Soleil volage

article original publié par Science @ Nasa
auteur : Patrick L. Barry
traduction de Didier Jamet
22 JANVIER 2003

Des nuages comme ceux-ci contrarient les scientifiques qui tentent de mesurer la constante solaire depuis le sol.
Des nuages comme ceux-ci contrarient les scientifiques qui tentent de mesurer la constante solaire depuis le sol.

Lauri Kangas

Le Soleil cache bien son jeu. Alors que la plupart d'entre nous le prennent pour un modèle de vertueuse constance, il nous délivre en fait une quantité d'énergie variable au cours du temps. Une des expériences de la mission STS 107 actuellement en orbite a pour objet de suivre ces variations de brillance. Selon les scientifiques, ces données sont cruciales pour la compréhension des changements climatiques.

Le Soleil, notre étoile, paraît être un phare constant et régulier dans le ciel. Or en réalité, il a une sorte de "rythme cardiaque" : une alternance de phases de plus ou moins grande brillance. Le rythme de cette pulsation solaire est très faible : Neuf battements par siècle !

Dans ces conditions, il n'est pas étonnant qu'elle vous ait échappé. Cette pulsation n'est pas seulement lente, elle est également subtile. L'énergie totale en provenance du soleil ne varie de pas plus de 0,1 % au cours de chaque cycle de onze ans. Pendant très longtemps, les scientifiques eux-mêmes n'y ont pas prêté attention. L'ironie de l'histoire, c'est que du coup ils ont baptisé l'intensité du soleil la "constante solaire".

Historique de l\'intensité du rayonnement solaire d\'après les données collectées depuis 1978 par les satellites.
Historique de l'intensité du rayonnement solaire d'après les données collectées depuis 1978 par les satellites.

Crédit : Catania Astrophysical Laboratory

L'intensité du soleil varie en suivant le cycle de onze ans des tâches solaires. Quand les tâches sont nombreuses, la constante solaire est élevée (environ 1367 watts par mètre carré), quand elles sont rares, elle est basse (environ 1365 watts par mètre carré). Ce tempo de 11 ans n'est cependant pas le seul. La constante solaire peu fluctuer de 0,1% sur quelques jours ou semaines selon la dissipation ou la croissance des tâches solaires. Si l'on en croit les chercheurs étudiant les anneaux de croissance des arbres, elle peut également varier de 0,2 à 0,6 % sur un rythme de plusieurs siècles.

Ces infimes changements peuvent avoir d'énormes répercussions sur terre. Par exemple, entre 1645 et 1715 (une période que les astronomes appellent le "minimum de Maunder"), le cycle des tâches solaires s'interrompit complètement. Pendant soixante-dix ans, le disque solaire resta à peu près immaculé. Durant la même période, l'Europe connut un épisode extraordinairement froid. La Tamise gela au coeur de Londres, les glaciers regagnèrent du terrain dans les alpes, et les calottes glaciaires s'étendirent. Quelques siècles auparavant, un regain d'activité solaire (déduit de l'étude des anneaux de croissance des arbres) provoqua l'effet inverse : les Vikings furent capables de s'établir au Groenland dans les années 980, et ils firent même pousser suffisamment de blé pour pouvoir l'exporter en Scandinavie !

Les variations de l\'intensité solaire (lignes rouges et vertes) sur les 900 dernières années semblent corrélées à la sévérité des hivers à Londres et Paris. La ligne rouge est déduite de l\'abondance d\'une forme lourde de carbone (carbone 14) dans les anneaux de croissance des arbres. Cet isotope du carbone se forme dans la haute atmosphère quand les rayons cosmiques entrent en collision avec les molécules de dioxyde de carbone. Lorsque l\'activité du Soleil est faible, son champ magnétique affaibli laisse passer plus de rayons cosmiques dans le système solaire, aussi la proportion de carbone 14 augmente-t-elle (Sur ce graphique, l\'échelle du carbone 14 est inversée).
Les variations de l'intensité solaire (lignes rouges et vertes) sur les 900 dernières années semblent corrélées à la sévérité des hivers à Londres et Paris. La ligne rouge est déduite de l'abondance d'une forme lourde de carbone (carbone 14) dans les anneaux de croissance des arbres. Cet isotope du carbone se forme dans la haute atmosphère quand les rayons cosmiques entrent en collision avec les molécules de dioxyde de carbone. Lorsque l'activité du Soleil est faible, son champ magnétique affaibli laisse passer plus de rayons cosmiques dans le système solaire, aussi la proportion de carbone 14 augmente-t-elle (Sur ce graphique, l'échelle du carbone 14 est inversée).

Crédit : John Eddy

Les chercheurs ne sont pas encore certains de comprendre la façon dont de légers changements dans la production énergétique solaire peuvent influencer le climat terrestre dans un sens ou dans un autre. Pour obtenir la réponse, ils ont besoin de suivre notre climat et de prendre en même temps le pouls du soleil sur plusieurs décennies.

" La qualité du suivi dans le recueil des données est primordial," affirme Alexandre Joukoff, chercheur qui étudie la constante solaire à l'institut météorologique royale de Belgique. " Des manques ou des erreurs dans le suivi nous empêcheraient de tirer à partir des statistiques recueillies des conclusions déterminantes touchant à des phénomènes tels que le climat terrestre . "

Obtenir des mesures continues depuis le sol n'est pas simple , explique Joukoff , car la météo terrestre et le rythme des saisons ont eux-même une incidence sur la quantité de lumière qui atteint le sol. En moyenne, les nuages et l'atmosphère absorbent ou réfléchissent 51 % de la lumière en provenance du soleil, et cela peut varier très fortement selon que le temps est couvert ou parfaitement dégagé.

Aussi le meilleur endroit pour mesurer la constante solaire, c'est très haut au-dessus des nuages : en d'autres termes, dans l'espace. Mais là, un nouveau problème se fait jour : la plupart des satellites sont conçus pour une durée de vie de 5 à 10 ans. Au-delà le carburant s'épuise, et le satellite s'éteint à petit feu. Impossible pour un seul et même satellite de mesurer la constante solaire sur une période de plusieurs décennies.

Quand de nouveaux satellites sont lancés pour remplacer ceux qui arrivent en fin de vie, il est impossible de garantir que leurs détecteurs soient exactement calibrés de la même façon, ce qui jette un doute sur la cohérence des données. De plus, les capteurs des satellites se dégradent avec le temps, sous l'effet de l'exposition continue aux rayons ultraviolets du soleil.

C'est pourtant à partir de cet ensemble de données disparates et incertaines que les chercheurs doivent s'efforcer de reconstituer un historique continu et cohérent de l'intensité solaire sur 30,40, 50 ans et plus !

Selon Joukoff, "tout cela n'est possible que grâce à SOLCON". Découvrez cet étonnant juge de paix de l'activité solaire dans la suite de cet article, « Sous l'oeil de SOLCON ». (lien ci-dessous)

Sous l\'oeil de SOLCON
à lire aussi...
Sous l'oeil de SOLCON

SOLCON est un radiomètre de la constante solaire, un capteur de haute précision de l'intensité solaire, embarqué en mission à bord de la navette spatiale

Dans notre dictionnaire de l'astronomie...

Le ciel au dessus de Genève avec des nuages, la Lune, Vénus, et un coucher de Soleil.
à lire aussi...
Ciel
L'astronomie débute par l'observation du ciel, qu'elle ne définit pas rigoureusement. Le ciel commence au-dessus de notre tête, regroupant oiseaux et étoiles.
La pluie d’étoiles filantes des Géminides arrive -
à lire aussi...
Les étoiles filantes
Les étoiles filantes désignent les traînées lumineuses laissées dans le ciel nocturne par des météorites, plus particulièrement lors de pluies annuelles
La très mince couche de notre atmosphère bleue, vue depuis la Station Spatiale Internationale en 2015 par l'astronaute Scott Kelly
à lire aussi...
Atmosphère
L'atmosphère est la couche de gaz qui enveloppe une planète ou un satellite naturel ; celle de la Terre nous abrite et contribue à rendre la vie possible
"La nuit étoilée à Saint-Remy", de Van Gogh.<br>Pour voir l'Univers tel qu'il est, il faut soit la rigueur du scientifique, soit la sensibilité de l'artiste.Tout le reste n'est qu'illusion...
à lire aussi...
Etoile
activité solaire | énergie | cycle | carburant | astronome | anneaux | activité solaire | cycle | carburant | astronome | anneaux