Du GPS au climat, l'emprise du Soleil sous haute surveillance Frédéric Clette Observatoire Royal de Belgique World Data Center SILSO
Structure interne 2
a L atmosphère solaire cm 3 3
Un large spectre de rayonnement 4
Répartition et variabilité / longueur d onde 95% du rayonnement dans le visible et le proche infrarouge (chaleur) 5
Flux de particules: le vent solaire Aux pôles: vent solaire rapide (1000 km/s) mais àfaible densité A l équateur: vent lent (400 km/s) plus dense Par la rotation, structure en spirale d Archimède (champ magnétique enroulé ) 6
Activité solaire: les taches solaires Champs magnétiques intenses émergeant de l intérieur solaire: 1500 à4000 Gauss Dipôles magnétiques locaux Durées de vie: quelques heures à~3 mois 7
Evolution des régions actives Magnétogramme (MDI, SoHO) 8
Les éruptions solaires Durées: quelques minutes jusqu à ~45 min Echauffement brusque: jusqu à 15.000.000 K Ejection de particules relativistes (v > 50% c) Reconnexion du champ magnétique autour d une ligne neutre Hinode SOT 9
Ejection d un filament en fontaine SDO (NASA) 304Å, 7/6/2011 10
Les éruptions dans la couronne solaire Séquence d'éruptions intenses d'octobre novembre 2003 SOHO/EIT: 19,5nm, T= 1,5x10 6 K 11
Intensité des éruptions Sursauts radiatifs de 10 à 1000 (rayons UV, X, γ et radio) Flux de particules (électrons, protons) multipliés jusqu à un facteur 1000 12
Energie et puissance des éruptions Energie Min Typ. Max Eruption (J) 10 19 10 22 10 25 Production mondiale d énergie durant 7 jours 20 ans 20 000 ans Consommation totale d énergie en Belgique durant 4 ans 4 000 ans 4 millions d années Eruptions volcaniques 10 10 000 10 millions Bombes H (20 MT) 100 100 000 100 millions Puissance Min Typ. Max Eruption Watt 10 18 10 20 10 22 Puissance totale mondiale consommée 50 000 5 millions 500 millions Puissance solaire sur Terre 5 500 50 000 Phénomènes les plus énergétiques àproximitéde la Terre 13
Ejections de masse coronales Vitesse d éjection: 500 à2500 km/s Masse éjectée: 10 14 à3 x 10 16 g (~10 6 M atmost ) SoHO, LASCO, 18 octobre 7 novembre 2003 14
Propagation dans le milieu interplanétaire Propagation àtravers le vent solaire de fond: onde de choc Nuage magnétique: Corde de flux magnétique torsadée 15
La Terre en point de mire Ejections en halo (~ 10% du total) 16
Impact! Perturbations géomagnétiques 17
La magnétosphère terrestre dans la tempête Simulation, Univ. Maryland 18
Aurores boréales ici et sur les autres planètes 19
Vulnérabilités de plus en plus nombreuses 20
Courants géomagnétiques induits Réseaux haute tension Pipelines Signalisation ferroviaire Surtout aux hautes latitudes et près des océans 21
Variations séculaires de l activité Cycle de 11 ans: un cycle instable à l échelle des siècles: Amplitude variable sur un facteur 3 Période fluctuant de 9 à15 ans 22
Quand le cycle s arrête: derniers grands minima Mécanismes physiques fortement non linéaires Dynamique chaotique Intermittence: basculement irrégulier entre différents états quasistables Dalton Minimum Indice International des taches solaires: SIDC, Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles 23
Grands minima et mini glaciations Maximum médiéval Spörer Maunder Dalton Fröhlich & Lean 2004 24
Effet du rayonnement? Visible et IR: variations trop petites (10 3 ) Ultraviolet: amplitudes >=1% (mais < 5% du rayonnement total) Effets thermiques et chimiques sur la haute atmosphère Variation de l altitude de stratosphère 25
Effet des particules? Modulation par le vent solaire des rayons cosmiques Amplitude: facteur 2 Influence sur la formation des nuages (condensation des micro gouttelettes) 26
Tendances récentes: CO 2 ou Soleil? 27
Cycle 24: une activité très modérée 28
Le Soleil: multiples importances Seule étoile assez proche pour en observer tous les détails: Prototype pour toutes les étoiles de l univers ( pierre de Rosette ) Laboratoire de physique des plasmas: conditions physiques impossibles àreconstruire sur Terre Objet de l univers ayant le plus d influence sur la Terre: Evolutions lentes: climat terrestre et habitabilité de la Terre Evolutions rapides: technologies humaines (multiplication récente des vulnérabilités!) Un suivi au jour le jour: météo spatiale World Data center SILSO, Sunspot Index and Long term Solar Observations (Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles) http://www.sidc.be http://www.sidc.be/silso 29
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La dynamo solaire: empreintes magnétiques 32
D un cycle à l autre: migrations et alternances 33
La dynamo en action: vision actuelle 34
La dynamo en action: simulations théoriques a 35
La rotation différentielle w 14,38 2,7 sin 2 36
Bilan global des flux radiatifs 31% 69% EFFET DE SERRE 90% 10% 49% 20% 34% 66% 79% 21% 37
Evolution des 5 derniers cycles 38