Par Kenrick Vezina, mis à jour le 30 août 2022
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En masse, le Soleil est constitué d'environ 70 % d'hydrogène, d'environ 28 % d'hélium, d'environ 1,5 % de carbone, d'azote et d'oxygène, et d'environ 0,5 % d'éléments traces lourds tels que le néon, le fer, le silicium, le magnésium et le soufre.
L'intérieur solaire est dominé par deux éléments :l'hydrogène (≈70 % en masse) et l'hélium (≈28 %). Les 1,5 % restants sont un mélange de carbone, d'azote et d'oxygène, tandis que les 0,5 % restants contiennent des traces d'espèces plus lourdes, notamment du néon, du fer, du silicium, du magnésium et du soufre.
Bien que nous ne puissions pas échantillonner directement la matière solaire, le Soleil émet continuellement des rayonnements électromagnétiques et des particules. Chaque élément absorbe et émet des longueurs d'onde caractéristiques, produisant les raies d'absorption Fraunhofer notées pour la première fois par William Hyde Wollaston en 1802 et cartographiées plus tard par le spectromètre de Joseph von Fraunhofer.
En analysant la profondeur et la position de ces raies dans le spectre solaire et en mesurant les flux de neutrinos, les chercheurs ont quantifié la composition élémentaire du Soleil avec une grande précision. Les techniques modernes, telles que la spectroscopie à haute résolution et l'héliosismologie, confirment que l'hydrogène et l'hélium dominent, tandis que les éléments plus lourds sont présents en quantités infimes.
Les étoiles naissent lorsque les gaz primordiaux hydrogène et hélium s’effondrent sous l’effet de la gravité. Une fois que la température du cœur atteint environ 15 millions de K, la fusion nucléaire s'enflamme, convertissant la masse en énergie selon l'équation d'Einstein, E=mc².
Par exemple, lorsque quatre noyaux d’hydrogène fusionnent en un noyau d’hélium, l’atome d’hélium résultant est 0,7 % moins massif que les quatre protons et neutrons d’origine. Cette masse manquante est libérée sous forme d'énergie qui alimente le Soleil.
Le Soleil n’a pas de surface solide; tout son volume est constitué de plasma ionisé, un état énergétique de la matière dans lequel les atomes ont perdu des électrons et portent une charge nette. Ce gaz ionisé émet de la lumière lorsque les électrons passent d'un niveau d'énergie à l'autre, donnant au Soleil son éclat brillant.
La forme sphérique du Soleil résulte de l’équilibre entre les forces gravitationnelles intérieures et la pression extérieure due à la fusion nucléaire. Il est divisé en sept couches distinctes :
La température élevée de la couronne (millions de degrés) dépasse la gravité du Soleil, permettant aux particules chargées de s’échapper sous la forme du vent solaire. Ce vent façonne les magnétosphères planétaires et détermine la météo spatiale.
Avec une durée de vie totale d'environ 10 milliards d'années, le Soleil a actuellement environ 4,6 milliards d'années. Il fusionne l'hydrogène à un taux d'environ 4,27 × 10⁹ kg par seconde. Lorsque l'hydrogène s'épuisera, le Soleil se transformera en une géante rouge, perdant ses couches externes et laissant finalement une naine blanche dense à peu près de la taille de la Terre.
