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Le vent solaire est un flux de particules qui se détache du soleil à environ un million de kilomètres à l'heure et se déplace dans tout le système solaire. D'abord proposé dans les années 1950 par le physicien de l'Université de Chicago Eugene Parker, le vent solaire est visible dans le halo autour du soleil lors d'une éclipse et parfois lorsque les particules frappent l'atmosphère terrestre - comme les aurores boréales, ou aurores boréales.
Alors que le vent solaire protège la Terre d'autres particules nocives provenant de l'espace, les tempêtes peuvent également menacer nos réseaux satellitaires et de communication.
Qu'est-ce que le vent solaire ?
La surface du soleil est extrêmement chaude à 6, 000 degrés Fahrenheit, mais son atmosphère, appelé la couronne, est plus de mille fois plus chaud. Il est aussi incroyablement actif; ces fusées éclairantes et ces boucles sont le halo que vous voyez autour du soleil quand il y a une éclipse.
La couronne est si chaude que la gravité du soleil ne peut pas la retenir, ainsi, les particules sont projetées dans l'espace et voyagent dans tout le système solaire dans toutes les directions. Comme le soleil tourne, brûlures et rots, il crée des tourbillons et des tourbillons complexes de particules. Ces particules, principalement des protons et des électrons, voyagent à environ un million de miles par heure lorsqu'ils passent la Terre.
Ce flux de particules, appelé le "vent solaire, " a un impact énorme sur nos vies. Il nous protège des rayons cosmiques parasites provenant d'ailleurs dans la galaxie, mais les effets des tempêtes à la surface du soleil peuvent également affecter nos réseaux de télécommunications. Le vent constituerait également une menace pour les astronautes voyageant à travers espacer, la NASA veut donc mieux comprendre ses propriétés.
Comment le vent solaire a-t-il été découvert ?
Crédit :NASA
En 1957, Eugene Parker était professeur adjoint à l'Université de Chicago lorsqu'il a commencé à se pencher sur une question ouverte en astrophysique :les particules sortent-elles du soleil ? Un tel phénomène semblait improbable; L'atmosphère terrestre ne s'écoule pas dans l'espace, et de nombreux experts ont supposé qu'il en serait de même pour le soleil. Mais les scientifiques avaient remarqué un phénomène étrange :les queues des comètes, quelle que soit la direction dans laquelle ils ont voyagé, toujours pointé loin du soleil, presque comme si quelque chose les emportait.
Parker a commencé à faire le calcul. Il a calculé que si la couronne du soleil était d'un million de degrés, il devait y avoir un flux de particules s'étendant loin de sa surface, devenant finalement extrêmement rapide, plus rapide que la vitesse du son. Il nommera plus tard le phénomène le « vent solaire ».
"Et c'est la fin de l'histoire, sauf que ce n'est pas le cas, parce que les gens ont immédiatement dit, "Je n'y crois pas, '", a déclaré Parker.
Il a rédigé un article et l'a soumis au Journal d'astrophysique ; la réponse des examinateurs scientifiques a été rapide et cinglante.
"Vous devez comprendre à quel point cela semblait incroyable quand il l'a proposé, " dit Fausto Cattaneo, un professeur d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Chicago. "Que ce vent n'existe pas seulement, mais voyage à vitesse supersonique ! Il est extrêmement difficile d'accélérer quoi que ce soit à des vitesses supersoniques en laboratoire, et il n'y a aucun moyen de propulsion."
Heureusement, le rédacteur en chef du journal à l'époque était l'éminent astrophysicien Subrahmanyan Chandrasekhar, Le collègue de Parker à l'Université de Chicago. Chandrasekhar n'aimait pas l'idée non plus, mais le futur lauréat du prix Nobel n'a rien trouvé d'anormal dans les calculs de Parker, il a donc annulé les critiques et publié le document.
Seulement trois ans plus tard, lorsqu'un vaisseau spatial de la NASA appelé Mariner II a effectué des lectures lors de son voyage vers Vénus en 1962, les résultats étaient sans ambiguïté. "Il y avait le vent solaire, souffler 24h/24, 7j/7, " dit Parker.
Comment le vent solaire nous affecte-t-il?
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Cette découverte révolutionnaire a remodelé notre image de l'espace et du système solaire. Les scientifiques en sont venus à comprendre que le vent solaire ne passe pas seulement au-delà de la Terre, mais dans tout le système solaire et au-delà. Il nous protège et nous menace à la fois.
"Le vent solaire recouvre magnétiquement le système solaire, protéger la vie sur Terre des particules encore plus énergétiques provenant d'ailleurs dans la galaxie, " a expliqué Angela Olinto, astrophysicienne à UChicago. " Mais cela affecte également les communications par satellite sophistiquées que nous avons aujourd'hui. Il est donc crucial pour la civilisation dans son ensemble de comprendre la structure, la dynamique et l'évolution précises du vent solaire."
Normalement, Le champ magnétique terrestre nous protège de la plupart de ces particules. Mais parfois, le soleil "rote, " en jetant un milliard de tonnes de matière dans l'espace volant à plusieurs milliers de kilomètres par seconde. C'est ce qu'on appelle des éjections de masse coronale - et si une grosse devait frapper la Terre, l'onde de choc pourrait provoquer le chaos et endommager nos systèmes de communication. "Cela peut faire sonner le champ magnétique qui entoure la Terre comme une cloche frappée, " a déclaré le professeur Justin Kasper, un alun UChicago maintenant un physicien à l'Université du Michigan. Un tel scénario générerait toutes sortes de perturbations :les avions perdraient la communication radio, Le GPS serait perturbé jusqu'à des kilomètres, et bancaire, les communications et les systèmes électroniques pourraient être détruits.
Cela s'est déjà produit auparavant :en 1859, une éruption solaire géante connue sous le nom d'événement Carrington a coupé les systèmes télégraphiques et électriques pendant des jours. Les aurores boréales étaient si fortes que les gens ont déclaré pouvoir lire un journal à sa lumière même à une heure du matin. « Il y avait une splendeur épouvantable à l'horizon du Nord, d'où jaillissaient de fantastiques flèches de lumière, et une lueur rose prolongée, comme une vapeur teintée de feu, au zénith, " a écrit le Cincinnati Daily Commercial.
Mais en 1859, nous n'étions pas aussi dépendants de l'électronique qu'aujourd'hui. Une étude réalisée en 2013 par Lloyd's of London a estimé qu'une tempête similaire frappant la Terre aujourd'hui pourrait causer jusqu'à 2 600 milliards de dollars de dommages aux seuls États-Unis, et déclencherait des pannes généralisées et des dommages aux réseaux électriques.
Il y a quelques précautions que nous pourrions prendre si nous avions un préavis, c'est pourquoi les ingénieurs veulent savoir quand une tempête solaire arrive. Heureusement, plusieurs engins spatiaux en orbite autour du soleil prennent des photos et les renvoient sur Terre afin que la NASA puisse surveiller les éruptions. (Vous pouvez voir les conditions météorologiques spatiales actuelles ici.) Mais l'analyse de ces images nécessite toujours une éruption pour apparaître d'abord à la surface du soleil, qui ne fournit que des minutes ou des heures d'avertissement. A partir de maintenant, il n'y a toujours pas moyen de prédire de telles éruptions avant qu'elles ne se produisent.
Une meilleure compréhension du vent solaire s'inscrit également dans une autre aventure humaine :les voyages dans l'espace. Certaines particules du vent solaire sont extrêmement énergétiques, et pourrait percer de minuscules trous à travers d'importants équipements spatiaux, sans parler des corps humains. Afin de protéger les astronautes, La NASA doit comprendre les composants, caractéristiques, et les fréquences de ces particules, ainsi que comment prévoir à l'avance la météo spatiale pour des voyages en toute sécurité.
Quels mystères subsistent sur le vent solaire ?
Vue d'artiste des particules du vent solaire venant vers la Terre. Crédit :NASA
L'un des plus gros problèmes auxquels sont confrontés les prévisionnistes de la météo spatiale est que nous ne savons toujours pas pourquoi l'atmosphère du soleil est tellement plus chaude que la surface.
Dans la vie de tous les jours, vous vous attendriez à ce que la température diminue régulièrement à mesure que vous vous éloignez d'une source de chaleur, comme éloigner votre main d'un feu. Mais ce n'est pas ce qui se passe au soleil. Dans ce cas, la chaleur provient de la fusion qui se produit dans le noyau du soleil, qui se refroidit progressivement jusqu'à 6, 000 degrés Fahrenheit à la surface, puis remonte à des millions de degrés dans la couronne.
De nombreuses théories ont été proposées. Les scientifiques savent que toute la surface du soleil est constamment en mouvement et en éruption; peut-être y a-t-il de plus petites "nanoflares" (chacune contenant toujours l'énergie d'une bombe à hydrogène de 10 mégatonnes) en éruption constante sur toute la surface du soleil qui transportent de la chaleur dans l'atmosphère. Il existe également des champs magnétiques interagissant à la surface du soleil; il est possible que ces champs magnétiques se frappent avec une force explosive des milliards de fois par seconde - "s'annulent", mais chauffer l'atmosphère dans le processus.
Les questions auxquelles les scientifiques aimeraient répondre incluent :
Une meilleure compréhension de ces processus pourrait aider à prévoir la météo spatiale qui affecte la vie sur Terre, en savoir plus sur les conditions auxquelles les astronautes en orbite au-dessus de notre monde et voyageant sur de longues distances seraient confrontés, et même fournir des indices sur les types d'activité stellaire qui pourraient favoriser l'habitabilité sur des planètes lointaines.
Mais pour obtenir des réponses, nous devons nous rapprocher du soleil lui-même.
Qu'est-ce que la sonde Parker de la NASA ?
Cette combinaison de trois longueurs d'onde de la lumière de l'observatoire de la dynamique solaire de la NASA a conduit à une série de bouffées coronales lentes le 17 janvier. 2013. Crédit :NASA
Les scientifiques sont impatients d'effectuer une mission vers le soleil depuis que les voyages dans l'espace sont devenus possibles. Non seulement le soleil est vital à la vie sur Terre, c'est aussi de loin l'étoile la plus proche que nous puissions étudier. Mais les températures extrêmes signifiaient que les scientifiques devaient attendre le développement d'une technologie qui pourrait protéger le vaisseau spatial de la chaleur intense et du rayonnement du soleil.
En 2018, ce rêve est enfin devenu réalité. La sonde solaire Parker de la NASA, du nom d'Eugene Parker en l'honneur de ses recherches pionnières, a commencé un voyage de sept ans vers la couronne extrêmement chaude du soleil le 12 août. 2018. La sonde est l'objet le plus rapide construit par l'homme, voyager à plus de 150, 000 milles à l'heure. C'est tellement rapide qu'il a déjà fait plusieurs tours autour du soleil.
Le bouclier thermique de la sonde, fait d'un peu moins de cinq pouces d'un composite de carbone de pointe, maintient les instruments délicats de l'artisanat à une température fraîche de 85 degrés Fahrenheit, alors même que la couronne fait rage à 3, 000, 000 degrés à l'extérieur. (Sauf pour un instrument particulièrement robuste, construit par UChicago alun Justin Kasper, qui jette un coup d'œil autour du bord de l'engin pour ramasser les particules du vent solaire).
La sonde a déjà renvoyé d'énormes quantités de données sur Terre, ce qui a conduit à des découvertes telles que d'étranges "retours en arrière" dans le vent solaire.
Parker, puis 91, s'est envolé pour Cap Canaveral avec sa famille pour assister au lancement du vaisseau spatial de la NASA.
"Tant de choses ont été investies dans ce lancement, et puis de tout voir disparaître lentement - disparaître dans le ciel nocturne, sachant que cela ne reviendra jamais - ce fut une expérience émouvante, " Parker a déclaré. "Vous avez rarement une mission spatiale qui ne propose pas l'inattendu, et cela deviendra de plus en plus excitant au fur et à mesure que la mission se poursuivra et traversera des régions dans lesquelles les vaisseaux spatiaux n'ont jamais été auparavant. C'est juste fascinant à chaque étape du chemin."
