Soleil

Figure 1. Une image du Soleil.

Le Soleil est l’étoile au centre de notre système solaire. Il est principalement composé d’hydrogène – environ trois quarts de sa masse totale – et d’hélium – environ un quart de sa masse totale. Le reste de sa masse est constitué d’autres éléments que l’on trouve en quantité beaucoup plus faible et qui représentent un peu moins de 2 % de la masse du Soleil. Ces éléments comprennent le carbone, l’azote, l’oxygène, le néon, le magnésium, le silicium, le soufre et le fer. Plus de 50 autres éléments sont présents à l’état de traces. La température de la surface du Soleil est de 5778 K (5505°C).

Energie du Soleil

L’énergie du Soleil est vitale pour la vie sur Terre. Non seulement elle permet à la vie d’exister, mais elle est aussi la source de la plupart des énergies utilisées par les humains. La biomasse, les combustibles fossiles et certaines énergies renouvelables comme l’énergie éolienne et l’énergie solaire proviennent du Soleil. Les combustibles fossiles sont simplement de l’énergie solaire stockée sous une forme secondaire. L’énergie originelle du soleil est captée par la photosynthèse et stockée dans des liaisons chimiques pendant la croissance des plantes. Cette énergie est ensuite libérée des millions d’années plus tard après que ces plantes se soient transformées en combustibles fossiles. Tous les combustibles fossiles sont en fin de compte de l’énergie provenant de la lumière du soleil. L’énergie solaire qui parvient à la Terre est importante, même après avoir traversé des centaines de kilomètres d’atmosphère terrestre. Le rayonnement solaire qui atteint la Terre contient une quantité importante d’énergie. À pleine intensité, la puissance solaire vers la Terre à la surface de la haute atmosphère est d’environ 1367 W/m2. Si l’on tient compte du fait que seule la moitié de la Terre fait face au Soleil, ainsi que de la prise en compte des différentes quantités de lumière solaire qui frappent les différentes latitudes et de la quantité d’atmosphère que la lumière solaire doit traverser, la puissance moyenne s’élève à environ 340 W/m2.

En plus de fournir de l’énergie, l’énergie du Soleil réchauffe la Terre à un point tel qu’elle est habitable (la structure de l’atmosphère permet également de s’assurer que le budget énergétique de la Terre maintient une température constante et vivable). Le Soleil crée également des modèles météorologiques, des courants océaniques et des courants d’air.

Les couches du Soleil

Des satellites ont été lancés pour étudier le Soleil en permanence. Ces satellites observent le Soleil dans une variété de longueurs d’onde qui aide à créer une image qui décrit le fonctionnement interne du Soleil. On pense que le Soleil est composé de 6 régions différentes :

• Noyau : Le 1/5ème interne du rayon du Soleil est connu comme étant son noyau. C’est à l’intérieur du noyau que se produit la fusion nucléaire, et c’est donc de là que provient l’énergie du Soleil. Le noyau présente une forte concentration d’atomes d’hydrogène qui sont poussés vers le centre du Soleil sous l’effet de la gravité. Lorsqu’un grand nombre d’atomes d’hydrogène sont poussés dans une petite région, ils deviennent chauds – une température d’environ 13,6 millions de degrés à l’intérieur du noyau. Lorsque les atomes d’hydrogène sont chauffés à ces températures, ils se déplacent de plus en plus vite et entrent en collision les uns avec les autres plus fréquemment. Lorsque des atomes d’hydrogène se déplaçant rapidement entrent en collision, ils déclenchent parfois une réaction de fusion nucléaire grâce à l’utilisation de l’effet tunnel quantique.
• Zone radiative : cette couche est la zone qui entoure le noyau. L’énergie générée par le processus de fusion nucléaire dans le noyau se présente sous la forme de photons de haute énergie. Ces photons se déplacent vers l’extérieur par un processus radiatif. Ces photons se déplacent rapidement – à la vitesse de la lumière – mais leur collision fréquente avec d’autres particules entraîne un mouvement très lent hors de la zone radiative car ils n’empruntent pas un chemin rectiligne vers l’extérieur.
• Zone de convection : Cette zone forme l’enveloppe extérieure du Soleil. L’énergie est transférée très rapidement dans cette zone par convection. Le gaz plus chaud de la zone radiative se dilate et monte à travers la zone de convection. Il peut le faire parce que la zone de convection est plus froide que la zone radiative, et donc moins dense. Lorsque le gaz s’élève, il se refroidit également et redescend. En se rapprochant de la zone radiative, il se réchauffe à nouveau et remonte. Ce processus se répète, créant des courants de convection.
• Photosphère : Cette partie du Soleil est une couche mince, et c’est la couche où la lumière est émise. Ainsi, la photosphère est la couche du Soleil que nous voyons depuis la Terre.
• Chromosphère : C’est une couche de gaz rougeâtre-orange. Généralement, elle ne peut pas être vue à l’œil nu car la lumière de la photosphère l’écrase. Cependant, pendant une éclipse solaire, elle peut être vue. Elle peut également être vue dans les proéminences.
• Corona : Il s’agit d’une faible couche de plasma entourant la surface du Soleil. Elle ne peut être vue à l’œil nu que lors d’une éclipse solaire. Les températures dans la couronne peuvent approcher les deux millions de degrés.

Figure 2. Il s’agit d’un modèle tridimensionnel du Soleil fourni par la NASA. Faites glisser l’image pour regarder le Soleil sous différents angles.

Pour en savoir plus

Pour en savoir plus sur l’énergie qui provient du Soleil, voir :

• Fusion nucléaire dans le Soleil
• Rayonnement solaire
• Insolation

Pour en savoir plus sur l’importance de cette énergie sur la Terre, voir :

• Énergie solaire vers la Terre
• Température de la Terre
• Puissance solaire

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