Depuis la Terre, à environ 149 millions de kilomètres, le Soleil apparaît comme un « disque » radieux et lumineux suspendu dans le ciel. Mais sous sa surface radiante, il se déplace constamment, soumis à des courants turbulents, des champs magnétiques tortueux et une énergie explosive qui modifient continuellement son comportement de surface.
L'observation de l'activité à la surface du Soleil revêt une importance scientifique majeure. Elle améliore non seulement notre compréhension de la dynamique solaire, mais joue également un rôle essentiel dans la prévision et l'atténuation des catastrophes météorologiques spatiales, la protection des engins spatiaux et le soutien à la recherche à long terme sur les changements climatiques de la Terre.
Dans cet article, nous nous pencherons sur une image haute résolution de la tache solaire AR4079, prise par un utilisateur du système de caméra ToupTek. Grâce à cette image, nous explorerons les caractéristiques de la photosphère solaire, notamment les taches solaires , les filaments de pénombre et les granules, afin de comprendre comment ces phénomènes solaires influencent notre vie quotidienne sur Terre.
Image : Le 3 mai, l'observatoire astronomique de Shenzhen (SZAO/Delai) a capturé la tache solaire de la région active AR4079 à l'aide d'un télescope RCOS de 0,51 mètre et d'une caméra industrielle à haute fréquence d'images ToupTek IUA1700KMB (210 ips à une résolution de 1600 × 1100).
La structure en couches du Soleil
Commençons par examiner la structure en couches du Soleil.
Le Soleil est structuré en couches de l'intérieur vers l'extérieur : le noyau, la zone radiative, la zone convective, la photosphère, la chromosphère et la couronne. Chaque couche joue un rôle unique dans la production, le transport et la libération de l'énergie dans l'espace sous forme de chaleur, de lumière et de particules de haute énergie. La compréhension de ces couches permet aux scientifiques de comprendre l'impact de l'activité solaire sur notre planète, des tempêtes géomagnétiques aux fluctuations des systèmes de communication et d'alimentation par satellite.
Au centre, le noyau est la source de l'énergie du Soleil, atteignant des températures d'environ 15 millions de degrés Celsius , où les noyaux d'hydrogène subissent une fusion nucléaire pour libérer de l'énergie.
Cette énergie est d'abord transportée vers l'extérieur par rayonnement dans la zone radiative, puis transportée par convection dans la zone convective jusqu'à la surface.
Image : Couches du Soleil. Crédit : NASA
La photosphère est la couche où la lumière solaire visible est émise et où nous observons des phénomènes tels que les taches solaires et la granulation.
Au-dessus se trouvent la chromosphère et la couronne, les couches extérieures de l'atmosphère du Soleil, où se produisent souvent des activités intenses telles que des éruptions solaires et des éjections de masse coronale (CME).
Taches solaires : régions magnétiquement actives
Les taches solaires sont des zones relativement sombres sur la photosphère du Soleil, étroitement liées à l'activité complexe du champ magnétique du Soleil.
Comme l'équateur du Soleil tourne plus vite que ses pôles, les lignes de champ magnétique s'étirent, se tordent et s'entremêlent au fil du temps. Ces champs magnétiques enchevêtrés créent des zones d'intense activité magnétique à l'intérieur du Soleil.
Lorsque les tubes de flux magnétique émergent de ces régions en raison de la flottabilité, ils s'élèvent à travers la zone convective et percent la photosphère, créant des taches solaires.
À l'intérieur de ces tubes, le champ magnétique intense supprime le transfert de chaleur par convection, provoquant une baisse de température par rapport à la zone environnante. De ce fait, les taches solaires apparaissent plus sombres en lumière visible, ce qui est perçu comme un marqueur visible d'une activité magnétique intense et un signal d'alarme annonçant d'éventuelles tempêtes solaires susceptibles de perturber les communications, les satellites et les systèmes énergétiques terrestres.
Image : Localisation des taches solaires. Crédit : SpaceWeatherLive
Filaments pénombreux : traces de magnétisme torsadé
Autour du noyau sombre d'une tache solaire se trouve la pénombre , caractérisée par une alternance de structures filamenteuses claires et sombres. Ces filaments pénombraux apparaissent lorsque les lignes de champ magnétique passent d'une orientation verticale à une orientation inclinée.
On trouve également dans la pénombre des grains pénombraux brillants, de petits points formés par des poches localisées de plasma montant et descendant, appelées convection à petite échelle. Ces grains se déplacent souvent vers le centre de la tache solaire le long des filaments, révélant ainsi l'interaction des forces magnétiques avec les flux de plasma à l'intérieur et autour des taches solaires.
Image : Solar WL AR4079. Crédit : Observatoire astronomique de Shenzhen (SZAO/Delai)
Granules : la surface bouillante du soleil
Outre les taches solaires, la photosphère est également recouverte de granules , des plaques cellulaires brillantes évoquant une surface en nid d'abeilles bouillonnante. Ces granulations sont des cellules de convection, formées lorsque des gaz chauds s'élèvent de la zone convective, refroidissent à la surface, puis redescendent.
Chaque granule mesure environ 1 000 kilomètres de diamètre et a une durée de vie d'environ 8 à 20 minutes. Ils bouillonnent et évoluent constamment, comme une casserole d'eau bouillante à la surface du Soleil.
Image : Simulation dynamique de la granulation solaire. Source : Internet
Les granules montrent non seulement comment le plasma chaud monte et refroidit, mais aident également les scientifiques à cartographier le champ magnétique du Soleil, ce qui est essentiel pour prévoir la météo spatiale et protéger la technologie terrestre des perturbations solaires.
Pourquoi est-ce important ?
Des taches solaires et des filaments de pénombre à la granulation en constante évolution, chaque caractéristique solaire joue un rôle dans la météo spatiale. Sa dynamique peut interagir avec les signaux GPS, affecter les trajectoires des satellites, surcharger les réseaux électriques et même influencer les tendances climatiques à long terme. Ces facteurs rendent l'observation solaire plus cruciale que jamais.