Les aurores boréales ne sont généralement visibles que vers le nord, mais il y a deux semaines, le ciel nocturne était rempli de rideaux scintillants de lumière rose et verte que l'on pouvait voir jusqu'au sud des États-Unis. Au Texas et à Hawaï, les gens sont sortis de leur voiture pour regarder et prendre des photos.
La cause de ce spectacle de lumière était une explosion particulièrement puissante de vent solaire : des particules chargées électriquement jaillissaient du soleil à des vitesses incroyables. Et il y a encore bien plus à venir à mesure que nous approchons du pic du cycle solaire actuel, une période de tempêtes solaires accrues qui se produit tous les 11 ans.
Il s’agit d’un exemple de ce que les scientifiques appellent la « météo spatiale », qui traite de l’interaction entre le Soleil et la Terre. Toutes les conséquences de la météorologie spatiale ne sont pas belles, et certaines sont carrément dangereuses. Mais la physique derrière tout cela est plutôt cool. Regardons ça!
Souffler dans le vent
Vous pourriez considérer le soleil comme une grande boule de feu, mais ce n'est pas le cas. (Le feu est une réaction chimique entre l’oxygène et le carbone.) Le soleil est en réalité un réacteur à fusion nucléaire géant. Dans le noyau, les protons sont brisés sous une pression extrême. Ces protons se collent pour créer le noyau d’un atome d’hélium, composé de deux protons et de deux neutrons. (Deux des protons se désintègrent en neutrons).
Mais attendez! Le noyau d’hélium a moins de masse que les quatre protons avec lesquels nous avons commencé. Cette masse n'est pas perdue, elle est transformée en énergie, selon la célèbre équation d'Einstein E = mc2où E est l'énergie, m est la masse, et c est la vitesse de la lumière. Ce dernier chiffre est énorme : la lumière se déplace à 300 000 kilomètres par seconde, et son immensité est au carré, ce qui signifie que même une infime perte de masse crée BEAUCOUP d'énergie. C'est pourquoi le soleil est si chaud, avec une température centrale de 27 millions de degrés Fahrenheit. Ouais, c'est plutôt chaud.
Sous cette chaleur extrême, les gaz situés à l’extérieur du Soleil forment un plasma dans lequel les électrons sont arrachés à leurs atomes, laissant des charges électriques libres (principalement des électrons et des protons) circuler. Certains d’entre eux se déplacent suffisamment vite pour échapper à l’attraction gravitationnelle du soleil. Ces particules éjectées constituent ce que nous appelons le « vent solaire ».
Vous pouvez voir l’effet du vent solaire lorsqu’il frappe une comète. Les comètes sont essentiellement de grosses boules de neige sales qui tournent autour du soleil selon de longues ellipses. À l’approche du soleil, son corps glacé se sublime et se transforme en gaz. Une partie de ce gaz gagne suffisamment d’énergie pour être ionisée (les électrons sont libérés des atomes), laissant un gaz chargé électriquement. Ensuite, lorsque le vent solaire frappe, il repousse ce gaz ionisé, créant une queue qui peut mesurer des dizaines de millions de kilomètres de long.
Fait amusant : vous pourriez penser que la queue s'étend derrière la comète comme une traînée de condensation, mais ce n'est pas le cas ! Elle s'étend à l'opposé du soleil, donc essentiellement latéralement par rapport à la direction du mouvement de la comète.
Pourquoi maintenant?
Mais qu’est-ce qui fait que le vent solaire s’énerve autant tous les 11 ans ? Eh bien, comme la Terre, le Soleil possède un champ magnétique, mais il est extrêmement instable. Parce que le soleil n’est pas un objet solide, différentes parties de celui-ci tournent à des vitesses différentes. Cela provoque une torsion et une déformation de son champ magnétique, et tous les 11 ans environ, il s'inverse et inverse sa polarité. Cela s’est produit pour la dernière fois en 2013, et nous voici en 2024.
Ces lignes de champ magnétique en mouvement peuvent traverser la surface, créant des taches solaires et d'impressionnants geysers de plasma appelés éruptions solaires. Pourquoi cela arrive-t-il? Lorsque des charges électriques circulent, elles peuvent être poussées et tirées par un champ magnétique. Vous pouvez le constater vous-même avec du fil de cuivre et une batterie. Si vous placez le fil près d’un aimant fixe et que vous connectez ensuite les extrémités pour qu’un courant circule, le fil se déplacera. Vérifiez-le:
