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Posté par Adrien le Mardi 10/04/2018 à 00:50
Les tornades solaires ne sont pas des tornades  !
Contre toute apparence, les "tornades solaires" ne tournent pas. C'est la conclusion des travaux menés par une équipe de chercheurs européens comprenant une astronome de l'Observatoire de Paris - PSL, et rapportée le vendredi 6 avril 2018, à la conférence European Week of Astronomy and Space Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...) (EWASS) à Liverpool.

Une récente analyse des tornades solaires, structures observées à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) 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...), gigantesques par leur taille pouvant atteindre plusieurs fois celle de la 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 quatre planètes...), montre que ce phénomène a été mal décrit, car observé uniquement sur des images en deux dimensions.

Le phénomène a été observé pour la première fois au début du XXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération...), à la surface du Soleil. Plus récemment, il a été filmé de près grâce à des instruments comme AIA équipant la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs électriques et...) SDO de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial...) (Solar Dynamics Observatory), mais continuait d'être appelé "tornade (Une tornade (de l'espagnol tornado, dérivé du verbe tornar, tourner) est un vortex (tourbillon) de vents extrêmement violents, prenant naissance à la base d'un nuage d'orage (cumulonimbus)...)" par les scientifiques, à tort.

Les films montrent en effet un plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui...) très chaud, visible en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) ultra-violette, qui en apparence tourne sur lui-même en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur...) des structures géantes, à l'image des tornades qui surviennent sur la Terre.

Pour appréhender plus en détail ce phénomène, les scientifiques ont alors cherché à obtenir une troisième 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...), en combinant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) observationnelles, recueillies depuis plusieurs années sur différents types d'instruments au sol (Tour solaire de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des...), spectrohéliographe de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la...), télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) solaire Thémis de l'Observatoire du Teide) et dans l'espace (satellites SDO, Hinode et IRIS).

En déterminant l'effet Doppler, ils ont pu calculer la vitesse (On distingue :) du plasma (40 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) par seconde) ainsi que la direction de son mouvement, sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations...) et sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...). Ils sont ainsi parvenus à "reconstruire" la structure magnétique complète qui soutient ces masses géantes. Ils en ont déduit qu'il s'agissait de structures bien connues par ailleurs et étudiées sous le nom de "protubérances".


Image composite d'une protubérance
Image composite d'une protubérance observée le 15 Juillet 2014 montrant en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône...) les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) coronales de EIS, en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) celles en UV de IRIS et en bleue celles de Hinode/SOT (plasma à 10 000 degrés). Les contours blancs localisent les tornades dans l'image faite en He D3 par THEMIS. Le fond de l'mage en gris est donné par l'instrument SDO/AIA observant le plasma à 100 000 degréscrédits: droits réservés

Les tornades géantes solaires, désormais rebaptisées "protubérances en tornade",ont été observées pour la première fois sur le Soleil il y a environ un siècle. Elles avaient ainsi été nommées en raison du mouvement apparent de leur rotation, semblable à celui des tornades terrestres, mais cette perception était erronée. De fait, la comparaison avec des tornades terrestres s'avère abusive. Alors que celles-ci sont provoquées par des vents intenses, les protubérances-tornades solaires se forment à partir de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a...) magnétisés enracinés sous la surface du Soleil, sans déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture...). Ce sont en fait les pieds des protubérances.

"Pour une fois, la réalité est beaucoup plus simple que ce que l'on a cru observer", commente Brigitte Schmieder, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) de l'Observatoire de Paris - PSL.

"Nous voyons qu'en dépit de l'apparence verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) des tornades et des protubérances au bord du Soleil, le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout point de...) qui les soutient n'est pas vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.), comme il semblait, mais horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.), parallèle au bord du Soleil. Leur apparente verticalité est un effet dû à la projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) de toutes les structures sur le plan du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.).'' explique Nicolas Labrosse, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de...) à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Glasgow (School of Physics and Astronomy).

"Cet effet est similaire aux trainées d'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur...) laissées dans le ciel. Si l'avion vole toujours à la même altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes...), sa trainée semble s'interrompre sur la ligne d'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie,...). Cela ne veut pas pour autant dire que l'avion s'est écrasé au sol.", précise Arturo López Ariste, chercheur CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) en Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés...) et Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes...) (Université de Toulouse).

"Ces protubérances-tornades peuvent être stables pendant plusieurs 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...) et mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), avant d'exploser et de provoquer des éjections de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution...) coronale dont les conséquences dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) terrestre sont connues au titre de la météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques tels que les nuages, les précipitations ou le vent dans le but de comprendre comment ils se forment et évoluent en fonction des...) spatiale", souligne Brigitte Schmieder. "Elles peuvent entrainer des perturbations dans les centrales électriques, les satellites (Satellite peut faire référence à :) et les réseaux de communications sur Terre".

Références

Le résultat de ces travaux a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il...) d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de cinq publications:
- B. Schmieder, M.Zapior, A. Lopez Ariste, P. Levens, N. Labrosse, R. Gravet, "Reconstruction of a helical prominence in 3D from IRIS spectra and images"; A&A, 606, A30 (2017)
- B. Schmieder, P. Mein, N. Mein, P. Levens, A. Lopez Ariste, N. Labrosse, L. Ofman, "H alpha Doppler shifts in a tornado in the solar corona"; A&A, 597, 109 (2017)
- P. Levens, B. Schmieder, N. Labrosse, A. Lopez Ariste, "Structure of prominence legs: plasma and magnetic fields"; ApJ, 818, 31 (2016)
- P. Levens, B. Schmieder, A. Lopez Ariste, N. Labrosse, K. Dalmasse, B. Gelly, "Magnetic field in atypical prominences: Bubble, tornado and eruption"; ApJ, 826, 164 (2016)
- P. Levens, N. Labrosse, B. Schmieder, A. Lopez Ariste, L. Fletcher, "Comparison between UV/EUV line parameters and magnetic field parameters in a quiescent prominence with tornadoes"; A&A, 607, A16 (2017)

L'équipe européenne comprend

- Nicolas Labrosse, SUPA, School of Physics and Astronomy, University of Glasgow, UK
- Dr Peter Levens, SUPA, School of Physics and Astronomy, University of Glasgow, UK
- Dr Arturo López Ariste, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université Toulouse II-Le Mirail, Université Toulouse III; pour...), CNRS, CNES, France
- Dr Brigitte Schmieder, LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le...) Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité (La cité (latin civitas) est un mot désignant, dans l’Antiquité avant la création des États, un groupe d’hommes sédentarisés libres...), Meudon, France
- Dr Maciej Zapiór, Astronomical Institute, Academy of Sciences of the Czech Republic, Ond?ejov, Czech Republic

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