Soleil, étoile de la Terre
Astronomie
Caractéristiques générales du Soleil
Le Soleil est l'étoile de notre Système solaire. Elle est une étoile de type naine jaune composée d'hydrogène (74 % de la masse ou 92 % du volume) et d'hélium (25 % de la masse ou 8 % du volume). Le Soleil effectue sa rotation en 25 jours terrestres et sa révolution autour de la Voie lactée en 225 à 250 millions d'années.
Le Soleil est né il y a environ 4,6 milliards d'années. Il s'est formé à partir d'un nuage de gaz et de poussières appelé nébuleuse solaire, qui s'est lentement condensé sous l'effet de la gravité. Au centre de la nébuleuse, la température et la pression ont augmenté, ce qui a entraîné la fusion nucléaire de l'hydrogène en hélium et la création d'une immense source de chaleur : le noyau solaire.
À la surface du Soleil, la température est de 5 500 degrés Celsius, et elle atteint les 15 millions en son noyau.
Le diamètre du Soleil est d'environ 1,4 million de kilomètres (109 fois le diamètre de la Terre) et sa masse pèse près de 1,99 milliard de milliards de milliards de tonnes soit 1,989 × 10^30 kg (une masse 330 000 fois supérieure à celle de la Terre !). Le Soleil représente 99,854 % de la masse du système solaire soit environ 1000 fois la masse de tous les corps célestes qui gravitent autour de lui. Autour du Soleil gravitent la Terre, sept autres planètes (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), au moins cinq planètes naines (Pluton, Éris, Cérès, Makémaké, Hauméa...), de nombreux astéroïdes et comètes, et une bande de poussière.
L'orbite de la Terre varie entre un cercle presque parfait et une ellipse dans sa course autour du Soleil, elle en est plus ou moins proche selon les saisons, la lumière émise par le Soleil met environ 8 minutes à atteindre la Terre.
Le Soleil est à 150 000 000 km de notre planète. Cette distance a été retenue comme « unité astronomique » (UA).
Coucher de soleil terrestre
Le Soleil se compose en 6 couches
- le noyau ou cœur (15 millions de °C), endroit où se manifestent des réactions de fusions nucléaires ;
- la zone de radiation;
- la zone de convection, où des cercles de chaleur remontent l'énergie à la surface de l'étoile ;
- la photosphère, surface du Soleil (environ 5 500 °C) ;
- la chromosphère, basse atmosphère du Soleil ;
- la couronne solaire, haute atmosphère du Soleil (1 à 2 millions de °C).
Les couches du Soleil
Avec une espérance de vie estimée à 10 milliards d'années, notre étoile a déjà atteint la moitié de son existence. Elle deviendra une géante rouge dans 5 milliards d’années, en se dilatant et enflant jusqu'à ses planètes voisines. Elle deviendra si imposante qu'elle avalera Mercure et Vénus, et peut-être la Terre. Plus tard, le Soleil soufflera son enveloppe externe : il ne restera plus qu'une naine blanche entourée de gaz, une nébuleuse planétaire.
Le Soleil, véritable moteur de l'atmosphère terrestre
L'énergie solaire transmise par le rayonnement solaire rend possible la vie sur Terre en apportant de l'énergie lumineuse (lumière) et thermique (chaleur).
Elle permet la présence d'eau à l'état liquide et la photosynthèse des végétaux. Le rayonnement ultraviolet provoque la désinfection naturelle des eaux de surfaces en éliminant certaines molécules indésirables.
Le rayonnement solaire est surtout responsable des climats et de la plupart des phénomènes météorologiques observés sur la Terre. En effet, le bilan radiatif global de la Terre est tel que l'énergie thermique à la surface de la Terre provient en moyenne à 99,98 % du Soleil. Les 0,02 % restants sont émis de la Terre elle-même. Comme pour les autres corps célestes, ces flux thermiques sont continuellement émis dans l’espace, sous forme de rayonnement thermique infrarouge. La Terre est ainsi en équilibre dynamique.
Le rayonnement solaire est composé de toute la gamme des rayonnements, de l'ultraviolet lointain comme les rayons gamma aux ondes radio en passant par la lumière visible.
Soleil et rayonnement ultraviolet (UV)
En plus d'émettre de la lumière et de la chaleur, le Soleil est une source importante de rayonnement ultraviolet (UV). Le spectre du rayonnement UV est réparti en trois catégories : les UVA, les UVB et les UVC.
Lorsque les rayons solaires traversent l'atmosphère terrestre, l'ensemble des UVC et la plupart des UVB sont absorbés par l'ozone, la vapeur d'eau, l'oxygène et le dioxyde de carbone (CO²). Par contre, les UVA ne sont pas filtrés de manière efficace par l'atmosphère. 95 % du rayonnement UV qui atteint la surface de la Terre sont des UVA, car leur longueur d'onde est suffisamment longue.
L'ozone est un puissant filtre à UV. Cependant, au fur et à mesure que la couche d'ozone s'amincit, ce rôle de filtre protecteur de l'atmosphère diminue progressivement. De ce fait, les humains et l'environnement sont exposés à des UV et en particulier à des UVB, plus intenses.
Les différents types d'UV
Les UVC, de courte longueur d'onde, sont les UV les plus nocifs, mais ils sont complètement filtrés par l'atmosphère et ne parviennent pas jusqu'à la surface terrestre.
Les UVB, de longueur d'onde moyenne, ont un rôle biologique important sur Terre, mais ne pénètrent pas au-delà des couches superficielles de la peau. La plupart des UVB solaires sont filtrés par l'atmosphère.
Les UVA, dont la longueur d'onde est assez longue, peuvent facilement pénétrer dans les couches profondes de la peau (bronzage). Cependant, ils favorisent le vieillissement prématuré de la peau et aussi le risque le développement des cancers cutanés.
L'indice UV (ou index UV) est une échelle de mesure de l'intensité du rayonnement UV du Soleil, et du risque qu'il représente pour la santé.
Éruption solaire
Aurore boréale
Météo de l'espace : quand l'activité solaire perturbe la Terre
L'activité solaire peut avoir des impacts importants sur Terre. Des particules et des rayonnements peuvent être projetés dans le Système solaire après des éruptions ou des éjections de masse coronale. Les tempêtes solaires provoquent souvent de jolies aurores boréales, quand les particules émises par le Soleil rencontrent le champ magnétique terrestre.
Ces phénomènes difficilement prévisibles peuvent aussi fortement perturber l'activité humaine. Les tempêtes solaires peuvent provoquer des pannes d'électricité, endommager des satellites ou encore brouiller les télécommunications. L'intensité de ces tempêtes peut varier en fonction des saisons solaires. En effet, notre étoile suit un cycle d'activité minimale et maximale d'une durée d'environ onze ans. À chaque changement de cycle, les pôles magnétiques nord et sud s'inversent.