La couronne solaire

Lors d'une éclipse totale, la Lune masque entièrement le disque solaire, et nous sommes alors protégés de tout le rayonnement direct du Soleil. Mais en même temps, nous percevons une image beaucoup plus faible qui entoure le disque solaire et qui est formée par la lumière indirecte du Soleil diffusée par les couches extérieures de l'atmosphère solaire. Ces couches forment couronne solaire. La propriété la plus caractéristique de la couronne est sa température élevée. Des mesures ont en effet montré que la température y atteint quelques millions de degrés Celsius. À cette température, tous les atomes ont perdu tout ou partie de leurs électrons: ils sont ionisés. Un tel mélange d'électrons libres et d'atomes ionisés (ou ions) est appelé un plasma. L'état de plasma est souvent considéré comme le quatrième état de la matière, avec l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Il est aussi le plus représenté dans l'Univers.

     
 
Il s'agit de la couronne en lumière visible durant l'éclipse du 16 février 1980, au Kénya
 
Une image numérique dans l'ultraviolet extrême, prise par le télescope spatial EIT à bord du satellite SOHO. On voit ici le plasma coronal à 2 millions de degrés Celsius. SOHO est un projet de collaboration internationale ESA-NASA.
 

La couronne solaire ne se manifeste pas seulement par la lumière qu'elle diffuse. À cause de sa très haute température, elle émet aussi dans l'ultraviolet extrême et dans le domaine des rayons X (appelés aussi rayonnement de Röntgen). Grâce à la protection de la couche d'ozone qui entoure la Terre, nous n'avons rien à craindre de ce rayonnement dangereux, mais nous ne pouvons pas non plus l'étudier depuis le sol. C'est donc à l'aide de télescopes spatiaux en orbite bien au-dessus de cette couche que nous pouvons obtenir des images de la couronne en rayonnement X et UV extrême.

Un plasma comme celui de la couronne est en interaction étroite avec le champ magnétique qui le contient. Le champ magnétique structure le plasma, tandis que le plasma lui donne en quelque sorte une consistance matérielle. Tous deux doivent donc être pris en considération ensemble. Les images en rayonnement X et EUV montrent que la couronne est constituée de boucles de plasma qui suivent le champ magnétique. Ces boucles apparaissent en groupes appelés régions actives, et leurs extrémités se terminent souvent dans les taches solaires que l'on peut voir en lumière visible à la surface du Soleil. Lorsqu'une région active se trouve au bord du disque solaire durant une éclipse, on peut voir en lumière visible un "helmet streamer" (ou "jet coronal" en forme de casque) : il s'agit d'une structure en forme de dôme, appelée ainsi à cause de sa ressemblance avec le casque à pointe des soldats allemands de la première guerre mondiale.

Le champ magnétique de la couronne est vraisemblablement aussi l'élément fondamental à prendre en considération dans le problème posé par une couronne beaucoup plus chaude (des millions de degrés Celsius) que la surface même du Soleil (environ 5500 degrés Celsius). Le long des boucles magnétiques se déplacent des courants électriques, et dans certaines circonstances précises, deux ou plusieurs boucles magnétiques peuvent entrer en collision, provoquant un "court-circuit", ou reconnexion. Certaines théories tentent d'expliquer les hautes températures coronales par un très grand nombre de reconnexions de très petite amplitude. D'autres théories proposent un processus de chauffage qui fait intervenir des ondes magnétiques prennant naissance dans les boucles, mécanisme un peu comparable à celui utilisé dans le four à micro-ondes.

La couronne solaire "nourrit" l'espace interplanétaire, dans le sens où une éjection permanente de plasma a lieu à partir du Soleil, que l'on appelle vent solaire. Il arrive cependant que l'éjection ne soit pas continue, mais plutôt impulsive : à la suite d'un réarrangement soudain du champ magnétique coronal, une partie importante de la couronne s'échappe du Soleil et accompagne le vent solaire. Un tel événement impusif est appelé éjection de masse coronale (CME). Lorsqu'une CME entre en collision avec le champ magnétique terrestre, des dommages peuvent affecter les satellites (perte d'altitude), les astronautes (dangers du rayonnement), le réseau électrique (perturbations dues à des courants induits).

C'est pourquoi il est important de connaître le mécanisme à la base des éjections de masse coronale. Plus généralement, la couronne solaire et son prolongement, le vent solaire, constituent un laboratoire unique en son genre, où toutes sortes de processus de physique des plasmas peuvent être étudiées. C'est ainsi que le modèle de la couronne solaire sert de référence non seulement à l'étude des couronnes d'autres étoiles, mais aussi, par exemple, à l'étude du comportement des plasmas dans les récteurs à fusion nucléaire.



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Last updated on 15/02/2000 by CM