Nous avons un mystère entre nos mains. Le soleil a une atmosphère mince mais étendue appelée la couronne. Et cette couronne a une température de quelques million Kelvin.
Comment la couronne a-t-elle une température aussi élevée que la surface?
Comme je l'ai dit, un mystère.
One Corona, Hot, Please
Aussi étrange que cela soit, vous ne sentiriez pas la chaleur de la couronne si vous deviez nager à travers. Ce n'est pas seulement mince, mais incroyablement mince, enregistrant juste un billionième de la densité de la surface du soleil. Il est si mince qu'en dépit de sa température élevée, ce qui signifie que les petites particules qui composent la couronne tournent à une vitesse incroyable, il y a tellement peu de particules en premier lieu qu'elles ne vous toucheraient presque jamais - et vous ne vous enregistreriez même pas les chaleurs extrêmement élevées.
(Juste pour être clair, votre proximité avec la surface du soleil lui-même vous ferait sûrement fondre de toute façon, mais ce ne serait pas la faute de la couronne.)
La couronne elle-même est extrêmement grande, s'étendant sur des millions de kilomètres, doublant le rayon du soleil au-delà de sa peau visible. Mais encore une fois, car il est si mince que c'est difficile à voir. Ce n'est que pendant les éclipses solaires totales, lorsque le corps de la lune cache parfaitement le disque du soleil, que la couronne apparaît dans toute sa splendeur, brillante de lumière de la surface solaire se reflétant sur les minuscules particules qui composent l'atmosphère.
Un examen détaillé de la couronne révèle des structures très particulières. De minces filaments vaporeux, de longues boucles ténues et des verticilles ressemblant à des empreintes digitales dansent dans l'atmosphère du soleil. C'est donc très évidemment un endroit très actif et compliqué, qui pourrait fournir un indice de sa température infernellement élevée.
Pouvoir ultime
Il n'y a qu'une seule source d'énergie au soleil, et c'est l'énergie nucléaire. Dans le noyau profond, dense et chaud (ironiquement le seul endroit qui surpasse les températures de la couronne), les pressions incroyables submergent la répulsion naturelle de l'hydrogène, les fusionnant pour faire de l'hélium. La conversion laisse un peu de masse derrière, et libère donc un peu d'énergie.
Chaque réaction individuelle émet juste un tout petit peu d'énergie, mais répétez ce processus d'innombrables fois et vous vous retrouvez avec une source d'énergie puissante, longue durée de vie et puissante, fournissant toute la lumière à l'ensemble du système solaire pendant des milliards d'années.
Et comme il s'agit de la seule source d'alimentation disponible, chauffant en quelque sorte la couronne.
Il n’est pas difficile d’imaginer pourquoi la surface du soleil, appelée la photosphère, est tellement plus froide que le noyau le plus intérieur. Après tout, cette surface est exposée au vide dur, froid et effrayant de l'espace extra-atmosphérique, et est séparée du noyau chauffant par des centaines de milliers de kilomètres de plasma épais et boueux.
Mais cette surface est active, peut-être encore plus que la couronne turbulente au-dessus d'elle. Des granules, des taches solaires, des fusées éclairantes, des éjections de masse, et plus de bulles et éclatent de l'extérieur chaotique du soleil. Peut-être que dans cet enfer tumultueux de la surface se cache la source énigmatique de la haute température de la couronne.
Faire le tour
Nous avons donc une surface solaire relativement fraîche mais incroyablement active assise sous la couronne intensément chaude, et nous avons besoin de quelque chose pour connecter cette activité et la transformer en chaleur. Heureusement, le soleil est une boule géante de plasma, ce qui signifie que c'est un mélange de particules chargées se déplaçant rapidement. Et les particules chargées qui se déplacent rapidement sont vraiment très efficaces pour créer des champs magnétiques.
Et les champs magnétiques sont à leur tour vraiment très bons pour transformer l'activité en chaleur.
Les champs magnétiques puissants sont soupçonnés depuis longtemps de jouer un rôle majeur dans le chauffage de la couronne, quelque chose que la sonde solaire Parker a été envoyée pour examiner plus en détail. Et dans un article récent, des chercheurs utilisant des données de l'observatoire de la dynamique solaire ont découvert deux autres mécanismes pour chauffer la couronne avec des champs magnétiques.
Parfois, les champs magnétiques peuvent s'enrouler autour d'eux, formant un tunnel (en passant par le nom de science-fiction cool de tubes de flux). Ces tunnels agissent comme des conduits pour encore plus d'énergie magnétique sous forme de chocs et d'ondes pour voyager d'un endroit à l'autre… comme de la surface à la couronne.
Parfois, ces champs peuvent même se tordre si étroitement qu'ils se cassent littéralement comme un élastique tendu, libérant toute cette énergie accumulée en un seul éclair, appelé événement de reconnexion magnétique.
Si ces tubes de flux et les événements de reconnexion se produisent assez souvent et fournissent suffisamment d'énergie, ils peuvent fournir à la couronne plus de chaleur que nécessaire pour la maintenir. C'est encore une question ouverte, mais avec plus d'observations et de travail acharné, nous aurons peut-être bientôt une image claire et détaillée du casse-tête solaire particulier.
Lire la suite: "Sur la reconnexion forcée rapide dans la couronne solaire pour son chauffage localisé"
