe de la couronne est rendue difficile en raison de la brillance du ciel. Plusieurs observatoires sont toutefois aux avant-postes de cette étude pour citer l'Observatoire du Pic-du-Midi (OA),  l'Observatoire de Nice (Themis), l'Observatoire Solaire National américain (KPNO, Sacramento et Evans) de la NOAO, l'Observatoire MLSO de Mauna Loa à Hawaii, l'Institut de Physique Solaire Suédois (SST) et l'Observatoire embarqué de Haute Altitude HAO.

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Sous le Soleil d'Hawaii

La partie la plus brillante de la couronne, qui réside à moins d'un rayon solaire s'appelle la couronne interne, tandis que la partie la plus éloignée, montrant les jets caractéristiques constitue la couronne externe. Cette structure rayonnante caractéristique est très riche en formations coronales : on y voit des arches, des condensations, des hétérogénéités et des jets d'une longueur pouvant aller jusqu'à 10 rayons solaires, éjectés entre 200 et plus 1000 km/s. C'est dans la couronne externe que prend naissance le vent solaire.

Deux magnifiques photographies de l'éclipse du 11 août 1999 photographiée respectivement en Roumanie par Jonathan Kern du Caltech et en Turquie par Ando au moyen d'un téléobjectif de 125mm f/5.6. C'est la longue exposition ainsi que la dispersion de la lumière issue de la couronne et venant de l'horizon qui donnent au ciel cette étrange couleur bleue ciel. Un filtre radial fut utilisé pour accentuer les structures dans la couronne. Noter les jets galbés près des protubérances. Cliquer sur les images pour les agrandir.

Un milieu fortement ionisé

Près de 30 raies d'émission ont été identifiées dans la partie visible du spectre de la couronne et des centaines d'autres dans la partie ultraviolette et rayons X du spectre solaire. Les deux éléments les plus abondants dans la couronne solaire sont l'hydrogène et l'hélium mais ils sont complètement dépouillés de leurs électrons. Même des éléments mineurs tels que le carbone, l'azote et l'oxygène sont dépouillés de leurs électrons jusqu'au noyau. Dans ce milieu excessivement chaud et raréfié seuls les éléments les plus lourds présents à l'état de trace comme le fer ou le calcium sont capables de retenir quelques uns de leurs électrons malgré l'agitation électronique intense. Mais ces éléments sont fortement ionisés. De nombreux atomes présentent ce qu'on appelle des raies "interdites" qui témoignent d'une raréfaction très poussée de la matière, formant un gaz mêlé de plasma très étendu, ce qui explique sa faible magnitude. C'est cet état intense d'ionisation qui engendre une émission massive de rayonnements, tant radios que rayons X. 

Le cycle de l'activité de la couronne

Ces quatre images réalisées respectivement début 1997, au milieu de 1998, fin 1999 et au milieu de l'année 2000 montrent l'évolution de l'activité solaire dans la basse couronne en lumière ultraviolette. Répondant à l'activité magnétique qui se manifeste au niveau de la photosphère, la couronne solaire suit également le cycle de 11 ans des taches. Documents SOHO et TRACE.

Pour l'anecdote, en 1869 W.Harkness et C.Young découvrirent dans le spectre de la couronne une raie verte très brillante à 531.59 nm. A l'instar de ce qui s'était produit pour l'hélium, Young attribua tout d'abord cette raie à un nouvel élément, le "coronarium". Il faudra attendre 73 ans et les travaux d'Edlén pour que les astrophysiciens reconnaissent dans cette raie la signature caractéristique du Fe XIV. On peut comprendre leur scepticisme. L'élément qu'ils observaient était le fer qui avait été 13 fois ionisé, c'est-à-dire qu'il s'agissait d'un fer neutre (Fe I) ayant perdu 13 électrons sur ses 26. Mais cela impliquait que cette région se trouvait dans des conditions physiques très particulières, portées à plus d'un million d'un degré, seule explication pour ioniser si fortement cet atome ! La seconde raie la plus intense est celle du Fe X à 637 nm qui est présente au niveau de 2 millions de degrés.

Plongée dans l'atmosphère du Soleil

Ces deux images présentent l'aspect du Soleil au niveau de la basse couronne et de la chromosphère dans laquelle on distingue des protubérances. Images prises durant l'éclipse totale du 11 août 1999 en Allemagne. Cliquer sur la double image pour l'agrandir. Ces images ont été réalisées avec un boitier réflex moyen format équipé d'un téléobjectif de 360mm. Documents ESO/Obs.de Côte d'Azur.

Prochain chapitre

Origine des hautes températures de la couronne

et les structures coronales

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