Le cycle solaire


Le cycle solaire

L'activité solaire peut être divisée en 2 catégories : les variations à long terme résultant du cycle solaire et les changements intervenant sur quelques jours voir quelques heures.

Un des indicateurs de l'activite solaire sont les taches solaires. Leur observation à la lunette en lumiere visible débutèrent en 1610 avec Gallilée en Italie, Harriot en Angleterre, Johannes Fabricius en Hollande et le jésuite Christoph Scheiner en Allemagne. Les taches solaires sont des taches sombres qui apparaissent a la surface solaire. Elles correspondent a la presence d'une forte concentration de champ magnetique. Dans ces regions, le champ magnetique est particulierement intense et ne permet pas au gaz de la zone convective d'atteindre la surface via les mouvements de convection. Le gaz chaud n'est donc pas present au sein d'une tache, et celle-ci est ainsi plus froide et apparait donc plus sombre que son environnement.

Le cycle solaire de 11 a été etablit suite aux observations d'un astronome amateur, Samuel Heinrich Schwabe, qui observait le Soleil et ses taches tout les jours pendant pres de 20 ans espérant découvrir une planète a l'intérieur de l'orbite de Mercure. Rudolf Wolf, directeur de l'observatoire de Bern mit en place des observations systématiques des taches à partir de 1843.

Ces taches solaires apparaissent à la surface du Soleil et leur nombres évolue suivant un cycle de 11 ans. C'est l'evolution temporelle du nombre de tache a la surface qui definit le cycle solaire. En période dit de minimum solaire, le nombre de tache est très faible, voire nul. Leur nombre augmente progressivement les premières années du cycle pour atteindre un maximum solaire environ 5 à 7 années apres le minimum. Le nombre de tâches diminue à nouveau jusqu'au minimum suivant.

Edward Walter Maunder (1904) compléta la description en montrant que les taches apparaissaient tout d’abord aux hautes latitudes (maximum 40°) puis de plus en plus bas à mesure que le cycle avançait (minimum 5°). Cette description est connue sous le nom de « Diagramme Papillon ». A cette époque, le caractère magnétique des taches solaires n’était pas connu. C’est Georg Ellery Hale qui le mit en évidence au début du XXe siècle. Ce cycle de 11 ans appelle le cycle solaire. La période de 11 ans est en fait une valeur moyenne. Entre 1700 et aujourd’hui les cycles ont varié entre 9 ans et 14 ans pour les valeurs extrêmes. On peut facilement constater d’après la première figure que le nombre de taches au cours de chaque cycle varie énormément. Il est très difficile, encore à l’heure actuelle, de prévoir les niveaux du cycle à venir et de nombreuses équipes y travaillent à travers le monde.

Enfin, le « vrai » cycle solaire est plutôt de 22 ans si l’on tient compte de la polarité globale du Soleil. En regardant le Soleil dans sa globalité (grande échelle), il se comporte comme si une barre aimantée, placée en son centre, tournait de façon plus ou moins régulière. Après 11 ans, les pôles nord et sud sont inversés ; il faut attendre de nouveau 11 ans (en moyenne toujours) pour retrouver l’orientation initiale des pôles. La Terre aussi a vu l'inversion de l'orientation de ses pôles magnétiques dans son histoire. La dernière fois, c’était il y a 740 000 ans … L’aspect du champ magnétique à grande échelle change considérablement au cours du cycle.

Cycle solaire
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En haut : evolution a long terme du nombre de taches solaires au cours du temps sur 320 ans. En bas : evolution de l'emission en UV de la couronne solaire montrant le cycle d'activite sur 20 ans contenant 2 minima et 1 maximum d'activite solaire.
Crédit : Royal Obs. of Belgium

L'irradiance solaire