Il s'agit du concept d'un artiste du champ magnétique global de la Terre, avec le choc de l'arc. La Terre est au milieu de l'image, entourée de son champ magnétique, représenté par des lignes violettes. Le choc de l'arc est le croissant bleu à droite. De nombreuses particules énergétiques du vent solaire, représentées en or, sont déviées par le "bouclier" magnétique de la Terre.
(Image: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Le vent solaire envoie du plasma et des particules du soleil dans l'espace. Bien que le vent soit constant, ses propriétés ne le sont pas. Qu'est-ce qui cause ce courant et comment affecte-t-il la Terre?
Étoile venteuse
La couronne, la couche externe du soleil, atteint des températures allant jusqu'à 2 millions de degrés Fahrenheit (1,1 million de degrés Celsius). À ce niveau, la gravité du soleil ne peut pas s'accrocher aux particules se déplaçant rapidement et elles s'écoulent loin de l'étoile.
L'activité du soleil se déplace au cours de son cycle de 11 ans, avec des nombres de taches solaires, des niveaux de rayonnement et des matériaux éjectés changeant au fil du temps. Ces altérations affectent les propriétés du vent solaire, notamment son champ magnétique, sa vitesse, sa température et sa densité. Le vent diffère également en fonction de l'origine du soleil et de la vitesse de rotation de cette partie.
La vitesse du vent solaire est plus élevée sur les trous coronaux, atteignant des vitesses allant jusqu'à 500 miles (800 kilomètres) par seconde. La température et la densité sur les trous coronaux sont faibles et le champ magnétique est faible, de sorte que les lignes de champ sont ouvertes vers l'espace. Ces trous se produisent aux pôles et aux basses latitudes, atteignant leur plus grand lorsque l'activité solaire est à son minimum. Les températures dans le vent rapide peuvent atteindre jusqu'à 1 million de F (800 000 C).
À la ceinture de banderoles coronale autour de l'équateur, le vent solaire se déplace plus lentement, à environ 200 miles (300 km) par seconde. Les températures dans le vent lent atteignent jusqu'à 2,9 millions de F (1,6 million de C).
Le soleil et son atmosphère sont constitués de plasma, un mélange de particules chargées positivement et négativement à des températures extrêmement élevées. Mais à mesure que le matériau quitte le soleil, transporté par le vent solaire, il ressemble davantage à du gaz.
"Lorsque vous vous éloignez du soleil, la force du champ magnétique chute plus rapidement que la pression du matériau", a déclaré dans un communiqué Craig DeForest, physicien solaire au Southwest Research Institute (SwRI) à Boulder, Colorado. "Finalement, le matériau commence à agir plus comme un gaz et moins comme un plasma magnétiquement structuré."
Affecter la Terre
Lorsque le vent se déplace du soleil, il transporte des particules chargées et des nuages magnétiques. Émis dans toutes les directions, une partie du vent solaire secoue constamment notre planète, avec des effets intéressants.
Si le matériau transporté par le vent solaire atteignait la surface d'une planète, son rayonnement endommagerait gravement toute vie qui pourrait exister. Le champ magnétique de la Terre sert de bouclier, redirigeant le matériau autour de la planète pour qu'il s'écoule au-delà. La force du vent étend le champ magnétique de sorte qu'il se propage vers l'intérieur du côté du soleil et s'étire du côté de la nuit.
Parfois, le soleil crache de grosses rafales de plasma appelées éjections de masse coronale (CME) ou orages solaires. Plus courants pendant la période active du cycle connue sous le nom de maximum solaire, les CME ont un effet plus fort que le vent solaire standard. [Photos: superbes photos des éruptions solaires et des tempêtes solaires]
"Les éjections solaires sont les moteurs les plus puissants de la connexion soleil-Terre", explique la NASA sur son site Internet pour le Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). "Malgré leur importance, les scientifiques ne comprennent pas entièrement l'origine et l'évolution des CME, ni leur structure ou leur étendue dans l'espace interplanétaire." La mission STEREO espère changer cela.
Lorsque le vent solaire transporte des CME et d'autres éclats de rayonnement puissants dans le champ magnétique d'une planète, il peut provoquer la pression du champ magnétique situé à l'arrière, un processus connu sous le nom de reconnexion magnétique. Les particules chargées sont ensuite renvoyées vers les pôles magnétiques de la planète, provoquant de belles expositions connues sous le nom d'aurores boréales dans la haute atmosphère. [Photos: étonnantes aurores de 2012]
Bien que certains corps soient protégés par un champ magnétique, d'autres manquent de protection. La lune de la Terre n'a rien pour la protéger, donc en prend tout le poids. Mercure, la planète la plus proche, a un champ magnétique qui la protège du vent standard normal, mais elle prend toute la force d'explosions plus puissantes telles que les CME.
Lorsque les flux à haute et basse vitesse interagissent entre eux, ils créent des régions denses appelées régions d'interaction co-tournantes (CIR) qui déclenchent des tempêtes géomagnétiques lorsqu'elles interagissent avec l'atmosphère terrestre.
Le vent solaire et les particules chargées qu'il transporte peuvent affecter les satellites de la Terre et les systèmes de positionnement global (GPS). Des rafales puissantes peuvent endommager les satellites ou pousser les signaux GPS à être coupés de plusieurs dizaines de mètres.
Le vent solaire ébouriffe toutes les planètes du système solaire. La mission New Horizons de la NASA a continué à le détecter lors de son voyage entre Uranus et Pluton.
"La vitesse et la densité se combinent à mesure que le vent solaire se dissipe", a déclaré dans un communiqué Heather Elliott, scientifique spatiale au SwRI à San Antonio, Texas. "Mais le vent est toujours chauffé par la compression pendant qu'il se déplace, vous pouvez donc voir des preuves de la rotation du soleil dans la température, même dans le système solaire extérieur.
Etudier le vent solaire
Nous connaissons le vent solaire depuis les années 1950, mais malgré ses effets étendus sur la Terre et sur les astronautes, les scientifiques ne savent toujours pas comment il évolue. Plusieurs missions au cours des dernières décennies ont cherché à expliquer ce mystère.
Lancée le 6 octobre 1990, la mission Ulysse de la NASA a étudié le soleil à différentes latitudes. Il a mesuré les différentes propriétés du vent solaire sur plus d'une dizaine d'années.
Le satellite Advanced Composition Explorer (ACE) orbite à l'un des points spéciaux entre la Terre et le soleil connu sous le nom de point Lagrange. Dans cette zone, la gravité du soleil et de la planète tirent également, maintenant le satellite sur une orbite stable. Lancé en 1997, ACE mesure le vent solaire et fournit des mesures en temps réel du flux constant de particules.
Le vaisseau spatial jumelé de la NASA, STEREO-A et STEREO-B étudie le bord du soleil pour voir comment le vent solaire est né. Lancé en octobre 2006, STEREO a fourni "une vue unique et révolutionnaire du système soleil-Terre", selon la NASA.
Une nouvelle mission espère mettre en lumière le soleil et son vent solaire. La sonde solaire Parker Parker de la NASA, dont le lancement est prévu à l'été 2018, vise à «toucher le soleil». Après plusieurs années en orbite étroite autour de l'étoile, la sonde plongera dans la couronne pour la première fois, en utilisant une combinaison d'imagerie et de mesures pour révolutionner la compréhension de la couronne et accroître la compréhension de l'origine et de l'évolution du vent solaire.
"Parker Solar Probe va répondre à des questions sur la physique solaire qui nous intriguent depuis plus de six décennies", a déclaré Nicola Fox, scientifique du Parker Solar Probe Project, du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, dans un communiqué. "C'est un vaisseau spatial chargé de percées technologiques qui résoudra bon nombre des plus grands mystères de notre étoile, notamment en découvrant pourquoi la couronne solaire est tellement plus chaude que sa surface."
Ressources additionnelles
- Vent solaire en temps réel (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Prévisions sur 3 jours (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Faits saillants hebdomadaires et prévisions à 27 jours (NOAA / Space Weather Prediction Center)
