Sur cette image, les distances ne sont pas à l échelle pour des raisons pratiques; en effet si le Soleil était une sphère d 1 mètre de diamètre, la

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2 Sur cette image, les distances ne sont pas à l échelle pour des raisons pratiques; en effet si le Soleil était une sphère d 1 mètre de diamètre, la Terre serait alors une petite bille de 9 millimètres située à 110 mètres 2

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4 La Terre est figurée, pour comparaison, en haut à droite 4

5 L analyse spectrale de la lumière du Soleil montre qu il est constitué, comme les étoiles, des mêmes éléments que la matière terrestre, mais dans des proportions très différentes : l hydrogène est de loin l élément le plus abondant, suivi par l hélium, puis d autres, tels le carbone, l azote, l oxygène, le silicium, le fer, etc. En fait, l hélium a été découvert sur le Soleil, d où son nom venant du grec hélios qui signifie Soleil, avant d être identifié sur Terre où il est beaucoup plus rare 5

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7 Plus la température d un objet est élevée, plus le maximum de l intensité lumineuse de son rayonnement se trouve positionné vers des petites longueurs d ondes. C est ainsi qu un objet «chauffé à blanc» est plus chaud qu un objet «chauffé au rouge» 7

8 Cette réaction est réalisée sur Terre dans les bombes H et dans les réacteurs à fusion (projet ITER). Chaque rayon gamma produit au coeur du Soleil interagit avec la matière et se transforme en plusieurs millions de photons lumineux qui finissent par s échapper dans l espace. 8

9 Cette énergie colossale correspond à la puissance qui serait produite par environ 1 milliard de milliards de centrales nucléaires 9

10 Le rayon du Soleil est mesuré de son centre jusqu à la photosphère qui est la couche en-dessous de laquelle les gaz sont assez condensés pour être opaques et au-delà de laquelle ils deviennent transparents. La photosphère est ainsi la zone visible en lumière ordinaire. La structure interne du Soleil n est bien sûr pas observable directement. 10

11 Cette énergie assure la température «habitable» de notre planète et permet la pérennité des cycles vitaux (photosynthèse ) Elle peut être directement captée par les panneaux solaires. 11

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14 Au fur et à mesure que l hydrogène est transformé, au cœur de l étoile, en hélium et en d autres éléments en moindre abondance, la raréfaction de l hydrogène diminue l intensité des réactions thermonucléaires. L équilibre hydrostatique du cœur est alors modifié, la gravité contracte le noyau en l'échauffant, tandis que les couches superficielles sont dilatées par le flux thermique croissant : c est ainsi que le Soleil augmente petit à petit de diamètre tout en augmentant d éclat d environ 7% par milliard d années. Le phénomène s accélèrera rapidement dans 6 milliards d années environ : le Soleil deviendra une étoile de type «géante rouge». Dans le cœur surchauffé, de nouvelles réactions thermonucléaires auront alors pris le relais, transformant d abord l hélium en azote et oxygène. Puis tous les autres éléments plus lourds jusqu au fer se trouveront ainsi progressivement produits par fusion des éléments plus légers. Concernant le Soleil, cette phase durera quelques centaines de millions d années. Son diamètre sera multiplié par 100; Mercure et Vénus seront noyées à l intérieur et la Terre sera calcinée à proximité de sa photosphère. Lorsqu il n y aura plus suffisamment d éléments légers dans le cœur pour alimenter la fusion thermonucléaire, celle-ci s arrêtera; le cœur se contractera brutalement en s échauffant; son rayonnement sera suffisamment puissant pour expulser violemment les couches externes. Il ne subsistera alors plus que le cœur minuscule (quelques milliers de kilomètres de diamètre) composé d une matière dégénérée extrêmement concentrée (plusieurs tonnes par cm 3 ) : le Soleil sera alors devenu une naine blanche. 14

15 Image du passé du Soleil vieux de 4,5 milliards d années Cette photo montre un nuage interstellaire large de plusieurs annéeslumière, constitué essentiellement d hydrogène et d un peu d oxygène et de poussières. Ce un nuage se déforme et se fragmente sous l effet d ondes de choc causées par le rayonnement d étoiles massives situées au voisinage. Des régions du nuage continuent alors d elles-mêmes à se condenser sous l effet de leur propre gravité, formant des sortes de grumeaux de plus en plus concentrés dont le centre s échauffe progressivement sous l effet de la pression. D ici quelques milliers d années, quand la température au centre des grumeaux atteindra le million de degrés, les réactions nucléaires débuteront, transformant l hydrogène en hélium et créant une pression de radiation qui stoppera la contraction gravitationnelle; ces grumeaux atteindront ainsi un état d équilibre hydrostatique entre ces deux pressions antagonistes et de nouvelles étoiles commenceront alors à briller dans la constellation de l Aigle où se trouve cette nébuleuse gazeuse, distante de années-lumière, et que l on peut appeler une «pouponnière d étoiles». 15

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17 Il arrivera en effet un moment où les réactions nucléaires cesseront au cœur du Soleil devenu géante rouge, faute d éléments légers servant de «combustible» pour la fusion; la pression de radiation deviendra alors trop faible pour résister à la gravité. Il s ensuivra une énorme compression de la matière du cœur du Soleil. la densité y sera telle qu une masse de 10 tonnes sera comprimée dans un volume de 1 cm 3 Son diamètre sera réduit à quelques milliers de kilomètres seulement; cet astre rayonnera en raison de sa température élevée. On appelle naine blanche ce véritable cadavre d étoile que sera alors devenu notre Soleil. Il se refroidira alors très lentement pendant des dizaines de milliards d années sauf évènement «extérieur» imprévu Quant aux couches externes, elles auront été dispersées dans l espace par le rayonnement thermique de la naine blanche en donnant naissance à une nébuleuse dite «planétaire» en raison de son aspect, bien qu elle n ait aucun rapport avec le monde des planètes. Le Soleil s est initialement formé par contraction d un nuage interstellaire composé essentiellement d hydrogène; en fin de vie il restituera au milieu interstellaire une matière fortement enrichie en éléments lourds fabriqués en son cœur. Les étoiles qui ont précédé le Soleil ont de même produit, hormis l hydrogène, la majorité des éléments chimiques qui composent notre monde terrestre : c est pourquoi nous sommes faits des «cendres» de ces étoiles. 17

18 Remarquons la pénombre autour des taches les plus importantes ainsi que des zones brillantes appelées facules; celles-ci, au contraire des taches, sont plus chaudes que la moyenne de la photosphère et apparaissent de ce fait en surbrillance La Terre est représentée à l échelle en haut à droite pour rappeler l échelle des phénomènes solaires 18

19 L'Univers I - A la découverte du ciel 19

20 La Terre est toujours représentée dans le coin supérieur droit pour donner l échelle 20

21 Actuellement le Soleil sort très lentement du minimum de 2007 qui a été anormalement long; son activité semble reprendre un peu depuis quelques mois seulement. 21

22 N étant pas un objet solide, le Soleil subit une rotation différentielle : il tourne plus rapidement à l équateur (25 jours) qu aux pôles (35 jours). Sa forme est presque parfaitement sphérique, avec un très faible aplatissement aux pôles estimé à neuf millionièmes. 22

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