Le vent solaire du soleil affecte presque tout dans le système solaire. Il peut perturber le fonctionnement des satellites de la Terre et créer les lumières des aurores.

Une nouvelle étude menée par des physiciens de l'Université du Wisconsin-Madison a imité les vents solaires en laboratoire, confirmant comment ils se développent et fournissant un modèle lié à la Terre pour l'étude future de la physique solaire.

Notre soleil est essentiellement une grosse boule de plasma chaud, un état énergétique de la matière composé de gaz ionisé. Comme le soleil tourne, le plasma tourne, trop. Ce mouvement du plasma dans le noyau du soleil produit un champ magnétique qui remplit l'atmosphère solaire. A quelque distance de la surface du soleil, connue sous le nom de surface d'Alfvén, ce champ magnétique s'affaiblit et le plasma se détache du soleil, créer le vent solaire.

« Le vent solaire est très variable, mais il en existe essentiellement deux types :rapide et lent, " explique Ethan Peterson, un étudiant diplômé du département de physique de l'UW-Madison et auteur principal de l'étude publiée en ligne le 29 juillet dans Physique de la nature . "Les missions satellites ont assez bien documenté d'où vient le vent rapide, nous avons donc essayé d'étudier spécifiquement comment le vent solaire lent est généré et comment il évolue lorsqu'il se dirige vers la Terre. »

Peterson et ses collègues, dont le professeur de physique Cary Forest, peut ne pas avoir un accès direct à la grosse boule de plasma du soleil, mais ils ont accès à la prochaine meilleure chose :la Big Red Ball.

La Grande Boule Rouge est une sphère creuse de trois mètres de large, avec un aimant puissant en son centre et diverses sondes à l'intérieur. Les chercheurs pompent de l'hélium, l'ioniser pour créer un plasma, puis appliquer un courant électrique qui, avec le champ magnétique, remue le plasma, créant une imitation presque parfaite du plasma en rotation et des champs électromagnétiques du soleil.

Avec leur mini-soleil en place, les chercheurs peuvent prendre des mesures en de nombreux points à l'intérieur de la balle, leur permettant d'étudier les phénomènes solaires en trois dimensions.

D'abord, ils ont pu recréer la Parker Spiral, un champ magnétique qui remplit tout le système solaire du nom du scientifique qui a le premier décrit le vent solaire. Sous la surface d'Alfvén, le champ magnétique rayonne directement du Soleil. Mais à cette surface, la dynamique du vent solaire prend le relais, entraînant le champ magnétique dans une spirale.

"Les mesures du satellite sont assez cohérentes avec le modèle Parker Spiral, mais seulement à un moment à la fois, donc tu ne pourras jamais faire une simultanée, carte à grande échelle de celui-ci comme nous pouvons le faire en laboratoire. ", dit Peterson. "Nos mesures expérimentales confirment la théorie de Parker sur la façon dont il est créé par ces flux de plasma."

Les chercheurs ont également pu identifier la source des « rots, " petit, éjections périodiques de plasma qui alimentent le vent solaire lent. Avec la filature au plasma, ils ont sondé le champ magnétique et la vitesse du plasma. Leurs données ont cartographié une région où le plasma se déplaçait assez rapidement et où le champ magnétique était suffisamment faible pour que le plasma puisse se briser et s'éjecter radialement.

"Ces éjections sont observées par des satellites, mais personne ne sait ce qui les anime, " dit Peterson. " Nous avons fini par voir des rots très similaires dans notre expérience, et identifié comment ils se développent.

Les chercheurs soulignent que leurs expériences liées à la Terre complètent, mais ne me remplace pas, missions satellitaires. Par exemple, la sonde solaire Parker, lancé en août 2018, devrait atteindre et même plonger sous la surface d'Alfvén. Il fournira des mesures directes du vent solaire jamais obtenues auparavant.

"Nos travaux montrent que les expériences de laboratoire peuvent également atteindre la physique fondamentale de ces processus, " dit Peterson. " Et parce que le Big Red Ball est maintenant financé en tant qu'installation nationale des utilisateurs, il dit à la communauté scientifique :si vous voulez étudier la physique du vent solaire, Vous pouvez le faire ici."