gov-civil-vilareal.ptZone de rotation : le noyau du Soleil tourne quatre fois plus vite que la surface
>Le Soleil est l'étoile la plus proche de nous dans tout l'Univers, vous pensez donc que nous en saurons le plus. Et à bien des égards, nous le faisons ; nous pouvons voir la surface en haute résolution et y voir des détails que nous ne pouvons pas dans d'autres étoiles.
Mais il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas, et beaucoup de questions restent sans réponse. Certains semblent assez simples. Par exemple : à quelle vitesse le noyau du Soleil tourne-t-il ?
Maintenant nous savons : Il tourne presque exactement une fois par semaine. Ce qui est étrange, c'est que c'est quatre fois plus rapide que la rotation de la surface du Soleil ! L'intérieur du Soleil tourne plus vite que son extérieur.
Il y a donc un peu à décomposer ici, mais c'est plutôt cool. D'ACCORD, bien : C'est chaud. Mais les nouvelles sont cool.
Ce diagramme en coupe montre les couches internes du Soleil et comment les ondes de pression (ondes p) rebondissent sous la surface et à travers le Soleil, tandis que les ondes de gravité (ondes g) ne passent pas de l'intérieur profond à la surface . Crédit: ESA ; (Chromosphère du Soleil basée sur l'image SOHO ; crédit : SOHO (ESA & NASA))
Le Soleil n'est pas une boule solide, mais une gigantesque sphère de gaz (techniquement, c'est un plasma, un gaz dans lequel les atomes ont perdu un ou plusieurs électrons ; c'est effectivement important, comme nous le verrons dans une seconde). Dans l'ensemble, le Soleil mesure environ 1,4 million de kilomètres de large. Au centre, la température et la pression sont si élevées (15 millions de degrés C et des centaines de milliard fois la pression atmosphérique de la Terre au niveau de la mer !) que les atomes d'hydrogène s'entrechoquent et, par un processus compliqué, fusionnent en hélium. Cela libère beaucoup d'énergie - un parcelle - et c'est pourquoi le soleil brille. Cette énergie sort de l'intérieur solaire et rayonne loin de la surface sous forme de lumière.
La région où l'hydrogène est transformé en hélium s'appelle le noyau, et c'est environ 1/5edu diamètre du Soleil : environ 280 000 km de large (un peu moins que la distance de la Terre à la Lune, à titre de comparaison). Nous savons qu'il est là, bien qu'enfoui sous un demi-million de kilomètres de plasma déchaîné, en raison de la physique du fonctionnement du Soleil - la découverte de la fusion nucléaire a été une énorme avancée dans la compréhension de la dynamique solaire.
Quand on regarde le Soleil de l'extérieur, on le voit tourner. Même si la surface n'est pas solide et change constamment, il existe plusieurs façons de mesurer le taux de rotation : par exemple, vous pouvez observer les taches solaires et les utiliser comme points de repère (enfin, les plasmamarks, je suppose). Lorsque vous le faites, vous constatez que le Soleil tourne une fois toutes les quelques semaines environ. De plus, il tourne à une vitesse plus élevée à l'équateur qu'aux pôles ; 25 contre 35 jours. Cette rotation différentielle est encore due au fait que le Soleil n'est pas un corps solide et qu'il patauge un peu.
agents du bouclier des médias de bon sens
Mais à quelle vitesse le noyau tourne-t-il ? Ce nombre a été longtemps recherché et a été incroyablement insaisissable. Cependant, une nouvelle méthode a enfin révélé la réponse... et c'est parce que le Soleil vibre.
Entre le noyau et la surface se trouve une région du Soleil appelée zone convective, où le plasma chaud monte et le plasma froid descend, semblable à l'eau bouillante dans une casserole. Il y a des milliers de ces cellules de plasma qui montent et descendent à l'intérieur du Soleil, et elles agitent la matière qui les entoure. Cela crée une onde de pression, semblable à une onde sonore. Lorsque ceux-ci atteignent la surface du Soleil, ils le font vibrer, et ces vibrations peuvent être mesurées . La physique des ondes est suffisamment bien comprise pour que les propriétés de ces ondes puissent être utilisées pour mesurer les conditions à l'intérieur du Soleil, afin que nous puissions comprendre ce qui se passe profondément sous la surface sans jamais le voir directement. La science de ceci s'appelle héliosismologie .
Le problème ici est que ces ondes de pression (également appelées ondes p ) voyagent assez rapidement à travers les régions denses au plus profond du Soleil, ils ne sont donc pas sensibles à la rotation relativement lente du noyau. Ils ne peuvent pas être utilisés directement pour mesurer la vitesse de rotation du noyau.
Ah, mais il existe un autre type d'onde, appelée onde de gravité (ou onde g, à ne pas confondre avec les ondes gravitationnelles, qui sont très différentes). C'est le même genre de vague que vous obtenez lorsque vous vous déplacez dans votre baignoire : l'eau est poussée vers le haut et la gravité la tire vers le bas. L'eau prend de la vitesse en tombant et dépasse un peu, plongeant et créant un creux entre les crêtes. Ces crêtes sont abaissées, et ainsi de suite, créant la vague g.
Avec le Soleil, ces ondes sont générées au cœur, mais elles ne parviennent pas à la surface, elles ne peuvent donc pas être mesurées directement. Arr !
numéro d'ange 848
Lorsque les ondes p se déplacent à travers le Soleil, la surface oscille, comme le montre ce modèle physique de la façon dont la surface monte et descend. Crédit: ONS/GONG
Mais attendez! Il y a une solution ici. Il s'avère que lorsque les ondes p traversent le noyau, le matériau se déplaçant sous l'influence des ondes g interagit avec elles, modifiant la façon dont les ondes p se déplacent à travers celui-ci. L'effet est incroyablement subtil, mais avec une mesure minutieuse, il peut être vu.
Et il a finalement été , en utilisant le vénérable Observatoire solaire et héliosphérique ( SOHO ), un observatoire spatial dédié à l'observation du Soleil. Un instrument à bord du SOHO, appelé Global Oscillations at Low Frequencies (ou LE GOLF ), a été conçu pour examiner les ondes p solaires. En prenant des mesures sur une période stupéfiante de 16,5 ans (SOHO lancé en 1995), les astronomes ont pu voir l'effet subtil des ondes g sur eux. Ce sont ces mesures qui indiquent que le noyau solaire tourne beaucoup plus vite que la surface.
Cela a été suspecté pendant des années, et il est agréable de le voir confirmé. Et je dois admettre que dès que j'ai entendu cela, j'ai fait une gifle mentale sur le front. J'aurais dû savoir que le noyau tournerait plus vite !
Pourquoi? D'après les théories physiques, nous pensons que les étoiles tournent rapidement lorsqu'elles naissent. Nous en voyons beaucoup de confirmation en observant également de jeunes étoiles. Mais la surface du Soleil ne tourne qu'une fois par mois environ. Cela est probablement dû à son champ magnétique : le puissant magnétisme généré à l'intérieur du Soleil. On ne comprend pas bien exactement où le magnétisme est créé , mais c'est certainement au-dessus du noyau, dans ou juste au-dessus de la zone de convection. Une propriété très connue de la physique est que les particules chargées en mouvement créent un champ magnétique, et le plasma se déplaçant de haut en bas dans la région convective du Soleil fait donc exactement cela.
Au-dessus de la surface du Soleil, le champ magnétique agit comme un gigantesque filet, balayant les particules subatomiques émises par le Soleil et les accélérant, comme un filet de pêche ramassant des poissons. Ce faisant, les particules repoussent un peu le champ magnétique. Puisque le magnétisme est ancré dans la matière du Soleil, cela agit, sur des milliards d'années, pour ralentir la rotation du Soleil .
Mais le champ magnétique n'est pas ancré dans le noyau. Le extérieur les couches ralentissent, mais le noyau est toujours libre de tourner plus vite. Bien sûr, la friction le ralentira, mais même après 4,5 milliards d'années, il tournera toujours plus vite que la surface du Soleil - une boule de plasma de près de 300 000 km de diamètre a une quantité de mouvement substantielle. Je n'étudie pas spécifiquement le Soleil, mais je savais tout cela et j'aurais dû être capable de le reconstituer moi-même. Cela ne m'est jamais venu à l'esprit, mais cela semble évident maintenant. Et bien.
Donc, en tout cas, c'est plutôt chouette. Nous n'avons pas beaucoup de moyens d'étudier le noyau du Soleil, et maintenant nous en avons un nouveau qui semble très prometteur. La rotation n'est qu'une des nombreuses propriétés du noyau que nous pouvons apprendre en utilisant cette méthode. C'est comme une fenêtre qui nous permet de voir au-delà des septillions de tonnes de plasma dans le Soleil et d'obtenir des informations sur les profondeurs en dessous.
Nous étudions le Soleil depuis des siècles, mais il y a encore tant à apprendre à son sujet ! C'est très bien d'avoir un nouvel outil à utiliser pour l'étudier.
