Le vent solaire

Données du vent solaire

Vitesses du vent solaire mesurées par la sonde Ulysse, en fonction de la latitude dans le milieu interplanétaire, en période de minimum solaire. La séparation entre vent rapide (en bleu –hémisphère Sud - et rouge –hémisphère Nord) et lent a lieu à ± 15°. La densité (en vert) est plus élevée dans les régions de vent lent. Les axes indiquent les valeurs de vitesse en km.s^-1. Les petites graduations aux environs de 700 km.s^-1 donnent l'échelle des densités (en cm^-3)

Crédit : ULYSSES / ESA

Le vent solaire

Le vent solaire est un flot de plasma balayant tout le système solaire. Dans le cas d'une atmosphère sans champ magnétique, le fluide est soumis à un gradient en $r^{-2}$ causé par le champ de gravité de l'étoile elle-même. En résolvant les équations de l'hydrodynamique on trouve une infinité de solution. L'unique solution stable est celle où la vitesse du fluide augmente jusqu'a atteindre la vitesse du son (= vitesse caractéristique de la propagation de l'information dans un fluide), c'est la solution trans-sonique. Dans le cas d'une atmosphère magnétisée comme la couronne solaire, ce sont les équations de la magnétohydrodynamique (ou MHD) qu'il faut résoudre. On peut alors montrer numériquement que la solution stable est la solution trans-alfvènique (= vitesse caractéristique de la propagation de l'information dans un plasma magnétisé).

Bien que permettant d'expliquer la formation d'un vent stellaire, l'approche dynamique des atmosphères décrite ci-dessus ne permet pas d'expliquer certaines mesures dans le cas du Soleil. La sonde Ulysses, mission spatiale conjointe de la NASA et de l'ESA, a été lancée en 1990 pour être mise en orbite polaire autour du Soleil. La sonde a permis de mesurer in-situ les vitesses du vent solaire et a montre qu'en période de minimum solaire, la vitesse aux pôles est presque 2 fois plus rapide que la vitesse à l'équateur. L'approche dynamique ne permet pas non plus d'expliquer pourquoi en période de maximum solaire le vent à l'équateur a tendance à être plus rapide et elle n'explique pas non plus les variations de la composition chimique du plasma mesuree dans le vent a 1 UA du Soleil. La formation d'un vent solaire qui serait en accord avec les observations est encore un sujet de recherche très actif. Une des pistes explorée est notamment la dynamique des structures à grande échelle de la couronne soumise à la reconnexion magnétique.

Les sondes spatiales Parker Solar Probe ( NASA, lancement 2018) et Solar Orbiter (ESA, lancement 2020) ont pour but de se rapprocher considerabelement du Soleil pour mesurer les parametres du vent solaire pres de notre etoile. Ces sondes sortiront egalement de l'ecliptique comme Ulysses afin d'obtenir des mesures aux poles.