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Le retard des taches solaires : enfin une explication ?

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Le Soleil est en retard sur son cycle de taches solaires. Bien qu'il soit en partie prédit par certains modèles, son importance commençait à rendre les astrophysiciens perplexes. Certains d'entre eux pensent connaître la raison du phénomène. Ils proposent une hypothèse soutenue par les observations de la sismologie solaire.

Ce graphique montre le nombre de taches solaires observées ces dernières années et prédites pour le futur proche. La courbe centrale donne une moyenne et les autres encadrent les fluctuations possibles les plus probables. Crédit : Nasa

On présente souvent Galilée comme le découvreur des taches solaire mais il semble clair aujourd'hui que, tout comme pour les premières observations de la Lune avec une lunette astronomique, ce soit Thomas Harriot qui l'ait précédé. En fait, il semble que les observations de taches à la surface du Soleil soient fort anciennes car aussi bien dans des textes de l'antiquité grecque que dans d'autres d'origine chinoises et japonaises, datant de plus de mille ans, on trouve des traces probables d'observations de ce phénomène.

Depuis Galilée, les astronomes ont compilé les observations des taches solaires et c'est ainsi qu'un cycle de 11 ans a été déterminé pour la première fois par l'astronome amateur allemand Heinrich Schwabe vers 1843.

Sur cette image de la surface du Soleil, le disque en bas à gauche donne une comparaison de la taille des taches solaires avec celle de la Terre. Crédit : Nasa

On comprend mieux aujourd'hui la nature des taches solaires, leurs connexions avec la convection du plasma solaire et la magnétohydrodynamique qui s'y développe. On distingue par exemple très clairement les taches solaires lorsqu'on réalise un magnétogramme du Soleil. Les taches sont en effet des zones plus froides où la convection est inhibée par un fort champ magnétique.

Un tube de flux magnétique intense relie ces deux zones et c'est pour cela que les taches sont associées par paires. Comme elles sont plus froides, elles rayonnent moins et apparaissent donc plus sombres dans le domaine optique. Leur taille dépasse facilement celle de la Terre et elles ne durent que deux semaines en moyenne.

Un schéma de la structure interne du Soleil prédit par la théorie de la structure stellaire et vérifiée par la sismologie solaire. En noir, la propagation de rayons associés aux ondes sismiques p et g. Crédit : Nasa

Des modèles de l'intérieur du Soleil ainsi que de son atmosphère existent depuis des décennies et ils deviennent de plus en plus complexes et précis grâce aux ordinateurs, aux observations de Soho et surtout de l'héliosismologie.

Tout comme la Terre, le Soleil est parcouru d'ondes sismiques qui se manifestent en surface par des modes de vibrations complexes. De la même manière que les ondes sismiques ne sont pas les mêmes selon la forme et la composition minéralogique des couches internes de la Terre, les modes de vibrations du Soleil contiennent des renseignements précieux sur la constitution et les mouvements internes de notre étoile.

Il suffit de mesurer par effet Doppler les mouvements d'oscillations de la surface du Soleil pour réaliser une véritable sismologie solaire et en apprendre beaucoup sur notre astre favori.

Le 22 juin 2009, la surface du Soleil dans le visible ne montre que deux timides taches solaires. Crédit : Nasa

La réponse dans les jets streams

Or, alors qu'il venait de terminer son dernier cycle solaire, avec un minimum de tache, le Soleil tardait à reprendre son activité. Certains astrophysiciens avaient bien prévu un retard d'un an pour la réapparition des premières taches solaires mais leur absence se prolongeait au-delà de la durée prévue.

Fallait-il en conclure que débute un autre minimum solaire comme celui de Maunder ? Mentionné une première fois en 1890 par E. W. Maunder, cet événement correspond à un minimum marqué du nombre de taches solaires entre 1645 et 1715, curieusement concomitant avec un refroidissement de la Terre. Le champ magnétique du Soleil ne montrant pas de signe d'affaiblissement, cette hypothèse était peu probable.

Toujours le 22 juin 2009, un magnétogramme montre plus clairement la présence de quelques rares taches solaires. Crédit : Nasa

Rachel Howe et Frank Hill, deux astrophysiciens américains spécialistes de l'héliosismologie et membres du National Solar Observatory (NSO) à Tucson (Arizona), viennent de proposer une autre explication lors d'une conférence à Boulder (Colorado).

Selon les études qu'ils ont conduites, tous les 11 ans des jet streams analogues à ceux existant sur Terre mais se propageant à des milliers de kilomètres à l'intérieur du Soleil, prennent naissance aux pôles. Lorsqu'ils atteignent la latitude critique de 22° les taches solaires recommenceraient à apparaître.

Or, à l'aide des réseaux d'observation sismologique du Soleil, les deux chercheurs ont découvert que l'un de ces jets streams migrait plus lentement que d'habitude depuis les pôles et son arrivée à la latitude critique semble coïncider avec un début de reprise de l'activité solaire qui devrait être plus marquée dans les mois et les années à venir.

Si le modèle des chercheurs se confirme bien, il devrait aider puissamment à améliorer les prédictions concernant la météorologie solaire et les risques qu'elle fait courir sur les satellites terrestres, avec, par exemple, les électrons tueurs.

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