Climat : Les taches solaires

Suite du billet sur le Soleil. L’index général de la série de billets sur le réchauffement climatique est disponible ici

Les taches solaires (en anglais : sunspots) sont des régions de la photosphère qui apparaissent noires à l’observation visuelle. En fait, elles sont très brillantes et ne semblent sombres que par contraste (le filtre utilisé absorbe presque toute la lumière produite par les taches, laissant passer la quantité de lumière juste suffisante pour une observation confortable de la photosphère).

Source : NASA/SDO

Les dimensions des taches sont fort variables, mais généralement comprises entre 5 000 et 50 000 km (diamètre de la Terre : 12 700 km).

Les taches ne sont pas des phénomènes permanents. Une tache apparaît sous la forme d’un pore (comme un petit trou noir dans la photosphère), se développe, reste stable une certain temps. Puis la pénombre apparaît striée par des filaments brillants radiaux. Rares au début, puis de plus en plus nombreux, ils finissent par envahir la tache et la faire disparaître.

La durée de vie d’une tache est de l’ordre de quelques jours à quelques dizaines de jours. La moitié des groupes durent moins de 2 jours, et 10% seulement durent plus de 11 jours. Les taches qu’on retrouve d’une rotation sur l’autre sont donc assez rares.

Cette immense tache solaire, prise par la sonde Soho le 29 mars 2001, mesure 13 fois la Terre

 

Venons-en au mécanisme des taches. La matière photosphérique que nous voyons est à une température constante de 5 500 °C, car elle est en permanence renouvelée par la convection. Si on bloquait la convection, en empêchant la matière de se renouveler en surface, la température baisserait par rayonnement dans l’espace, et la région s’assombrirait. C’est ce qui se passe dans les taches, sièges d’un puissant champ magnétique.

Le champ magnétique du soleil est énorme, 10 000 fois plus puissant que sur Terre, notamment au-dessus de ce qu’on nomme les tâches sombres. Dans ces régions, le champ magnétique crève la photosphère en remontant de la zone convective. Son intensité agit comme une muraille et empêche le plasma de remonter. Résultat : les grains de lumière – ou photons -, transportés par le plasma ne peuvent pas sortir, ce qui donne à la place des taches sombres !

En effet, la matière photosphérique montante est ionisée, et donc chargée électriquement. Toute particule chargée est sensible à un champ magnétique. Les atomes sont donc freinés par le magnétisme, et ils ont le temps de se refroidir, et donc de s’assombrir : c’est l’ombre de la tache. Le bord de la tache (pénombre), est en contact avec la zone non freinée. Il se produit un brassage avec le gaz qui remonte dans la photosphère alentour. Le réchauffement est donc partiel, et le rayonnement plus intense que dans l’ombre : la pénombre est moins sombre.

On observe bien sur la photo précédente les granules, appelés aussi grains de riz. Ils pavent la surface du Soleil, alternativement clairs et sombres. Ils atteignent 600 à 1 000 kilomètres. Les granules ont une durée de vie très brève, de quelques minutes seulement. La surface du Soleil, filmée en accéléré, montre un bouillonnement intense. Ce sont les sommets des petites cellules de convection, qui transportent l’énergie vers la surface du Soleil.

Les taches ne sont qu’à 4 000 °C (pour mémoire, le filament d’une ampoule électrique, insoutenable au regard, est à seulement 2 000 °C ! Les taches sont plus brillantes qu’un arc électrique…).

Les taches se forment très souvent par paire, et présentent alors des polarités opposées.

Plus l’activité de notre astre augmente, plus ses lignes de champ magnétique s’entortillent au-dessus de la photosphère : on les voit émerger au niveau de taches sombres, entourées de petites plages brillantes. © NASA/GSFC

 

Film de synthèse

Pour conclure, un petit film récapitulatif :

Pour les passionnés, un second de 44 minutes est consultable en cliquant ici.

Dans le billet suivant, vous trouverez 9 autres incroyables vues des dernières 48 heures du soleil, à d’autres longueurs d’ondes…

PS. : quelques liens pour approfondir : collection d’images du satellite TRACE, explications détaillées sur le Soleil, chaine Youtube du satellite SDO

PPS : un peu de poésie pour finir : trouverez-vous le vieil homme sur le soleil ? 😉