Cours1_Soleil

Question 1

Quel est le rayon du Soleil?

Answer 1

Rayon du Soleil : 696 340 km ≈ 100 fois celui de la Terre !

Question 2

Valeur d’une unité astronomique?

Answer 2

Distance Terre-Soleil : 149 597 870,7 km = 1 Unité Astronomique (UA)

Question 3

Que constate Galilée observant le Soleil avec sa lunette astronomique?

Answer 3

Galilée constate alors que les taches solaires évoluent dans le temps.
- Elles changent de position et de nombre
- Le Soleil est un astre variable, et non figé

Question 4

De quand date la première observation d’une tache solaire?

Answer 4

La première trace d’observation d’une tache solaire remonte à 800 av. J.-C. en Chine.

Question 5

Quelles longueurs d’ondes émets le Soleil?

Answer 5

Le Soleil émet dans toutes les longueurs d’ondes.

Question 6

De quoi servent les analyses spectrales?

Answer 6

Partir de la lumière du Soleil, on peut déterminer sa température et sa composition.

Question 7

Quelle est la température et la composition chimique du Soleil?

Answer 7

Mesures les plus récentes :
- Température du Soleil (surface) : 5770 degrés Kelvin ≈ 5500 degrés Celsius.
- Composition chimique : essentiellement de l’hydrogène (74%) et de l’hélium (25%).

Question 8

Définir le vent solaire.

Answer 8

Le vent solaire est un écoulement continu de particules chargées depuis le Soleil
En 1962, on a la confirmation qu’il existe un vent solaire
(Luna 2 et Mariner 2)

Question 9

Qu’est-ce que c’est l’héliosismologie?
A quoi sert-elle?

Answer 9

Pour sonder l’intérieur du Soleil, on utilise les ondes sismiques, c’est ce qu’on appelle l’héliosismologie. En analysant la lumière du Soleil (et en particulier ses périodicités), on peut remonter aux ondes et à leurs trajets, et déterminer ainsi la structure interne du Soleil.

Question 10

Comment le Soleil se chauffe-t-il ?

Answer 10

À l’aide de fusion nucléaire, qui se produit au noyau du Soleil. Pour permettre à de telles réactions d’avoir lieu,
le noyau du Soleil est chauffé à près de 15 millions de degrés !

Question 11

Décrivez la zone radiative.

Answer 11

• Elle ne va que jusqu’à 0.7 rayons solaires, mais
  elle représente 98% de la masse du Soleil.
• Dans cette zone, l’énergie due à la fusion nucléaire du cœur est transportée par transfert radiatif
  = majoritairement par les photons qui sont absorbés puis ré-émis.
• C’est un transport peu efficace
  à un photon émis dans le noyau met entre 10 000 et 170 000 ans à atteindre la surface !

Question 12

Décrivez la zone convective.

Answer 12

• À partir de 0.7 rayons solaires, la matière n’est plus assez chaude ou dense pour permettre le transfert radiatif.
• C’est désormais par convection
  que l’énergie est évacuée.
• La matière chaude remonte au centre car elle est plus légère, puis refroidit et redescend sur les bords

Question 13

Décrivez le profil de rotation du Soleil.

Answer 13

Si on observe le profil de rotation du Soleil, on constate qu’il n’est pas constant :
- La zone radiative tourne à vitesse constante = rotation solide
- La zone convective a une rotation qui dépend de la latitude (25 jours à l’équateur, 35 aux pôles) = rotation différentielle
- Entre les deux, on a une zone avec un fort gradient de vitesse = Tachocline

Question 14

Qu’est ce que c’est la Tachocline?

Answer 14

C’est une zone avec un fort gradient de vitesse entre la zone radiative (rotation solide) et la zone convective (rotation différentielle).

Question 15

Qu’est ce que c’est la Circulation Méridienne?

Answer 15

Si on observe les écoulements à grande
échelle à la surface du Soleil, on voit un
mouvement de l’équateur vers les pôles à 20 m/s = circulation méridienne.
- Une question encore ouverte est de déterminer ce profil en profondeur (à l’aide d’observations et de
simulations).

Question 16

D’où viennent les taches solaires sont-elles plus sombres et plus froides ?

Answer 16

Les astrophysiciens se sont longtemps demandés d’où venaient les taches solaires, il faudra attendre 1908 pour que Hale réalise qu’il s’agit en fait d’effet Zeeman = présence d’un champ magnétique.

Question 17

Qu’elle est la théorie dominante sur la formation des taches solaires?

Answer 17

La théorie dominante est que les taches sont la manifestation de boucles magnétiques émergentes.

Question 18

Théorie sur la formation des taches : C’est quoi la loi de Hale?

Answer 18

La loi de Hale dit que les taches solaires vont par paires de polarité opposée.

Question 19

Théorie sur la formation des taches : C’est quoi la loi de Joy?

Answer 19

La loi de Joy dit que les taches solaires ont un décalage en latitude qui vient de la force de Coriolis.

Question 20

Quel effet est à l’origine de champ magnétique du Soleil?

Answer 20

C’est l’effet dynamo, on a l’énergie cinétique ( = rotation ) –> champ magnétique initial (dipôle primitif) –> Champ magnétique variable dans le temps –> INDUCTION –> Force électromotrice –> Milieu conducteur ( = plasma ) –> Energie électromagnétique ( = champ magnétique )

Question 21

Quelles sont les différentes couches de l’atmosphère Solaire?

Answer 21

En suivant l’évolution de la densité et de la température en dehors du Soleil, on peut définir 3 régions :
- La photosphère
Surface optique du Soleil
𝑇~5000 𝐾, 𝜌~10^-3 − 10^-6 𝑘𝑔. 𝑚^-3

• La chromosphère
  La densité chute
  𝑇~3800 𝐾, 𝜌~10^-7 − 10^-10 𝑘𝑔. 𝑚^-3

La couronne
La température monte
𝑇~10^6 𝐾, 𝜌~10^-11 − 10^-16 𝑘𝑔. 𝑚^-3

Question 22

Quelle est la structure de la couronne Solaire?

Answer 22

La couronne solaire possède des structures magnétiques à grande échelle :
- Trou coronal
Zone où le plasma est plus sombre et froid
(= champ magnétique ouvert)
- Streamers
Zone plus brillante en forme d’arcade
(= champ magnétique fermé)

Question 23

C’est quoi le chauffage coronal?

Answer 23

Ce n’est pas logique que la température augmente autant dans la couronne ! ( jusqu’à 𝑇~10^6 𝐾).
On pense qu’il s’agit d’un phénomène magnétique :
* nanoflares
(reconnexion)
* ondes

Question 24

Quelles sont les deux composantes du vent solaire?

Answer 24

Le vent solaire lent :
- 400km/s
- 80 000 K
- 6.6 cm-3
- Provient des streamers (champ fermé)

Le vent solaire rapide :
- 800km/s
- 680 000 K
- 3 cm-3
- Provient des trous coronaux

Question 25

D’où provient le vent solaire lent? Quelles est sa vitesse et température?

Answer 25

Le vent solaire lent :
- 400km/s
- 80 000 K
- 6.6 cm-3
- Provient des streamers (champ fermé)

Question 26

D’où provient le vent solaire rapide? Quelles est sa vitesse et température?

Answer 26

Le vent solaire rapide :
- 800km/s
- 680 000 K
- 3 cm-3
- Provient des trous coronaux

Question 27

Qu’est ce que c’est la Spirale de Parker?

Answer 27

La rotation du Soleil crée un enroulement des lignes de champ magnétiques dans le système solaire : on appelle
ce phénomène la spirale de Parker

Question 28

Qu’est ce que c’est l’héliopause?

Answer 28

C’est la frontière entre l’atmosphère solaire et le milieu interstellaire

Question 29

C’est quoi les cycles solaires?
Citez-les.

Answer 29

Le champ magnétique ne varie pas
que localement, mais aussi
globalement:
Plusieurs cycles solaires :
* taches solaires = cycle de 11 ans
(diagramme papillon)
* polarité = cycle de 22 ans (cycle
de Hale)
* nombre de taches = cycle de 100
ans (cycle de Gleissberg)

Question 30

Comment appelle-t-on les périodes soudaines d’activité réduite des cycles solaires?

Answer 30

Le Soleil peut aussi avoir des
périodes soudaines d’activité réduite
(minimum de Maunder)

Question 31

What happens to the vent solaire juste avant de rencontrer le MIS?

Answer 31

Avant de rencontrer le milieu interstellaire, le vent solaire est ralenti jusqu’à redevenir
subsonique.
- Cette distance forme le choc terminal