Sans lui, vous ne liriez pas ce dossier en ce moment. Il a permis l’apparition de la vie sur Terre. Il nous éclaire et nous chauffe. Mais le Soleil, étoile la plus proche de la Terre, est aussi une gigantesque boule de gaz très capricieuse. Mettez vos lunettes et suivez la lumière !
C’est quoi le Soleil ?
Le Soleil est une étoile. Il est notre étoile, au centre de notre Système solaire. Son diamètre, 1,4 million de km, est environ 110 fois plus grand que celui de la Terre. Et le Soleil représente à lui seul 99,9% de toute la masse du Système solaire.
- Fusion nucléaire
Le Soleil est une énorme boule composée de gaz, hydrogène principalement et hélium. On peut le comparer à un énorme réacteur à fusion nucléaire dont le carburant est l’hydrogène. Au cœur du Soleil, en raison de la gravité qui attire en son centre toute la matière, la pression et la température (15 millions de degrés) sont tellement fortes qu’elles provoquent la fusion des atomes d’hydrogène. Ils s’entrechoquent violemment et fusionnent, se transformant en hélium et libérant au passage de l’énergie. Chaque seconde, le Soleil brûle 620 millions de tonnes d’hydrogène.
L’énergie ainsi produite dans le noyau met ensuite 1 million d’années pour rejoindre la surface où elle s’évacue sous forme de rayonnements.
- Des couches plus ou moins chaudes
Le Soleil se compose de couches superposées. Entourant le noyau, la zone radiative évacue la chaleur vers l’extérieur. Son rayon représente 70% celui de l’astre entier.
Puis vient la zone convective, animée en permanence de gigantesques mouvements de gaz. Enfin, la surface, 400 km d’épaisseur, est appelée photosphère. C’est de là que proviennent les rayonnements. Au fur et à mesure que l’on s’éloigne du cœur, la température et la pression diminuent. En surface, le thermomètre n’indique « plus que » 5 800 °C.
Le Soleil est également entouré d’une atmosphère divisée en 2 couches : la partie la plus proche de la surface, la chromosphère et la couronne solaire qui s’étend sur 10 millions de kilomètres, en se diluant peu à peu dans l’espace. Fait étrange : au niveau de la couronne solaire, la température regrimpe en flèche pour atteindre 2 000 000°C. Cette propriété est encore mal comprise des scientifiques.
- Vie et mort du Soleil
Le Soleil brûle l’hydrogène dont il est fait depuis qu’il s’est formé il y a 4,6 milliards d’années. 50% « du carburant » a aujourd’hui été utilisé : le Soleil est donc à la moitié de sa vie.
La fin de notre étoile devrait être assez spectaculaire : elle va gonfler et devenir une géante rouge. Elle fera alors 250 fois sa taille actuelle, englobant Mercure, Vénus et la Terre. Puis quand l’hydrogène sera épuisé, elle s’effondrera sur elle-même sous l’effet de la gravitation, et refroidira très lentement. Le Soleil deviendra peu à peu un résidu d’étoile appellé une naine blanche.
- Des rayons de toutes les couleurs
Comme toutes les étoiles, le Soleil émet de la lumière. Ou plutôt des lumières, des ondes électromagnétiques de longueurs d’ondes différentes, correspondant à des énergies différentes : ondes radio, lumière infrarouge, ultraviolet, rayons X, rayons gamma… Et bien-sûr la lumière blanche, visible, perceptible par nos yeux.
- Une étoile capricieuse
Le Soleil émet aussi en permanence de la matière, des particules chargées que l’on appelle le vent solaire. Et parfois, il crache de véritables tempêtes solaires accompagnées d’éruptions de matière qui se répand à des centaines de milliers de km. Ces manifestations suivent un cycle régulier. L’activité solaire connaît un pic tous les 11 ans. En 2024, le Soleil a atteint le point culminant de son 25e cycle.
L’étoile mystérieuse
C’est la seule étoile que les astronomes observent de jour ! Scruté et étudié depuis des millénaires, le Soleil garde encore quelques mystères.
- Un astre utilisé depuis la nuit des temps…
L’humanité a toujours vécu avec le Soleil, qui a permis l’apparition et le développement de la vie. On trouve des représentations du Soleil dès la préhistoire (vers 15 000 ans av JC). Il a été et est toujours un objet de culte, comme dans les civilisations égyptienne, indienne ou inca.
Le Soleil est aussi un moyen ancestral de mesurer le temps qui passe. Les 365 jours de notre calendrier correspondent au temps que met la Terre pour faire le tour du Soleil. Les 24 heures de nos journées correspondent à la course du Soleil dans notre ciel (même si l’on est bien d’accord : c’est la Terre qui se déplace autour du Soleil et non l’inverse !).
- … étudié dès l’Antiquité…
Le Soleil, étudié dès l’Antiquité, s’est dévoilé au fil des siècles et des progrès technologiques. Au 17e siècle, Galilée découvre avec sa lunette astronomique que sa surface n’est pas lisse. Au siècle suivant, on comprend mieux son atmosphère. Puis au 20e siècle, les progrès dans la physique de l’atome renseignent sur les réactions nucléaires au cœur du Soleil.
Aujourd’hui encore le Soleil est étudié, notamment depuis l’espace. On compte plus d’une vingtaine de missions spatiales dédiées au Soleil depuis les années 1960. En voici quelques-unes :
- Cluster : sonde européenne dédiée à l’étude des interactions du vent solaire avec le champ magnétique terrestre
- SOHO : un observatoire solaire spatial (NASA-ESA) lancé en 1995 pour étudier la structure du Soleil et de sa couronne
- Picard, micro satellite scientifique développé par le CNES. Il a pris plus d’un million d’images entre 2010 et 2014.
- Lancée en 2018, la sonde américaine Parker Solar Probe va s’approcher du Soleil en 2025 à moins de 6 millions de km (oui, c’est très proche !), pour prélever des particules de vent solaire
- Solar Orbiter, satellite européen lancée en 2020, étudie les processus à l’origine du vent solaire et du champ magnétique.
- … et pourtant encore mystérieux
Le Soleil garde encore quelques mystères. Pourquoi, par exemple, sa couronne solaire est-elle si chaude ? Et même si l’on sait que le cycle régulier de son activité est lié à son champ magnétique, certains mécanismes restent mystérieux.
Les scientifiques attendent donc beaucoup des données récoltées par les missions actuelles et futures, comme Solar Orbiter et Parker Solar Probe.
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[Vidéo] Série « En vacances dans le Système Solaire : #2 Croisière au Soleil »
Quizz
En période de forte activité du Soleil, des tâches noires apparaissent à sa surface. Elles peuvent atteindre plusieurs centaines de milliers de km de diamètre. A quoi correspondent-elles ?
A - Des trous noirs
B - Des formations carbonées solides
C - Des zones traversées de champs magnétique
D - Des satellites qui s’y sont écrasés
C : Les tâches solaires, qui apparaissent et disparaissent de manière régulière, sont des zones traversées par des champs magnétiques. La température y est moins élevée (4 000°C) que sur le reste de la surface (5 800°C) : elles apparaissent noires.
