L'activité solaire aujourd'hui

Le Soleil vu par SOHO Voici le Soleil tel qu'il est visible en ce moment. L'image ci-contre est celle du satellite SOHO (Solar and Heliospheric Observatory, exploité conjointement par l'ESA et la NASA). Avec (en principe) une nouvelle photo chaque jour, elle nous montre presque en direct les taches solaires, autour de la longueur d'onde 677 nm (donc dans le visible). Leur nombre est fonction de l'activité du Soleil car celle-ci n'est pas constante.

Les taches solaires sont la résultante d'une intense activité magnétique au sein de la zone de convection, si puissante qu'elle freine la convection et limite l'apport thermique à la surface du Soleil. Elles sont ainsi moins chaudes de 1 500 à 2 000 degrés que les régions voisines, ce qui suffit à expliquer pourquoi elles nous apparaissent, en contraste, bien plus sombres que le reste de l’étoile. Elle sont pourtant à une température proche de 3000 K. Si on pouvait les observer seules, on les verrait plus lumineuses que la pleine Lune. On remarque que les taches les plus grosses sont constituées d'une zone foncée au centre et d'une autre grise tout autour, la pénombre. La remontée à la surface du Soleil de plasma chaud est visible sous forme de granules d'environ 1.000 kilomètres de diamètre. Ce phénomène de convection peut être comparé à ce qu'on observe dans une casserole d'eau portée à ébullition.

Ces taches solaires ont une taille qui peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Leur durée de vie n'excède pas le temps mis par le Soleil pour effectuer une à deux rotations sur lui-même (il tourne sur lui-même en 27 jours). En suivant leur évolution pendant plusieurs jours sur la photo ci-contre, on les verra se déplacer de la gauche vers la droite.

 Historique de l'activité solaire
Deux siècles avant notre ère, les astronomes chinois avaient déjà remarqué l'existence des taches solaires, dont les plus grosses sont parfois visibles à l'oeil nu, à travers les nuages ou lorsque le Soleil est bas sur l'horizon. Ainsi, au début de l'an -165, l'un d'entre eux remarqua à l'intérieur du Soleil le symbole "wang" (roi). Entre cette époque et le moment où, en Europe, Galileo Galilei (1610), Johannes Fabricius, et Christoph Scheiner se mirent à pointer leurs lunettes en direction du Soleil et y observèrent des tâches, ce ne sont pas moins de 157 récits d'observations de tâches solaires qui nous sont parvenus d'Asie, principalement de Chine, mais également du Japon en l'an 851, puis de Corée à partir de 1151 ou encore du Vietnam à partir de 1276. Sur la même période, soit environ 18 siècles, moins d'une dizaine d'observations du même type ont été rapportées en Europe.

En 1826, un modeste astronome amateur, H. Schwabe, commença un relevé systématique du nombre de taches solaires dans l’espoir de découvrir une nouvelle planète lors de son passage sur le disque, à l'image des transits de Mercure et Vénus. Ce programme ne donna pas le résultat escompté, mais Schwabe constata que le nombre de taches suivait des variations cycliques avec une durée moyenne d’environ 11 ans. Il découvrit ainsi le cycle de l’activité solaire.
A la même époque l'astronome suisse Rudolph Wolf parvint à reconstituer les cycles solaires depuis 1750.

On sait aujourd'hui que si le cycle moyen est de 11 ans, les courbes oscillent entre 9 et 14 ans (cycles 2 et 4).

Au début d'un cycle solaire, les taches apparaissent de préférence aux latitudes élevées (vers 40°) puis tout au long du cycle, les taches vont se rapprocher de l'équateur jusqu'au début du cycle suivant.

cycles solaires de 1749 à aujourd'hui

Comme le montre la courbe ci-dessous, représentant l'évolution au cours du temps du nombre mensuel de taches solaires (International Sunspot Number), 2008 était une année plutôt pauvre en nombre de taches car elle correspondait à la fin du cycle 23 du Soleil et au minimum de l'activité solaire. Cependant l'observation du Soleil devrait prochainement redevenir de plus en plus intéressante. En effet, le 4 janvier 2008, le satellite SOHO a observé une tache solaire sur l’hémisphère nord dont la polarité est inversée par rapport aux taches examinées ces dernières années. Ce changement de polarité indique qu’un nouveau cycle solaire a commencé, et donc que le minimum est bien derrière nous.

cycles solaires 22 et 23 Le nouveau cycle appelé « cycle 24 » a donc officiellement commencé le vendredi 4 janvier 2008 lorsque la tache solaire a été catalogué par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Cette nouvelle période solaire va évoluer avec une recrudescence progressive de taches et de tempêtes solaires qui connaîtront un maximum vers 2013, avant de diminuer à nouveau vers un prochain minimum.

Le minimum d'activité solaire que nous venons vivre est le plus bas qui ai été enregistré depuis 1913. En effet le cycle en cours a eu bien du mal à démarrer. En 2008 les astronomes ont commencé à s'inquiéter d'un retard de deux ans dans l'apparition des taches. Depuis quelques mois le cycle semble enfin installé, comme en témoignent de récentes belles séries de taches, mais certains scientifiques pensent que les taches pourraient bien disparaître pendant plusieurs décennies comme cela s'est déjà produit par le passé.

Ce ne serait pas la première fois, car de 1645 à 1715, on n’a observé aucune tache sur le Soleil. Curieusement, cette absence d’activité de notre étoile a coïncidé avec une période de grand froid sur la Terre. Baptisée le minimum de Maunder, cette interruption du cycle solaire semble bien corrélée à ce que les climatologues appellent le Petit Âge glaciaire. Sous Louis XIV, la Seine gèle à plusieurs reprises en hiver et on est obligé, à Paris, de débiter le vin des tonneaux à la hache. L'hiver 1709 est particulièrement glacial en France, avec des températures de -30°C à Paris, -20°C à Bordeaux.

Il est possible de reconstituer l'activité magnétique solaire passée (liée à l'éclairement) en étudiant l'abondance sur Terre de certains isotopes (carbone 14, béryllium 10 et chlore 36), les cosmonucléides, qui se forment par interaction du rayonnement cosmique ( flux de particules issues de l'espace) avec les molécules de l'atmosphère. Le renforcement de l'activité solaire se traduit par un vent très puissant qui tend à détourner les rayons cosmiques de notre planète, et donc à affaiblir la production de cosmonucléides. Ainsi l'analyse spectrale de la courbe du carbone 14 a permis de mettre en évidence d'autres périodicités dans l'activité solaire, en particulier celle de cycles d'environ 200 ans et 2300 ans. Toute ces études montrent que les minima d'éclairement sont nombreux et que le Soleil a passé une partie importante des derniers millénaires en phase calme, avec probablement un éclairement plus faible.

Pour le dernier millénaire, il semble que les fluctuations solaires soient à l'origine de changements climatiques importants tels l'optimum médiéval (période plus chaude centrée sur le XIIe siècle) ou le petit âge glaciaire (période de froid qui a touché l'Europe entre environ 1550 et 1850) . Deux périodes de quasi absence de taches solaires (minimum de Spörer de 1400 à 1510 et minimum de Maunder de 1645 à 1715) seraient ainsi associées au petit âge glaciaire. L'optimum médiéval et le réchauffement récent correspondent par ailleurs à deux minimum du radiocarbone tandis que la période du petit âge glaciaire coïncide avec un maximum. Les minima prolongés d'activité solaire semblent correspondre à des périodes d'avances glaciaires et de refroidissement climatique.

Variation de la concentration en Carbone 14 au cours des siècles

 L'activité solaire à venir ?
Selon les déclarations faites par certains physiciens solaires américains lors du récent congrès annuel de la Solar Physics Division of the American Astronomical Society, le cycle de taches solaires pourrait s’interrompre pendant quelques dizaines d’années. Ainsi, Frank Hill, l’un des membres les plus importants du National Solar Observatory (NSO), vient d’annoncer que lui et plusieurs de ses collègues prévoient une baisse importante du nombre de taches solaires au cours du prochain cycle solaire. Il pourrait même ne plus y en avoir du tout pour une période de plusieurs dizaines d’années.

Pourtant le Soleil est bien actif actuellement, comme l’ont montré les impressionnantes images d’une éruption solaire prise récemment par SDO, et comme le montre peut-être en ce moment la multitude de taches visibles sur la photo du Soleil en haut de cette page. Alors sur quelles observations les chercheurs se basent-ils pour prévoir une baisse du nombre des taches solaires, voire une suppression temporaire de celles-ci d’ici plusieurs années ? Il existe trois indices concordants !


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