Comment la couronne solaire est-elle chauffée ?
La couronne est la couche la plus externe de l'atmosphère solaire. Elle est constituée d'un plasma très dilué, et très chaud ! En effet, alors que la température moyenne de la surface du Soleil (la photosphère) est de 5800 K, la couronne atteind 1 à 2 millions de degrés Kelvin !
C'est très étonnant, car on s'attendrait plutôt à une baisse de la témpérature au fur et à mesure que l'on s'éloigne du centre du Soleil...
L'origine de l'énergie nécessaire à un tel chauffage de la couronne reste un mystère pour les spécialistes de la physique solaire.
Pour mieux comprendre, voici un petit schéma qui représente les différentes couches du Soleil :
Figure 1 : Structure du Soleil. Crédit : NASA
On y voit : le coeur, puis une zone radiative, et une zone convective. Ces trois couches forment "l'intérieur" du Soleil. La surface solaire correspond à la photosphère, qui est très brillante (c'est la photosphère que l'on voit lorsqu'on regarde le Soleil). L'atmosphère solaire commence donc à la photosphère, et est prolongée par la chromosphère, un peu moins brillnte, et la couonne, très étendue, très inhomogène et très peu brillante. La seule façon d'observer la couronne est d'occulter le disque solaire, comme lors d'une éclipse ! On réalise des éclipses artificielles avec un coronographe.
Sur ce schéma on voit également les différentes structures liées à l'éctivité solaires : les taches solaires dans la photosphère, les filaments ou protubérances qui prennent pied dans la chromosphère et s'étendent parfois dans la couronne...
Ce que nous savons aujourd'hui, c'est que la zone convective est une zone très turbulente, un peu comme de l'eau bouillante dans une casserole. Le champ magnétique de la couronne est ancré dans cette zone convective. Or, dans la zone de convection, la pression du gaz domine sur la pression magnétique. Il en résulte que le champ magnétique subit les mouvements du gaz. Ces mouvements peuvent suivr les lignes de champ magnétique qui se poursuivent jusqu'à la couronne, où la pression magnétique domine alors. Il y a ainsi des transferts d'énergie qui pourraient expliquer le chauffage de la couronne. Simplement, les modèles élaborés par les astrophysiciens n'expliquent pas une température si haute !
De plus, nous ne savons pas de quelle manière l'énergie magnétique est convertie en chaleur. Il est possible que cela soit du à la libération magnétique de nombreuses petites éruptions solaires (pour en savoir plus sur les éruptions solaire, voir ici !). Ces éruptions seraient trop petites pour être observées, mais assez nombreuses pour expliquer le chauffage de la couronne. Cela ne reste qu'une hypothèse !
Une autre explication pourrait être l'amortissement d'onde hydrodynamiques dans la couronne.
Toutes ces recherches sur le transport et la libération d'énergie dans la couronne solaire représente un domaine de recherche très actif !
Figure 2 : un collage d'images représentant la couuronne a différents moments du cycle de l'activité solaire de 11 ans.
Figure 3 : image de la couronne en 3D. Nécessite des lunettes adaptées, ou bien simplement un filtre rouge sur l'oeil gauche et un vert sur le droit.
Cette image a été réalisée à partir de deux images prises par le satellite Yohkoh (télescope observant les rayons X mou) et représente la couronne dans les longueur d'onde allant de 0.3 à 4.5 nanomètres. Les nuages de gaz les plus brillants sont la couronne solaire, plus brillants à cause de leur température. Leur forme est déterminée par la topologie du champ magnétique, qui forme des boucles, des tubes, dans lequel le plasma (ou gaz) de la couronne est piégé, confiné.
Source
How the corona is heated ? Sur le site de la NASA dédié à la théorie des éruptions solaires (en anglais)