Le ciel — astronomie

Le Soleil : notre étoile

Le Soleil est une étoile : une immense boule de plasma très chaude, composée surtout d'hydrogène et d'hélium, qui brille grâce à la fusion nucléaire en son cœur. Il concentre presque toute la masse du Système solaire, et sa lumière comme sa gravité façonnent nos journées, nos saisons et le ciel que nous voyons.

Le Soleil, une étoile

Oui, le Soleil est une étoile. Il paraît si différent des étoiles du ciel nocturne simplement parce qu'il est beaucoup plus proche : sa lumière nous parvient en un peu plus de 8 minutes, alors que celle des étoiles les plus proches après lui met des années.

Les astronomes classent le Soleil parmi les étoiles de la séquence principale (une étoile qui fusionne l'hydrogène en hélium dans son cœur), de type spectral G. Il est âgé d'environ 4,6 milliards d'années, soit à peu près la moitié de cette étape de sa vie. Son diamètre est d'environ 1,39 million de kilomètres, soit environ 109 fois celui de la Terre, et il renferme environ 99,86 % de la masse de tout le Système solaire.

Il est composé principalement d'hydrogène et d'hélium : en masse, environ trois quarts d'hydrogène et un quart d'hélium, avec de petites quantités d'éléments plus lourds. Il n'est ni solide ni liquide, mais constitué de plasma (un gaz de particules électriquement chargées) ; il n'a donc pas de surface au sens où la Terre en a une.

Le Soleil est structuré en couches. Au centre se trouve le cœur, à environ 15 millions de degrés. Au-dessus s'étendent la zone radiative et la zone convective, et le « disque » visible est la photosphère, à environ 5 500 °C. Plus haut se trouvent la chromosphère puis l'atmosphère externe, la couronne, beaucoup plus chaude, à des millions de degrés. La raison de cette différence reste un sujet de recherche actif en physique solaire.

Comment le Soleil produit son énergie

Le Soleil brille grâce à la fusion nucléaire. Dans le cœur, la pression et la température sont assez élevées pour que des noyaux d'hydrogène fusionnent et forment, au final, de l'hélium. L'hélium produit a une masse légèrement inférieure à celle des particules de départ, et la différence est libérée sous forme d'énergie, selon l'équation d'Einstein E = mc².

Cette énergie remonte vers l'extérieur à travers les couches du Soleil, ce qui, selon les estimations admises, prend plusieurs milliers d'années. Arrivée à la photosphère, elle s'échappe dans l'espace sous forme de lumière et de chaleur, et rejoint la Terre en un peu plus de 8 minutes. Notre distance moyenne au Soleil est d'environ 150 millions de kilomètres, proche d'une unité astronomique, que l'UAI (Union astronomique internationale) définit comme exactement 149 597 870 700 mètres.

Le Soleil dispose d'assez d'hydrogène pour encore environ 5 milliards d'années. Ensuite, selon les modèles actuels, il gonflera pour devenir une géante rouge. Il n'y a aucune raison de s'inquiéter : c'est un avenir très lointain.

Les taches solaires et le cycle solaire

Les taches solaires sont des zones sombres sur la photosphère. Elles paraissent sombres parce qu'elles sont plus froides que leur environnement, et non parce qu'elles sont froides. La cause en est de puissants champs magnétiques qui freinent la circulation de la chaleur. Les taches peuvent être plus grandes que la Terre et sont observées depuis des siècles ; en les suivant, les astronomes ont découvert que le Soleil tourne sur lui-même, environ une fois en 25 jours à l'équateur et plus lentement près des pôles.

Le nombre de taches augmente et diminue sur une période d'environ 11 ans. C'est le cycle solaire, qui va d'un minimum avec peu ou pas de taches à un maximum avec de nombreuses taches, puis revient au minimum. Autour du maximum, les événements énergétiques deviennent plus fréquents : éruptions (libérations soudaines d'énergie) et éjections de masse coronale (nuages de plasma projetés dans l'espace). Lorsque de tels nuages atteignent la Terre, ils peuvent provoquer des orages géomagnétiques et des aurores polaires. Ces phénomènes, appelés météorologie spatiale, sont surveillés par des agences scientifiques comme la NOAA et par des missions de la NASA et de l'ESA, dont SOHO, Solar Orbiter et Parker Solar Probe.

Le mouvement apparent du Soleil dans le ciel

Le lever quotidien à l'est et le coucher à l'ouest viennent de la rotation de la Terre, et non d'un Soleil qui tournerait autour de nous. Le disque solaire couvre environ un demi-degré de ciel.

Au fil de l'année, le Soleil se déplace par rapport aux étoiles lointaines, parce que la Terre tourne autour de lui. Vu de la Terre, cela ressemble à une lente dérive d'environ un degré par jour le long d'une ligne appelée écliptique. L'axe de la Terre est incliné d'environ 23,4° par rapport au plan de son orbite, si bien que la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon change au cours de l'année. Cela donne les saisons, ainsi que les solstices et les équinoxes.

Lorsque la Lune passe exactement devant le disque du Soleil, nous voyons une éclipse solaire.

L'astrologie est une tradition culturelle qui accorde elle aussi un rôle symbolique au Soleil ; voir le Soleil en astrologie, et pour la différence entre les deux approches, astronomie et astrologie.

Comment observer le Soleil en toute sécurité

Regarder le Soleil sans protection peut endommager définitivement vos yeux, et la douleur ne vous avertit pas toujours à temps. Respectez ces règles :

• Utilisez des lunettes d'observation solaire conformes à la norme ISO 12312-2. Des lunettes de soleil ordinaires ne suffisent pas.
• Ne regardez jamais le Soleil à travers des jumelles, un télescope ou un objectif d'appareil photo, sauf si un filtre solaire adapté est solidement fixé à l'avant de l'instrument (côté Soleil).
• Évitez les filtres artisanaux et les lunettes abîmées ; contrôlez votre matériel avant chaque utilisation.
• Une alternative sûre est la projection, comme la chambre noire à sténopé : vous regardez une image du Soleil sur un écran plutôt que le Soleil lui-même.
• Pour observer avec un instrument optique, choisissez un télescope solaire dédié ou un filtre homologué et suivez les instructions du fabricant.

Surtout, rappelez-vous que la sécurité compte plus que la vue. Vous trouverez d'autres conseils d'observation dans Comment observer le ciel.

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