Université · Sciences Exactes · Astrophysique Stellaire
Réacteur thermonucléaire de 1,99 × 10³⁰ kg, source de toute énergie sur Terre, régisseur du système solaire par sa gravité et son rayonnement. Le Soleil est une étoile de séquence principale de type G, à mi-vie, ordinaire — et pourtant absolument fascinante.
Le Soleil est une sphère de plasma gravitationnellement liée, structurée en couches concentriques où les conditions physiques varient de façon extrême. Au cœur, la pression (≈ 250 Gbar) et la température (≈ 15,7 millions K) permettent la fusion thermonucléaire de l'hydrogène en hélium par la chaîne proton-proton (PP), libérant l'énergie qui alimente le Soleil depuis 4,6 milliards d'années. À chaque seconde, 620 millions de tonnes d'hydrogène sont converties en 615 millions de tonnes d'hélium — les 5 millions de tonnes manquantes devenant de l'énergie via E=mc².
L'énergie produite au cœur met entre 10 000 et 170 000 ans pour atteindre la surface par diffusion radiative dans la zone radiative, où les photons sont absorbés et réémis en permanence. Dans la zone de convection externe, l'énergie est transportée par des cellules convectives : de gigantesques colonnes de plasma chaud montent, se refroidissent en surface, et redescendent (granulation). La surface visible — la photosphère — émet le spectre solaire à ~5 778 K.
La couronne solaire présente le paradoxe du chauffage coronal : bien qu'externe à la photosphère, elle est 200 fois plus chaude (1–3 millions K). Ce phénomène, non encore pleinement compris, est attribué aux ondes d'Alfvén (oscillations magnétohydrodynamiques) et à la reconnexion magnétique, étudiées par la sonde Parker Solar Probe depuis 2018.
Le Soleil n'est pas un astre statique : il présente une activité magnétique cyclique de ~11 ans (cycle de Schwabe), caractérisée par l'évolution du nombre de taches solaires, d'éruptions et de la complexité du champ magnétique. Le cycle de 22 ans (cycle de Hale) inclut l'inversion des pôles magnétiques. L'activité actuelle correspond au Cycle Solaire 25 (débuté en décembre 2019), exceptionnellement intense avec un maximum prévu en 2025.
Régions sombres (~3 500 K) où le champ magnétique inhibe la convection. Indicateur principal du cycle. Max : > 200 taches simultanées. Suivies depuis 1610 (Galilée).
Libération soudaine d'énergie magnétique (10²⁵ J). Classées A,B,C,M,X selon leur intensité en rayons X. Une éruption X28 en novembre 2003 est la plus intense jamais enregistrée.
Expulsion de plasma (10⁹ à 10¹³ kg) à 250–3 000 km/s. Provoquent des tempêtes géomagnétiques, aurores boréales et perturbations des satellites. Tempête de Carrington (1859) : la plus puissante documentée.
Flux continu de plasma (protons, électrons, α) à ~400 km/s (rapide: 800 km/s). Façonne la magnétosphère terrestre, crée les queues des comètes et détermine l'héliosphère. Débit : ~10⁶ tonnes/s.
Arches de plasma magnétisé suspendues dans la couronne. Stables pendant des semaines, elles peuvent érupter. Certaines atteignent 500 000 km de hauteur — plus large que la Terre.
Cellules convectives : granules (~1 000 km, durée ~8 min) et supergranules (~30 000 km, durée ~1 j). La tachocline entre zone radiative et convective génère le champ magnétique par effet dynamo.
L'héliosphère est la vaste bulle magnétique créée par le vent solaire, s'étendant jusqu'à ~120–200 UA (unités astronomiques) du Soleil. Au-delà se trouve le milieu interstellaire. Cette bulle protège le système solaire d'une partie du rayonnement cosmique galactique.
Le Soleil est actuellement au milieu de sa vie sur la séquence principale. Dans ~5 milliards d'années, l'hydrogène du cœur sera épuisé. Le Soleil s'enflera en géante rouge, son rayon atteignant potentiellement l'orbite de la Terre (1 UA), avant de perdre ses couches externes sous forme de nébuleuse planétaire. Le cœur résiduel, refroidissant lentement, formera une naine blanche de la taille de la Terre.
La luminosité solaire augmente progressivement de ~1 % par 100 millions d'années. Dans ~1 milliard d'années, l'augmentation de luminosité rendra les océans terrestres insupportables pour la vie complexe. Les éruptions solaires actuelles affectent nos satellites, réseaux électriques et communications — la météo spatiale est un enjeu technologique et économique majeur du XXIe siècle.
Première orbite polaire du Soleil. Cartographie du vent solaire aux hautes latitudes et du champ magnétique héliosphérique. Fin de mission 2009.
Observatoire héliosphérique au point L1. Surveillance continue : éruptions, vents solaires, structure coronale. Découverte de > 4 000 comètes rasantes. Toujours opérationnel.
Deux sondes en orbite héliocentrique permettant la vision stéréoscopique du Soleil et des CME. STEREO-A toujours actif ; contact perdu avec STEREO-B en 2014.
Sonde la plus proche jamais envoyée vers le Soleil : 6,16 millions de km (2024). Mesure in situ du vent solaire à sa source. Vitesse record : 692 000 km/h. A traversé la couronne solaire en 2021.
Premières images des pôles solaires et des « feux de camp » (nanoflares). Résolution sans précédent de la surface solaire. Inclinaison orbitale croissante pour observer les pôles.