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Service d'astrophysique
Laboratoire AIM

 
La relation du Soleil et de la Terre
Sylvaine Turck-Chièze




Le Soleil interagit avec la Terre et les particules émises lors de fortes éruptions peuvent perturber les installations électriques ou les véhicules en orbite. S'il est bien établi que la température moyenne de la Terre, environ 16-17°C, est directement liée à l'énergie émise par le Soleil qui est de 1365 W/m2 (en fait le ¼ en moyenne),le rôle du Soleil dans le climat actuel est encore mal connu.

 

Considérant qu'environ 100W/m2 est réfléchi, l'apport du Soleil est finalement de 242 W/m2 au sol. L'étude du climat est l'étude des variations observées sur terre.

 

fig 1 : Tentative de reproduction de la constante solaire sur 4 siècles, en tenant compte de l'évolution des cycles solaires. D'après Lean, Encyclopédie Astronomy and Astrophysics de Murdin.

Des variations cycliques de la température terrestre ont été constatées dans le passé et sont directement imputées à des effets orbitaux de la terre autour du Soleil. L'excentricité présente des périodes de 400000 et 100000 ans; l'obliquité induit une période 41000 ans et la précession des effets de 19000 et 23000 ans. Les deux derniers effets créent des différences d'éclairement de respectivement 15 et 65 W/m2. Notons que 4W/m2 crée une variation de température d'environ 0.4 degré et que quelques degrés vont avoir déjà un fort impact sur les glaciers et les océans... La question d'actualité est de savoir s'il y a d'autres sources de variation venant du Soleil. Depuis que le Soleil brûle de l'hydrogène, la luminosité solaire a augmenté de 30% en 4.6 milliards d'années, et donc à l'échelle humaine, les changements attendus sur 100 ans sont négligeables. C'est pourquoi on parle de « constante solaire ». Depuis plus d'une dizaine d'années, celle-ci est mesurée systématiquement, et l'on constate une variation d'énergie au cours du cycle de 11 ans de l'ordre du watt (illustration : mesure de Fröhlich). C'est en partie dû à une redistribution de l'énergie dans la zone convective sous forme d'énergie magnétique et d'énergie mécanique accompagnée de mouvements de matière et aussi à la présence de facules (régions plus lumineuses) près des tâches solaires.

 




Plusieurs questions commencent à apparaître, comment la rotation différentielle évolue t'elle avec le temps ? comment varie l'énergie magnétique qui s'échappe du Soleil ? A-t-elle variée d'un facteur 2 en 100 ans, comme semblent le suggérer les mesures actuelles ? cela a-t-il un impact sur le climat ? Qu'elle est la véritable interaction des particules chargées émises lors des éjections de masse coronales avec la magnétosphère terrestre ? Ces particules modifient t'elles significativement la composition des nuages en haute atmosphère ?

 

 

La réponse à ces questions n'est pas disponible aujourd'hui mais l'ensemble des techniques utiles pour apporter des éléments de réponse existe. Pourtant il semble aussi raisonnable de penser qu'une évolution climatique récente est imputable aux émissions terrestres qu'il est donc urgent et important de les limiter. Certaines observations cruciales viendront des instruments à bord de SoHO et des 4 satellites CLUSTER qui étudient la magnétosphère terrestre. La stratégie observationnelle est aujourd'hui définie et le support théorique et numérique se met en place (voir calculs magnétohydrodynamiques) pour répondre à ces questions à l'échelle de dix- vingt ans. Ce qui est sûr aujourd'hui, c'est que le Soleil a un impact important sur les communications et la technologie de plus en plus sensible que nous développons. SoHO est le premier satellite à nous renseigner, chaque jour, sur la « météorologie solaire », avec le descriptif de la vitesse de ses vents, ses éjections de matière que l'on peut connecter 2-3 jours plus tard sur terre aux mouvements de notre magnétosphère et aux aurores boréales. Les astronautes et les pilotes ne sont certainement pas les seuls à s'en préoccuper …

 

maj : 12-04-2010 (993)