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Cycle solaire

Un cycle solaire est une période pendant laquelle l'activité du Soleil varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée précédente.

Vue de la Terre, l'influence du Soleil varie principalement selon une période journalière et annuelle. Dans l'absolu, l'activité solaire est réglée par un cycle d'une période moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) de 11,2 ans d'un maximum au suivant mais la durée peut varier entre 8 et 15 ans. L'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) des maxima peut varier du simple au triple. Le cycle de 11 ans a été déterminé pour la première fois par l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) amateur allemand Heinrich Schwabe vers 1843. En 1849, l'astronome suisse Johann Rudolf Wolf (1816-1893) établit une méthode de calcul de l'activité solaire basée sur le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de taches. Les cycles de Schwabe sont numérotés à partir du maximum de 1761 (voir tableau). En 2003, le cycle 23 est sur le déclin, le cycle 24 commencera en 2012.

 1  1761  9  1848  17  1939
 2  1770  10  1860  18  1947
 3  1778  11  1872  19  1958
 4  1788  12  1884  20  1968
 5  1804  13  1894  21  1981
 6  1816  14  1906  22  1991
 7  1828  15  1917  23  2001
 8  1838  16  1928  24  (2012)

En liaison avec le cycle de 11 ans, existe un cycle de 22 ans qui concerne le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique solaire. En effet, les polarités de ce dernier s'inversent à chaque nouveau cycle de 11 ans.
Un cycle de 179 ans peut être également mis en évidence. Une théorie (K.D. Wood) donne pour raison de ce cycle les « marées » solaires provoquées par les planètes du système solaire, principalement Vénus, Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...), Mars et Jupiter ; la période de révolution de Mercure étant trop faible vis-à-vis de la durée du cycle de 11 ans. Wolf a également remarqué un cycle de variation des maxima d'une période de 90 ans. Pendant les années d'activité maximale, on constate une augmentation :

  • du nombre de taches solaires et des sursauts solaires
  • du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) corpusculaire
  • du rayonnement électromagnétique

Les taches solaires

Une tache solaire
Une tache solaire

Galilée fut sans doute le premier à les remarquer vers 1610. Par la suite, l'observatoire de Zurich en poursuivit l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...). Elles apparaissent dans la photosphère comme une zone sombre (l'ombre) entourée d'une région plus claire (la pénombre), sont plus froides que la photosphère ambiante (4 500 K contre environ 5 800 K pour la photosphère), et sont dues à une augmentation locale du champ magnétique. Leur plus grande dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son...) peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de km.

Les taches apparaissent souvent en groupe, et sont souvent accompagnées d'autres taches de polarité magnétique opposée (groupe de taches bipolaire). Au début du cycle solaire (Un cycle solaire est une période pendant laquelle l'activité du Soleil varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée...), les taches apparaissent de préférence à haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud...) dans les deux hémisphères (vers 40 o); de plus, les premières taches d'un groupe sont en général de même polarité. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long du cycle, les taches vont se rapprocher de l'équateur jusqu'au début du cycle suivant; à ce moment là, la polarité des taches de devant change.

L'observation des taches solaire est facile et permet de constater la rotation du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...) sur lui-même en 27 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...). Il ne faut cependant jamais regarder directement le soleil sans lunettes adaptées. On peut observer les taches en projetant l'image du soleil sur une feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des nœuds....) de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un...) à l'aide d'une simple paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.).

Le nombre de Wolf ou Sunspot Number

La formule suivante permet d'estimer l'activité solaire R en fonction du nombre (t) de taches, du nombre (g) de groupes de taches et d'un coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de...) k corrigeant le résultat en fonction des moyens d'observation (observateur, instrument...). R = k(t + 10g) Le nombre de Wolf maximum du cycle 19 a atteint 190 tandis que le cycle 14 n'a pas dépassé 70. Malgré son imprécision le nombre de Wolf a l'intérêt d'exister depuis 250 ans tandis que l'observation scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur...) avec des moyens modernes n'a que quelques cycles dans ses bases de données.

La mesure du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données,...) radioélectrique solaire

La radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les années 1930.) est née avec le radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la...), en 1942 pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure...) Guerre mondiale. Les ondes radioélectriques émises par le Soleil proviennent de la chromosphère, là où la matière est entièrement ionisée (plasma) et de la couronne. La fréquence de l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales....) émise dépend de Ne, la densité d'ion/m3.

Les perturbations solaires (éruption, sursauts) font varier le spectre des émissions radio.

La mesure de l'amplitude du rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes...) sur 2800 MHz (en W/Hz m²) donne un indice d'activité solaire plus fiable que le nombre de Wolf. Des mesures sont aussi effectuées sur d'autres fréquences (245 MHz, 410 MHz,... 15,4 GHz)

L'étude de l'activité solaire permet de comprendre les phénomènes de propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue généralement deux catégories de...) et de prévoir d'éventuelles perturbations des communications radioélectriques sur Terre.

Conséquences

Les variations de l'activité solaire se traduisent par des fluctuations de la propagation des ondes radio (Les ondes radio ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques qui se propagent de deux façons :). La gamme de fréquences la plus touchée couvre les ondes dites décamétriques ou ondes courtes qui se propagent à longue distance grâce à l'ionosphère. Pendant les orages magnétiques, la très forte ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant...) des couches hautes de l'atmosphère peut perturber voire interrompre les communications avec les satellites (Satellite peut faire référence à :) avec les conséquences graves que l'ont peut imaginer pour les télécommunications, la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :), le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et...) géographique...

Calcul du cycle solaire calendaire

Attention: ce concept n'a pas de relation avec la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) et les cycles magnétiques du Soleil, ni avec le calcul du numéro des cycles de Schwabe (haut de page).

Le cycle solaire est le nom donné à un paramètre du calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été inventés par les hommes pour mesurer,...) utilisé dans le comput ecclesiastique.

Dans le comput ecclesiastique, le cycle solaire est le rang ( Mathématiques En algèbre linéaire, le rang d'une famille de vecteurs est la dimension du sous-espace vectoriel engendré par cette famille. Le...) d’une année dans le cycle de 28 ans d'une échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) commençant arbitrairement en l’an 20 de l’ère chrétienne. Dans le calendrier julien (Le calendrier julien a été choisi par Jules César en 46 av. J.-C., en qualité de pontifex maximus, ce qui lui donnait la responsabilité de fixer...), les jours de la semaine se retrouvent aux mêmes dates au bout de 28 ans et notamment les dimanches, jours consacrés autrefois au Soleil.

Il existe un calendrier perpétuel fondé sur le cycle solaire, valable dans le calendrier julien et jouant le même rôle que le calendrier perpétuel fondé sur la lettre dominicale.

La connaissance du cycle solaire équivaut à celle de la lettre dominicale julienne.

Méthode de calcul en prenant 2006 pour exemple:

  • Ajouter 8 à l'année (2006+8=2014);
  • Prendre le reste dans la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la fonction "multiplication...) par 28 (2014/28≈71,9 tronqué à 71. Or 71×28=1988 au lieu de 2014, il reste donc 26);
  • Ajouter 1 (26+1 = 27)

Le cycle solaire de 2006 vaut 27.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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