Présentation à lôccasion de ALCOR (Astronomie et Lumières du Campus d'Orsay) par Éric Buchlin Institut d'astrophysique spatiale CNRS/Université Paris-Sud, Orsay, 23 Novembre 2016

1. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
La couronne solaire : du calme à la tempête
Éric Buchlin
Institut d'astrophysique spatiale
CNRS/Université Paris-Sud, Orsay
ALCOR, Univ. Paris-Sud,
23 novembre 2016
É. Buchlin La couronne solaire 1

2. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Voir le Soleil...
1. Voir le Soleil...
2. Le Soleil, une étoile
3. À la découverte de l'atmosphère solaire
4. Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
5. Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 2

3. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Une observation du Soleil
É. Buchlin La couronne solaire 3

4. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Premières observations du Soleil
Stonehenge, Angleterre
Importance pour la vie sur Terre
Cycle jour/nuit, mesure du temps
É. Buchlin La couronne solaire 4

5. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Pendant les éclipses : quelque chose autour du Soleil?
La Lune cache le Soleil en passant devant lui :
Phénomène resté longtemps mystérieux et inquiétant :
le Soleil va-t-il réapparaître?
Une couronne : un phénomène terrestre, lunaire ou solaire?
HergéLetempledusoleil
LucViatour,1999
É. Buchlin La couronne solaire 5

6. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Que se passe-t-il pendant une éclipse de Soleil?
É. Buchlin La couronne solaire 6

7. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Éclipses ailleurs : Jupiter
É. Buchlin La couronne solaire 7

8. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Éclipses ailleurs : autres planètes, étoiles et exoplanètes
É. Buchlin La couronne solaire 8

10. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Observations du Soleil à partir du sol et de l'espace
Télescope solaire au sol (THEMIS) Télescopes dans l'espace
É. Buchlin La couronne solaire 10

11. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Le Soleil, une étoile
1. Voir le Soleil...
2. Le Soleil, une étoile
3. À la découverte de l'atmosphère solaire
4. Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
5. Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 11

12. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Le Soleil dans la Galaxie
PourlaSciencen.387
É. Buchlin La couronne solaire 12

13. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Carte d'identité du Soleil
É. Buchlin La couronne solaire 13

14. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Carte d'identité du Soleil
Autres données :
Masse : 330000 fois la
Terre
Densité : 1, 4
Gravité à la surface : 28
fois celle de la Terre
Luminosité : 0, 4
milliards de milliards de
milliards de watts.
É. Buchlin La couronne solaire 13

15. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Une étoile parmi les étoiles
Diagramme de Hertzsprung-Russel :
classement des étoiles en fonction de
leur couleur et de leur luminosité
donne une indication de l'âge, du
type... des étoiles
Le Soleil est dans la séquence
principale, stabilité sur plusieurs
milliards d'années
Le Soleil est l'étoile la plus proche (plus facilement observable)
Il peut être utilisé pour comprendre les autres étoiles.
É. Buchlin La couronne solaire 14

16. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
À la découverte de l'atmosphère solaire
1. Voir le Soleil...
2. Le Soleil, une étoile
3. À la découverte de l'atmosphère solaire
Structure moyenne en fonction de l'altitude
Taches solaires, régions actives et boucles coronales
Protubérances / laments
4. Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
5. Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 15

17. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
L'atmosphère solaire : Photosphère
Surface visible
(photosphère), 6000 K
Haute chromosphère,
50000 K, altitude 2000 km
Couronne,
1000000 K, altitude 5000 km.
É. Buchlin La couronne solaire 16

18. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
L'atmosphère solaire : Haute chromosphère
Surface visible
(photosphère), 6000 K
Haute chromosphère,
50000 K, altitude 2000 km
Couronne,
1000000 K, altitude 5000 km.
É. Buchlin La couronne solaire 16

19. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
L'atmosphère solaire : Couronne
Surface visible
(photosphère), 6000 K
Haute chromosphère,
50000 K, altitude 2000 km
Couronne,
1000000 K, altitude 5000 km.
É. Buchlin La couronne solaire 16

20. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
L'atmosphère solaire :
Surface visible
(photosphère), 6000 K
Haute chromosphère,
50000 K, altitude 2000 km
Couronne,
1000000 K, altitude 5000 km.
Température mesurée par spectroscopie
É. Buchlin La couronne solaire 16

21. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Taches solaires
Observées depuis plus de 2000 ans; puis par Fabricius, Scheiner, Galilée...
avec leurs lunettes
Ont montré que le Soleil change, n'est pas parfait, est une sphère, et
est en rotation.
É. Buchlin La couronne solaire 17

22. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Zoom sur une tache solaire
Image (lumière visible) et champ magnétique du télescope suédois SST
Tache plus froide (3000 4500 K) que le reste de la photosphère car le
champ magnétique empêche la matière chaude d'arriver à la surface.
É. Buchlin La couronne solaire 18

23. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Au-dessus des taches : les régions actives
Dans la couronne, au-dessus des
taches :
régions actives, plus brillantes
que le reste de la couronne.
Pourquoi?
É. Buchlin La couronne solaire 19

24. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Au-dessus des taches : les régions actives
Dans la couronne, au-dessus des
taches :
régions actives, plus brillantes
que le reste de la couronne.
Pourquoi?
É. Buchlin La couronne solaire 19

25. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Au-dessus des taches : les régions actives
Dans la couronne, au-dessus des
taches :
régions actives, plus brillantes
que le reste de la couronne.
Pourquoi?
Toujours à cause du champ
magnétique!
É. Buchlin La couronne solaire 19

26. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Régions actives
Hinode/XRT
TRACE
Boucles de diérentes tailles et températures, entre pôles magnétiques
opposés.
É. Buchlin La couronne solaire 20

27. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Protubérances (= laments)
BBSO, Hα
Matière chromosphérique,
froide et dense, en suspension
grâce au champ magnétique
dans la couronne chaude
É. Buchlin La couronne solaire 21

28. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Protubérances (= laments)
EIT, 30.4 nm
Matière chromosphérique,
froide et dense, en suspension
grâce au champ magnétique
dans la couronne chaude
É. Buchlin La couronne solaire 21

29. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
1. Voir le Soleil...
2. Le Soleil, une étoile
3. À la découverte de l'atmosphère solaire
4. Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
Éruptions et éjections de masse coronale
Jets, micro-éruptions
Variations de la luminosité et cycle solaire
Relations Soleil-Terre et météorologie de l'espace
5. Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 22

30. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Flares (éruption caractérisée par un fort embrillancement)
Première observation : en lumière blanche, par Carrington 1859
É. Buchlin La couronne solaire 23

31. SoHO/EIT,19.5nm,28octobre2003

32. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conséquence possible : éjection de masse coronale (CME)
SoHO/EIT30.4nm,26/08/1997
É. Buchlin La couronne solaire 25

33. SDO/AIA30.4nm,07/06/2011

34. SDO/AI17.1nm,19.3nm,21.1nm,07/06/2011

36. SoHO/EIT+LASCOC2,20avril1998

37. SoHO/EIT+LASCOC2

38. STEREO/EUVI+HI/Festival

39. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Comète Encke dans le vent solaire
STEREO/HI
É. Buchlin La couronne solaire 32

40. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Jets dans un trou coronal
Hinode/XRT
É. Buchlin La couronne solaire 33

41. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Petits embrillancements : ça bouge partout!
Hinode/XRT
É. Buchlin La couronne solaire 34

42. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Cycle solaire (11 ans ×2)
SoHO/EIT30.4nm
É. Buchlin La couronne solaire 35

44. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Cycle solaire (11 ans ×2)
C'est encore à cause du
champ magnétique!
(eet dynamo)
É. Buchlin La couronne solaire 37

45. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 38

46. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Relations Soleil-Terre et météorologie de l'espace
La Terre n'est pas isolée, elle est
soumise à l'inuence du Soleil :
lumière, particules, champ
magnétique...
Ces éléments sont fortement
variables, avec des conséquences
observables depuis la Terre, et des
impacts sur les activités humaines
L'étude de ces phénomènes (y compris
leur prévision) est appelée
météorologie de l'espace
É. Buchlin La couronne solaire 39

47. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Relations Soleil-Terre et météorologie de l'espace
La Terre n'est pas isolée, elle est
soumise à l'inuence du Soleil :
lumière, particules, champ
magnétique...
Ces éléments sont fortement
variables, avec des conséquences
observables depuis la Terre, et des
impacts sur les activités humaines
L'étude de ces phénomènes (y compris
leur prévision) est appelée
météorologie de l'espace
Pour bientôt?
Existe presque déjà :
http://spaceweather.com
É. Buchlin La couronne solaire 39

48. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conséquences des tempêtes solaires : aurores polaires
É. Buchlin La couronne solaire 40

49. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conséquences des tempêtes solaires : aurores polaires
É. Buchlin La couronne solaire 40

50. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conséquences des tempêtes solaires : aurores polaires
É. Buchlin La couronne solaire 40

51. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Autres conséquences des tempêtes solaires
Problèmes de communication (par ex. télégraphe le 2 Sep. 1859)
Coupures de courant (Québec 1989)
Erreurs sur les GPS.
Des satellites endommagés ou perdus
Un danger pour les humains dans l'espace et en altitude.
É. Buchlin La couronne solaire 41

52. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Autres conséquences des tempêtes solaires
Problèmes de communication (par ex. télégraphe le 2 Sep. 1859)
Coupures de courant (Québec 1989)
Erreurs sur les GPS.
Des satellites endommagés ou perdus
Un danger pour les humains dans l'espace et en altitude.
É. Buchlin La couronne solaire 41

53. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conclusion
1. Voir le Soleil...
2. Le Soleil, une étoile
3. À la découverte de l'atmosphère solaire
4. Variabilité du Soleil et météorologie de l'espace
5. Conclusion
É. Buchlin La couronne solaire 42

54. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conclusion
Le Soleil est une étoile variable, active.
Nous subissons les eets de cette variabilité, à diérentes échelles de
temps.
Le champ magnétique joue un rôle très important à tous les niveaux.
Le futur pour les observations spatiales :
Solar Orbiter (ESA, 2018) : plus près, plus hautes latitudes!
Solar Probe+ (NASA, 2018) : beaucoup plus près!
É. Buchlin La couronne solaire 43

55. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Conclusion
Le Soleil est une étoile variable, active.
Nous subissons les eets de cette variabilité, à diérentes échelles de
temps.
Le champ magnétique joue un rôle très important à tous les niveaux.
Le futur pour les observations spatiales :
Solar Orbiter (ESA, 2018) : plus près, plus hautes latitudes!
Solar Probe+ (NASA, 2018) : beaucoup plus près!
É. Buchlin La couronne solaire 43

57. Voir le Soleil... Le Soleil, une étoile L'atmosphère solaire Variabilité Conclusion
Observer le Soleil... de chez soi (ou à l'école)
Sur internet : http://helioviewer.ias.u-psud.fr/ ou avec
JHelioViewer
Avec un télescope : avec un ltre (dangereux) ou en projection
Avec un Solarscope
É. Buchlin La couronne solaire 45