Cycle solaire - Définition et Explications

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 (Le terme d'activité peut désigner une profession.) solaire est réglée par un cycle d'une période moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble 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...) 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 magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) 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 (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) (K.D. Wood) donne pour raison de ce cycle les " marées " solaires provoquées par les planètes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...), principalement Vénus, Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), Mars et Jupiter ; la période de révolution (La période de révolution, est le temps mis par un astre pour accomplir sa trajectoire, ou...) 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...) corpusculaire
  • du rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique...)

Les taches solaires

Une tache solaire
Une tache solaire

Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence,...) 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...). Elles apparaissent dans la photosphère (La photosphère est la couche de gaz qui constitue la surface visible du Soleil.) 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 (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique. Leur plus grande dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) 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...), les taches apparaissent de préférence à haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre...) 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...) 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...) 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...). 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...) de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres...) à l'aide d'une simple paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) de jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à...).

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...) 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...) avec des moyens modernes n'a que quelques cycles dans ses bases de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...).

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

La radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie traitant de l'observation du ciel dans le...) est née avec le radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...), en 1942 pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) Guerre mondiale. Les ondes radioélectriques émises par le Soleil proviennent de la chromosphère (La chromosphère est la couche de gaz de couleur rose, transparente pour la lumière visible, qui...), là où la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) est entièrement ionisée (plasma) et de la couronne. La fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) de l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) émise dépend de Ne, la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) 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...) 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...) 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 radioélectriques ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques...). 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 (L’ionosphère est une région de l'atmosphère située entre la mésosphère et la...). 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...) des couches hautes de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) 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 (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance...), 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...) 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...) 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 (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) du calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été...) 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...) d’une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) dans le cycle de 28 ans d'une échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) 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...), 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 (Un calendrier perpétuel indique le jour de la semaine pour n'importe quelle date, quelle que soit...) 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...) 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.

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