Inversions du champ magnétique solaire: observations

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1 Inversions du champ magnétique solaire: observations Jean-Marie Malherbe Observatoire de Paris I L étoile Soleil II Variabilité/cyclicité multi-longueur d onde III Inversions magnétiques IV Des anomalies dans la cyclicité

2 Cœur, zone radiative, zone convective: inaccessibles au télescope Photosphère, chromosphère, couronne: observables à distance R= km 10 7 K 10 4 K 10 6 K Héliosismologie : étude des modes propres de vibration de la surface, permettant un sondage indirect de la structure interne

3 Inversions du champ magnétique solaire: Observations II Variabilité multi-longueur d onde Optique, rayons cosmiques, irradiance, UV, rayons X

4 Observatoire de Paris Hydrogène Ca K, coeur Ca K, ailes

5 Les taches: cycle de Schwabe de ~11 ans Les taches: cycle de Gleissberg de ~100 ans

6 01 Durée des cycles 23 Moyenne 11 ans Temps de descente 23 Moyenne 7 ans 01 Temps de montée Amplitude (taches) Moyenne 4 ans

7 Indice K Cycle taches Indice K3 Flux centimétrique taches

8 Taches Rayons cosmiques 14 C abondant aux minima

9 Cycle Irradiance (variation 1/1000) Taches - 0.3W/m 2 (2/10000) J. Lean et al Règne du Roi Soleil Minimum de Maunder Irradiance totale

10 Indice des éruptions Cycle Satellite GOES, flux X, cycle 23 taches

11 Index Ultra Violet (rapport max/min ~ 3) UV/Soho EIT Taches max min Rayons X échelle log (rapport max/min > 100) SolarA Rayons X

12 Inversions du champ magnétique solaire: observations III Inversions magnétiques

13 La nature magnétique des taches (1908) et le cycle de 22 ans (1919) Fente d analyse longueur d onde Les raies spectrales se scindent en 2 ou 3 composantes en fonction de l orientation du vecteur champ magnétique Sud Nord Nord Sud Nord Sud Sud Nord

14 Cartes synoptiques SOHO/MDI au maximum (2001) et au minimum solaire (2008)

15 WILCOX champ magnétique intégré (0 à 0.3 G) Cycle Taches WILCOX champ magnétique polaire Cycle S 24 Taches N

16 Variation annuelle de visibilité des pôles à l origine de la modulation annuelle des mesures des champs magnétiques polaires radiaux

17 min max max min min WILCOX (USA), champ magnétique moyen en fonction de la latitude de 1985 à 2006

18 Mt Wilson B taches et B facules Cycle WILCOX feuillet neutre Cycle

19 Min 1986 Max 1999 Max 1989 Min 2009 Min 1996 Champ radial à 2.5 rayons solaires, entre -70 et +70 de latitude (pôles exclus), WILCOX (USA)

20 RESEAU GONG champ S S N champ polaire N Module du champ intégré sur le disque Minimum 2009

21 MONT WILSON taches S champ N S champ polaire N Module du champ intégré sur le disque Minimum 2009

22 SOLIS KITT PEAK Inversion ceinture Nord mi 2011 Sud mi 2012 S N N S SOLIS KITT PEAK Inversion polaire Nord fin 2012 Sud fin 2013?

23 Satellite Hinode, pôle NORD Inversion N/S en avance d un an sur l inversion S/N Satellite Hinode, pôle SUD 70-85

24 Satellite SOHO/MDI Champs magnétiques Min Max taches Min 1996 à 2011 (temps, latitude) taches MDI/ceintures N Champ polaire > 70 S S N

25 min max min max min max min Kitt Peak + SOLIS (3 cycles) émergence émergence Annihilation équatoriale Mt Wilson

26 WILCOX et KPNO (USA), champ magnétique en fonction de la latitude de 1977 à 2012

27 + Inversions du champ magnétique axial des protubérances des ceintures polaires

28 1 minimum solaire 3 Émergence du champ Flux~10 25 Mx B~1000 G 2 Amplification du champ + + Flux~10 22 Modèle dynamo de Mx B~1 G Babcock Leighton - Au maximum Champ dipolaire Effet α (B toroïdalb poloïdal) mouvements anticycloniques (horaire au N, antihoraire au S) liés à la force de Coriolis reconnexion 4 maximum solaire Rotation différentielle Effet Ω (B poloïdalb toroïdal) - Inversion polaire annihilation Inversion polaire

29 Inversions du champ magnétique solaire: observations IV Des anomalies dans la cyclicité Cycle 23 et Grand Minimum de Maunder

30 Rotation différentielle Rotation solide Rotation selon la profondeur équateur pôles Circulation méridienne (dépend de la latitude, de la profondeur et du temps) v ~ 10 m/s Durée du cycle T ~ πr/v ~ 10 ans Résultats SOHO/MDI min max min

31 Cycle 23: long (12.7 ans), minimum prolongé, champ magnétique polaire faible, nombre de jours sans taches le plus petit depuis 100 ans Cycle 23 Clette et al Haber et al, 2002 cellule profonde au Nord avant le maximum du cycle 23 (résultat SOHO/MDI)

32 NORD Minimum de Maunder SUD Minimum de Maunder Asymétrie marquée Nord Sud des taches? Rotation plus rapide? Soleil plus gros? Minimum de Maunder, à l époque du «Roi Soleil» Plus lent Plus rapide Minimum de Maunder

33 L activité solaire décroît depuis 3 cycles. Le rayon solaire semble augmenter de 0.2 (CALERN); effet solaire? rôle de l atmosphère? rayon activité