Héliosphère - Définition

Introduction

Schéma simplifié de l'héliosphère.

L'héliosphère est une zone en forme de bulle allongée dans l'espace, engendrée par les vents solaires. Sa limite est l'héliopause, qui délimite la zone d'influence des vents solaires, lorsqu'ils rencontrent le milieu interstellaire.

Le vent solaire est, en fait, la projection de particules atomiques (essentiellement protons et électrons) par la haute atmosphère de notre étoile, le Soleil. Ce plasma impose une pression (une sorte de souffle) vers l'extérieur du système solaire et repousse le flux de particules similaires mais provenant de l'espace lointain.

La forme de la bulle ainsi produite n'est que très approximativement sphérique et reste sujette à controverses scientifiques, mais les éléments principaux en sont relativement bien définis :

• une forme allongée produite par le déplacement du Soleil,
• une forme spiralée produite par la rotation du Soleil,
• diverses déformations provenant de l'influence des champs magnétiques solaires et planétaires qui influencent fortement la trajectoire des particules chargées qui constituent le vent solaire.

En particulier, il est considéré comme très probable que la limite de l'héliosphère, l'héliopause, est très fluctuante et largement influençable par des facteurs internes comme externes (les éruptions solaires, par exemple).

Structure

L'héliosphère est en fait une gigantesque bulle de gaz dont la forme et la dimension varient selon la rotation, le déplacement, l'activité et le champ magnétique du Soleil. Ainsi, la rotation du Soleil crée la forme spiralée de l'héliosphère et le déplacement du Soleil sur lui-même crée la forme allongée de l'héliosphère.

Les gaz qui la composent sont en plus grande partie de l'hélium et de l'hydrogène. Cette bulle se trouve au centre de la galaxie et est constamment compressée par les vents solaires, d'autres astres et des nuages de gaz de ces astres. Comme toutes autres formes d'énergie, ces vents solaires ont des limites, et ces limites forment l'héliosphère. Celle-ci apparait lorsque la poussée des vents solaires ne réussit plus à repousser la bulle de gaz. Cette délimitation se nomme l'héliopause.

Choc terminal

Un exemple de choc terminal produit par un écoulement dans un évier.

Le choc terminal est le point de l'héliosphère où la vitesse du vent solaire diminue en deçà de la vitesse du son (par rapport à l'étoile et dans le milieu interstellaire) dû à l'interaction avec le milieu interstellaire Ceci entraîne une compression, un réchauffement et un changement dans le champ magnétique.

Pour le système solaire, le choc terminal est évalué à une distance de 75 à 90 unités astronomiques du Soleil.

En 2007, la sonde Voyager 2 a passé le choc terminal du Soleil.. En fait, elle aurait passé cinq fois le choc terminal puisque les frontières de ce dernier varient selon l'activité solaire.

Le choc se produit au moment où les particules du vent solaire passent d'environ 400 km/s à la vitesse du son (environ 100 km/s dans le milieu interstellaire, bien que la valeur soit fluctuante), créant une onde de choc.

En s'éloignant du Soleil, le choc terminal est suivi de l'héliopause, où les particules du vent solaire sont arrêtées par le milieu interstellaire. Vient ensuite l'onde de choc magnétique, marquant les limites de la magnétosphère solaire.

L'héliopause

L'héliopause et l'héliosphère sont deux choses bien différentes. L'héliopause est la limite où le vent solaire rencontre le milieu interstellaire. Cette limite n'est pas bien connue, car elle est très difficile à observer, probablement dû au fait que l'héliopause n'est jamais constante. La vitesse des vents solaires change à tout moment et cela rend l'héliopause instable.

L'héliogaine

L'héliogaine est en faite formée de particules émises par le soleil qui entrent en collision avec des particules interstellaires. Ces particules s'accumulent autour de l'héliopause et créent une onde de choc. L'héliogaine est situé encore plus loin que le choc terminal, c'est dans cette région que les vents solaires sont ralentis et comprimés. Cela peut équivaloir a une distance d'environ 80 à 100 UA au plus près. L'héliogaine a une épaisseur moyenne d'environ 10 à 100 UA. On peut facilement reproduire l'héliogaine dans un lavabo, lorsque la pellicule d'eau autour du point de chute s'étend trop, elle n'exerce plus assez de pression et forme un bourrelet.