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D’où vient l’énergie du Soleil ?

Dossier - 10 questions essentielles sur l'Univers
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Pourquoi la nuit est-elle noire ? Que se passera-t-il quand le Soleil va mourir ? Pourquoi dit-on que nous sommes des poussières d’étoiles ? Pourquoi les planètes sont-elles rondes ? Un trou noir risque-t-il un jour de nous aspirer ? Découvrez les réponses de l'astrophysicien Jean-Pierre Luminet à 10 questions essentielles sur l'Univers.

  
Dossiers10 questions essentielles sur l'Univers
 

Le Soleil est une sphère de gaz composée principalement d'hydrogène. Au centre, la température est très élevée, 15 millions de degrés. Si, en moyenne, le Soleil est à peine deux fois plus dense que l'eau, son noyau est dix fois plus dense que le plomb.

Dans de telles conditions, le cœur du Soleil est un colossal réacteur nucléaire, dans lequel les noyaux d'hydrogène fusionnent en une réaction en chaîne continue produisant des noyaux d'hélium, ce qui entraîne une légère perte de masse. Celle-ci se convertit en énergie - moitié sous forme de lumière, moitié sous forme de particules appelées neutrinos.

Le soleil est donc en perpétuelle activité. Il abrite en son cœur une réaction thermonucléaire qui dégage de la lumière et un vent solaire qui vient ensuite frapper notre planète. Parfois, il est le théâtre de puissantes éruptions. Le télescope à rayon X nuSTAR a pu capturer une des plus puissantes de 2014 (voir la vidéo ci-dessous).

© Nasa

Chaque seconde, notre étoile transforme ainsi 4 millions de tonnes de sa masse en énergie radiative, laquelle doit traverser les couches du Soleil pour parvenir à la surface et devenir lumière. Une zone de la surface solaire grande comme un timbre postal a l'éclat de 1 500 000 bougies...

Ce processus permet à notre étoile de briller depuis 4,5 milliards d'années, et nous ne devons pas craindre qu'elle épuise son combustible dans un avenir proche : ses réserves devraient lui permettre de briller pendant encore 4 à 5 milliards d'années. 

© NASA/SDO

La lumière libérée au centre du Soleil met au moins 100 000 ans pour franchir les 700 000 km qui la séparent de la surface, car la lumière interagit sans cesse avec les particules chargées - protons, électrons - de l'intérieur solaire. A partir de là, elle ne met plus que 8 mn et 20 secondes pour atteindre la Terre. En revanche, les neutrinos, dont la propriété caractéristique est d'être insensibles aux forces électromagnétiques, traversent le Soleil en un peu plus de deux secondes. Un détecteur de neutrinos solaires « voit » donc directement le cœur du Soleil et en quasi-instantané.   

Vue d'artiste du champ magnétique solaire © Werner Heil - Domaine public

Par ailleurs, l'intérieur du Soleil est en agitation constante : des bulles de gaz naissent à 200 000 km de profondeur et remontent à la surface ; quand elles éclatent, c'est comme si l'on écoutait la sortie de tuyaux d'orgue. Notre étoile résonne comme un instrument de musique mais dans un registre extrêmement grave, inaudible à l'oreille humaine car sa vibration principale ne se répète que toutes les 5 minutes. Analyser la « musique du Soleil » revient à déchiffrer une partition très compliquée comportant des millions de notes. Pour cela, il faut surveiller le Soleil en continu. La sismologie solaire, qui étudie les vibrations du Soleil, est une discipline en plein essor. Elle permet de mieux connaître l'intérieur du Soleil, tandis que sa lumière ne nous donne à voir que sa surface...