Le Soleil

 
 Le Soleil, notre étoile. Voici quelques notes qui permettent de mieux comprendre notre Soleil. On prend pour acquis qu'il est éternel et immuable alors qu'il a eu une naiscance et aura une mort. Depuis peu, les chercheurs comprennent ses origines, la complexité de son cycle de vie et éventuellement, comment il va terminer sa vie.
 
Sur cette page je vais surtout m'attarder à décrire les propriétés physique de notre Soleil afin de mieux comprendre les observations faites à partir du sol.

Sol-1  Sol2  Sol3   
http://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil

Le Soleil est une étoile naine jaune qui se compose de 74 % d’hydrogène, de 24 % d’hélium et d’environ 2% d’éléments plus lourds.
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Le Soleil est de type spectral G2–V. « G2 » signifie qu’il est plus chaud (5 750 °K
en surface environ) et plus brillant que la moyenne, avec une couleur jaune tirant sur le blanc. Son spectre renferme des bandes de métaux ionisés et neutres, ainsi que de faibles bandes d’hydrogène. Le suffixe « V » (ou « classe de luminosité ») indique qu’il évolue actuellement, comme la majorité des étoiles, sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell : il tire son énergie de réactions de fusion nucléaire qui transforment l’hydrogène en hélium dans son noyau et se trouve dans un état d’équilibre hydrostatique, ne subissant ni contraction, ni dilatation continuelles.  
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Bien que le Soleil soit une étoile de taille moyenne, il représente à lui seul environ 99,86 % de la masse du Système solaire. Sa forme est presque parfaitement sphérique, avec un aplatissement aux pôles estimé à neuf millionièmes, ce qui signifie que son diamètre polaire est plus petit que son diamètre équatorial de seulement dix kilomètres.
 
Contrairement aux objets telluriques, le Soleil n'a pas de limite extérieure bien définie. La densité de ses gaz chute de manière à peu près exponentielle à mesure que l'on s'éloigne de son centre. Par contre, sa structure interne est bien définie.

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Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil


La structure du Soleil

Soleil  Structure
L'intérieur du Soleil
Le coeur ou noyau

Se situe entre 0 et 0,25 du rayon solaire. Sa densité atteint 150 fois la densité de l'eau et sa température atteint 15 millions de degrés kelvin (°K). C'est ici que se produisent les réactions de fusion nucléaire qui transforment l'hydrogène en hélium et qui produisent la chaleur du Soleil. À chaque seconde, environ 619 tonnes d'hydrogène sont convertis en 614 tonnes d'hélium ce qui signifie que 4,26 tonnes de matière est convertie en énergie.
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La zone radiative
Se situe entre 0,25 et 0,7 du rayon solaire. Ici, le transfert de la chaleur produite au centre du Soleil se propage vers l'extérieur par radiation. On évalue qu'un photon produit au coeur du Soleil met entre 10 000 et 170 000 ans à traverser cette zone. Ici, la température est d'environ 2 millions °K.
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La tachocline
Elle constitue la transition entre la zone radiative et la zone convective et fait environ 3000 km d'épaisseur. C'est une région de champs magnétiques très puissants qui joueraient un rôle important dans le champs magnétique solaire.
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La zone convective
Située entre 0,8 et la photosphère que l'on considère la surface du Soleil. Ici, la matière n'est plus assez chaude ni assez dense pour que la chaleur soit évacuée par radiation. Cette chaleur est donc évacuée par convection vers la surface. La température passe de 2 millions à environ 5 800 °K. C'est la convection du gaz qui produit la granulation que l'on observe à la surface du Soleil.
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La photosphère
Cette couche d'environ 400 km d'épaisseur, constitue la "surface" du Soleil. C'est cette couche que l'on observe quand on regarde le Soleil avec un télescope équipé d'un filtre solaire en lumière blanche. La photosphère a une texture granuleuse (aspect d'une peau d'orange) produite par les cellules de convection d'environ 1000 km de diamètre et formées de gaz chauds.
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Plusieurs phénomènes peuvent être observés par l'astronome amateur dans la photosphère. L'équipement nécessaire est relativement simple mais la prudence est de mise. Le prisme de Herschel ou la pellicule de type Baader AstroSolar (ou autre pellicule du même genre) sont des outils simples et peu coûteux pour observer la photosphère. Les filtres solaires installés sur les oculaires sont dangereux et ne doivent jamais être utilisés.
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Voici quelques phénomènes observables dans la photosphère :.
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Les taches solaires sont des phénomènes temporaires de la photosphère qui apparaissement sous la forme de taches plus sombres que leur entourage. Elles correspondent à des régions de champs magnétiques puissants qui ralentissent les phénomènes de convection des gaz ce qui produit une baisse de la température de la surface. Les taches solaires sont des zones moins chaudes de la photosphère. La température moyenne de la photosphère est de 5780 °K alors que les taches ont une température variant entre 3000 et 4500 °K. La taille des taches est très variable passant de 16 km à 160 000 km de diamètre.

Sur l'image à droite, les taches sont de couleur noir-brunatre et sont entourées d'une zone de transition que l'on nomme pénombre. Le cercle blanc représente la taille approximative de la Terre.  
Taches
Les facules sont des surfaces plus brillantes de la photosphère que l'on observe sur les parois des granules. Les facules sont produits par la concentration de lignes de champs magnétiques. Ces phénomènes sont plus faciles à observer sur la bordure du Soleil plutôt qu'en son centre. Facules
Les granules sont les cellules de convection du plasma solaire. L'apparence granuleuse de la photosphère est produit par le sommet de ces cellules de convexion.  Un granule a une taille moyenne d'environ 1500 km et une durée de vie de 8 à 20 minutes avant d'être remplacé par un autre granule. 

Granules solaires (http://en.wikipedia.org/wiki/Granule_(solar_physics))
Une superbe image du Soleil acquise le 27 septembre 2014 par Jacques Demers et montrant la tache AR2172, la pénombre et une excellente granulation. Notez les points noirs qui sont de petites taches et que l'on nomme pores. Notez aussi le pont de lumière qui traverse la tache principale.
Pour plus de détails sur cette image, cliquez ici
JD
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L'atmosphère du Soleil
L'atmosphère solaire est constitué de 3 régions principales: La chromosphère, la couronne et l'héliosphère
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La chromosphère     (Ca-K, H-Alpha)
Cette couche fait environ 2000 km d'épaisseur est encore mal comprise par les chercheurs. Sa densité est très faible soit 1/10 000 de la densité de la photosphère. Normalement, cette couche est invisible et elle n'apparaît que lors d'éclipses totales du Soleil. Pour l'astronome amateur, la chromosphère constitue une source intarrissable d'élément à observer.
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La chromosphère comporte plusieurs éléments complexes et dynamiques qui intéressent particulièrement l'astronome amateur. Les instruments les plus communs pour observer la chromosphère sont les filtres Ca-K (centré sur la bande d'absorption à 393,37 nm) et H-Alpha (centré sur la bande d'émission de 656,28 nm).
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Examinons-en quelques uns:
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Les filamentsFilaments
Les spicules sont des jets de plasma solaire dans la chromosphère. Ils font environ 500 km de diamètre et se déplacent à 20 km/s. Leur durée de vie est d'environ 20 minutes. Les spicules sont associés à des régions de haute densité de flu magnétique.
 
Cliquez ici pour télécharger un court vidéo de SOHO (NASA) montrant les spicules solaires.
 
On distingue très bien la couche de spicules sur cette image du Soleil en H-Alpha que j'ai faite en juillet 2016 à l'aide du filtre Quark Daystar Chromosphere.
Spicules
Les plages sont des régions brillantes de la chromosphère que l'on retrouve autour des taches solaires. Les plages correspondent en fait aux facules de la photosphère (les facules sont moins étendues).
 
Cette image du Soleil en Ca-K II que j'ai faite en octobre 2015 montre bien plusieurs de ces phénomènes.
Plages



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