Pourquoi l'atmosphère du Soleil est-elle beaucoup (beaucoup) plus chaude que sa surface ?

Publié par Adrien le 29/11/2023 à 06:00
Auteur: Hannah Schunker, David Pontin, University of Newcastle
Source: The Conversation sous licence Creative Commons
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La température à la surface du soleil est d'environ 6 000 °C, alors que son atmosphère atteint le million de degrés ! On aurait tendance à imaginer, comme sur Terre, que l'on perd de la chaleur en montant dans l'atmosphère. Comment expliquer ce paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un...) ?

Beaucoup de scientifiques étudient cette question. Si la réponse n'est pas encore tranchée, plusieurs hypothèses existent sur l'origine de l'énergie qui chauffe l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) du Soleil, et cela pourrait à voir avec le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) due notre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...).


Représentation du champ magnétique du Soleil.
Shutterstock

La température du Soleil

La chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) est créée au centre même du Soleil, en son cœur, où la température atteint 15 millions de degrés Celsius. Et comme lorsqu'on s'éloigne d'un feu de camp, la température diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne du noyau.

La température de la surface du Soleil est d'environ 6 000 °C, ce qui signifie qu'elle est beaucoup plus froide que le noyau. De plus, le refroidissement se poursuit sur une courte distance au-dessus de la surface.

Mais plus haut, dans l'atmosphère, la température grimpe soudainement à plus d'un million de degrés ! Il doit donc y avoir quelque chose qui chauffe l'atmosphère du Soleil. Mais il est difficile de savoir de quoi il s'agit.

Le champ magnétique du Soleil

L'hypothèse la plus répandue parmi les experts est que le champ magnétique de notre étoile fait remonter l'énergie de l'intérieur du Soleil à travers sa surface et dans son atmosphère.

Comme la Terre, le Soleil possède un champ magnétique. Imaginons le champ magnétique comme étant des lignes invisibles reliant les pôles nord et sud d'une étoile ou d'une planète.

Nous ne pouvons pas voir les champs magnétiques, mais nous savons qu'ils existent parce que nous avons des objets qui y réagissent. Par exemple, une aiguille de boussole sur Terre pointera toujours vers le pôle Nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus...) parce qu'elle s'aligne sur le champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe –...).


Ici, vous pouvez voir comment le champ magnétique terrestre s'étend dans l'espace et revient en boucle. L'extrémité rouge est le pôle magnétique nord et l'extrémité blanche est le pôle sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement...).
Shutterstock

Le Soleil possède un pôle Nord et un pôle Sud mais son champ magnétique se comporte différemment de celui de la Terre et semble beaucoup plus désordonné. À la surface du Soleil, les lignes du champ magnétique ressemblent à de nombreuses boucles qui s'élèvent de la surface vers l'atmosphère, et ces boucles changent en permanence.

Si les boucles se touchent, elles peuvent provoquer des explosions soudaines d'énormes quantités d'énergie qui réchauffent l'atmosphère. Nous savons également que des ondes se déplacent le long des lignes de champ magnétique et apportent de l'énergie. Pourraient-elles être responsables du réchauffement de l'atmosphère ?

S'agit-il d'une combinaison d'ondes et d'explosions, ou de toute autre chose ? Pouvoir mesurer le champ magnétique du Soleil nous aiderait vraiment à comprendre ce qui se passe.


Voici à quoi pourraient ressembler les lignes du champ magnétique du Soleil si nous pouvions les voir remonter de sa surface.
NASA

Mesurer le champ magnétique

Les champs magnétiques sont invisibles, mais nous pouvons les mesurer, car ils modifient légèrement la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) provenant du Soleil. Sa surface est très brillante, il est donc facile de voir les changements dans sa lumière provenant et de mesurer le champ magnétique à cet endroit.

Mais l'atmosphère du Soleil est si chaude que la lumière n'y est plus visible. Elle produit plutôt des rayons X, un type de lumière que nous ne pouvons pas voir. Même si nous utilisons des télescopes à rayons X spéciaux, les rayons X provenant de l'atmosphère du Soleil sont trop faibles pour que nous puissions déterminer à quoi ressemble le champ magnétique dans l'atmosphère.

La bonne nouvelle, c'est qu'une sonde, Parker Solar Probe de la NASA, est actuellement en orbite près du Soleil (mais pas trop près) et traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) le champ magnétique pour le mesurer. Nous devrions recevoir de nombreuses informations passionnantes au cours des années à venir.

Ces mesures du champ magnétique nous permettront de mieux comprendre ce qui rend l'atmosphère du Soleil et d'autres étoiles beaucoup plus chaude que leur surface.


La sonde Solar Parker Probe de la NASA est à peu près de la taille d'une voiture.
NASA
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