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#35.     Les Particules Énergiques Solaires


  (Dossiers en rouge : Historique)

           Index

28. Origine des Aurores

28a. Plus et Moins

29. Orbites basses polaires

30. Orages Magnétiques

30.Une Aurore à Chicago

31. Météo de l'Espace

32. Magnétisme des Planètes

33. Rayons Cosmiques

34. Particules énergiques

35. Particules Solaires Rapides
    Nous ne pouvons pas observer l'accélération des rayons cosmiques au niveau de l'univers lointain ou naissent les photons énergiques, mais il y a aussi des processus d'accélération sur le soleil, à une échelle beaucoup plus modeste.

    Dès 1942, les compteurs Geiger et autres détecteurs destinés à surveiller les rayons cosmiques avaient périodiquement observés des bouffées soudaines de l'intensité du rayonnement, en relation avec les éruptions du soleil, la plupart du temps avec des flares visibles. La normalisation de l'intensité des rayons cosmiques se fait en quelques heures ou minutes, ce qui signifie la fin de l'accélération des ions, ceux ci se dispersant dans le vaste espace interplanétaire.

    A l'échelle des rayonnements cosmiques, les ions d'origine solaire possedent des énergies assez basses, généralement sous le Gev (= 1 milliard d'électrons-volts ) et rarement au-dessus de 10 Gev. Et par conséquent ces phénomènes ne sont pas souvent détectés s'ils sont situés au voisinage de l'équateur, où les énergies les plus basses sont concurrencées par le champ magnétique de la terre. Les meilleurs détecteurs pour observer les particules solaires sont donc ceux qui sont sensibles aux plus basses énergies du rayonnement cosmique.

    Assez souvent, le soleil émet une énorme quantité d'ions de basse énergie, de moins de quelques dizaines de Mev (=millions d'électron- volts ). Le champ magnétique de la terre les détourne vers les pôles magnétiques, où ils peuvent temporairement envahir l'ionosphère et interférer dans les communications radio. Ces "pannes totales de calottes polaires " posaient problème aux installations radar militaires des USA qui balayaient la calotte polaire pour repérer des missiles ennemis.


Les électrons sont également accélérés par les phénomènes solaires, mais avec des énergies encore plus basses. Les électrons étant beaucoup moins massifs que les ions positifs, ils sont plus étroitement liés aux lignes du champ magnétique solaire et sont aussi plus aptes à perdre leur énergie sous forme d'ondes radio, de rayons X et de rayons de gamma (comme les électrons magnétosphériques). Ainsi, souvent ne s'échappent-ils pas, mais leur présence est révélée par d'autres émissions, par exemple en rayons X lumineux vus par Yohkoh. Les phénomènes d'accélération solaire sont souvent accompagnés de bouffées de rayons X, atteignant parfois leur intensité maximale en quelques secondes et suggérant aussi de ce fait un processus d'accélération brutal. Les GOES satellites de surveillance nationale océanique des USA et le NOAA de l'administration atmosphérique, qui observent la météo à l'aide d'orbites synchrones, gardent également un il sur l'activité du soleil au moyen de détecteurs sensibles aux rayon X.

Un Satellite GOES

Où et comment ?

Ah, mais comment les astrophysiciens solaires savent-ils d'où et comment ces particules solaires tirent-elles leur énergie! Ils pensent généralement que l'énergie des ions et des électrons solaires accélérés provient des champs magnétiques qui s'élèvent des taches solaires. Non seulement parce que les champs magnétiques sont par principe associés à l'accélération des particules, mais aussi parce qu'il n'y a aucune autre source de disponible pour libérer aussi rapidement de l'énergie.

Au cours des années 50, la recherche du mécanisme de l'accélération des particules solaires, a conduit des chercheurs britanniques, en particulier Peter Sweet et James Dungey à l'idée d' une reconnexion magnétique, idée qui s'est ultérieurement appliquée à la magnétosphère terrestre et aux sous-orages. On pense aussi que cette reconnexion est la source d'énergie des flares et des CMEs, mais, elle semble se produire malheureusement dans la couronne inférieure, où les structures magnétiques sont invisibles (à quelques exceptions près -- voir l'image ci-dessous). La nature des sous-orages et des phénomènes d'accélération solaire est sans doute effectivement analogue, mais à une échelle tout à fait différente. Mais, puisqu'on peut envoyer des satellites vers les sous-orages et non sur le soleil, la recherche sur la magnétosphère peut permettre d'obtenir des indices sur certains problèmes de la physique solaire.

Les théoriciens pensent que la reconnexion et l'accélération sur le soleil se produit a proximité du sommet des "arches magnétiques," les lignes de champ s'élevant des régions des taches solaires, comme celle décrite ci-dessus. En 1981 la "Solar Maximum Mission" pointa à la surface du soleil deux sources de rayons X, ponctuelles, brillantes, apparaissant comme le début d'un phénomène d'accélération, ce qui a largement fait supposer qu'elles représentaient l'impact des faisceaux d'électrons accélérés au dessus d'une "arche" et qu'ils était guidé par les lignes de champ vers le soleil. Un enregistreur japonais pour rayon X, à bord du satellite Yohkoh, a plus récemment observé une source lumineuse de rayon X au dessus d'une arche (image de droite); c'est un apport supplémentaire à la théorie.

Flare vu en Rayon X par Yohkoh.

  • Note additive, mai 1997. L'observatoire solaire SOHO, à proximité du point L1 de Lagrange, a apporté une preuve supplémentaire de la reconnexion au soleil, par l'observation de jets de plasma fluide, rapides et bi-directionnels. Extrait d'un article de D.E. Innes et col. (Nature, 24 April 1997, p. 811; voir aussi p. 760): "...nous rapportons des observations en ultraviolet d'explosions dans la chromosphère solaire avec des jets de plasma bi-directionnel originaires de petits emplacements au-dessus de la surface solaire. La structure de ces jets évolue comme dans les modèles théoriques de la reconnexion magnétique, apportant ainsi un argument fort à l'hypothèse de la reconnexion comme étant le procédé fondamental de l'accélération du plasma sur le soleil."

Faut-il nous inquiéter ?

Le rayonnement énergique solaire doit-il nous préoccuper? Sur terre nous sommes en sécurité, protégé par une couche atmosphérique épaisse, l'équivalent de 10 mètres (32 pieds) d'eau, soit environ 4 mètres de béton. Les astronautes d'une station spatiale orbitale proche de l'équateur terrestre sont protégés par le champ magnétique de la terre. Mais les astronautes en route vers Mars (par exemple), ne sont isolés de l'espace que par une simple et mince coquille de métal et sont tout à fait vulnérables. Heureusement, les phénomènes de radiations qui pourraient porter atteinte à la vie sont rares, particulièrement pendant les années "basses" du cycle des taches solaires. Mais il reste quand même un certain danger, les émissions de particules très puissantes en août 1972 l'ont montré.



    Ceci était la dernière section de "l'exploration de la magnétosphère de la terre." Nous espérons que vous avez apprécié votre visite !

Mis à jour :25 Novembre 2001
Traduction Française : 12 Décembre 2006