cette question frappe l’un des domaines les plus actifs de la recherche astronomique actuelle. Sans surprise, plusieurs scientifiques ont écrit pour donner leurs réponses.
David VanBlerkom, professeur d’astronomie à l’Université du Massachusetts atAmherst, donne un bel aperçu, en se concentrant sur la deuxième partie de la question:
« le fait que la région ultrapériphérique de l’atmosphère du soleil soit à des millions de degrés alors que la température de la photosphère sous-jacente n’est que de 6000 kelvins (degrés C. au-dessus du zéro absolu) est assez intuitif., On se serait attendu à un refroidissement progressif à mesure que l’on s’éloigne de la source de chaleur centrale. Une question connexe est pourquoi, si la couronne est si chaude, ilne chauffe pas la photosphère jusqu’à ce qu’elle ait une température également élevée.
« je vais répondre à ces questions dans l’ordre inverse. Demandons d’abord ce qu’ilsignifie qu’un gaz ait une température élevée. La réponse est que la température est unmesure de l’énergie cinétique moyenne des atomes de gaz, c’est-à-dire une mesure de la rapidité avec laquelle ils se déplacent. Un gaz à haute température a des atomes avec une moyenne plus grandevélocité qu’un gaz à basse température de la même composition., Nous en déduisons donc que les atomes de la couronne se déplacent beaucoup plus rapidement que ceux de la photosphère.
» pour que la couronne fasse augmenter la température photosphérique, le gaz coronal doit faire en sorte que les atomes photosphériques se déplacent plus rapidement. Il pourrait le faire par collision et mélange avec le gaz plus frais et transférant ainsi une partie de son énergie cinétique. Une autre façon est également possible: à une température de millions de degrés,le gaz dans la couronne est hautement ionisé, c’est-à-dire que les électrons sont dépouillés des atomes neutres et se déplacent librement., Parce que les électrons sont des milliers de fois moinsmassifs que les atomes, les électrons chauds ont des vitesses très élevées. Ces électrons pourraient voyager dans le gaz photosphérique et entrer en collision avec les atomes là-bas, augmentant à nouveau leurs vitesses. Ces deux mécanismes de chauffage sont appelés convectionet conduction, respectivement.
« un gaz à des millions de degrés rayonne également de l’énergie; une grande partie est émise sous la forme de photons de rayons x à très haute énergie. Les photons de rayons X frappant lephotosphère pourraient également transférer de l’énergie aux atomes de gaz qui s’y trouvent. Cette heatingmechanism est le rayonnement.,
« pourtant, les trois méthodes traditionnelles de chauffage n’augmentent pas la photosphèretempérature pour une raison simple. Supposons, en tant qu’expérience de pensée, que l’on ait un athermomètre capable de mesurer des températures de millions de degrés et de le placer dans la couronne. Pour effectuer une mesure de température, les atomes coronaux oules électrons doivent frapper le thermomètre, ou les photons de rayons x doivent l’empiéter. Thecorona, cependant, a une densité si faible que le thermomètre ne sera presque jamais behit. Ainsi, alors que le thermomètre est techniquement assis dans un gaz à 2 000 000 kelvins,il ne le sait pas., Le gaz a une température élevée mais un faiblecontenu de chaleur. Il n’y a tout simplement pas assez d’atomes autour pour chauffer notre hypothétiquethermomètre ou la photosphère sous-jacente.
« la question de savoir pourquoi la couronne a une température aussi élevée est plus difficile à expliquer, et probablement le dernier mot sur le mécanisme physique n’a pas encore été donné. La plupart des astronomes supposent que le gaz est chauffé par le champ magnétiquepervade la couronne. Le champ magnétique solaire est connu depuis longtemps pour provoquer le cycle des taches solaires, et la forme physique et l’activité dans la couronne varient également avec le cycle des taches solaires., Les champs magnétiques sont connus pour être capables de transférer de grandes quantitésd’énergie à l’atmosphère solaire, parfois de manière explosive comme dans les éruptions. On peut voir d’énormes boucles magnétiques s’élever loin dans la couronne, et il est tout à fait plausiblque le champ magnétique solaire est la source ultime de chauffage physique de la couronne. »
Vic Pizzo du Space EnvironmentCenter à Boulder, Colo.,, réitère à quel point ce processus est mystérieux:
« le mécanisme précis par lequel la couronne recouvrant la surface solaire est chauffée à des températures de un à deux millions de kelvins reste l’un des problèmes remarquables de la physique solaire. On soupçonne depuis longtemps que les émotions turbulentes dans la basse atmosphère solaire se propagent vers l’extérieur sous forme d’ondes dans une forme quelconque, ce qui finit par choquer l’atmosphère mince au-dessus de la surface (thephotosphère). Les chocs dissipent ainsi l’énergie mécanique dans les vagues., Lorsque les lignes de champ magnétique se reconnectent, elles libèrent de l’énergie; certains chercheurs soupçonnent que les reconnexions magnétiques à petite échelle au-dessus de la surface du soleil fournissent l’énergie nécessaire pour chauffer la couronne.
« quelle que soit la cause, une certaine chaleur refoule en effet vers la surface solaire,mais la quantité totale d’énergie ainsi transportée est vraiment assez faible et ne peut pas augmenter beaucoup la température photosphérique. La raison en est la chute extrêmement rapide de la densité de masse avec la hauteur au-dessus de la surface solaire.Autrement dit, bien que le matériau dans la couronne soit très chaud, il est également trèstenu., Ainsi, l’énergie transportée vers la surface est dissipée dans une masse de matériau de plus en plus importante à mesure qu’elle descend, tandis que la chaleur transférée vers l’extérieur est facilement dissipée dans le vide de l’espace. «
Leo Connolly, le président du département de physique de L’Université D’État de Californie à San Bernardino, Ajoute les informations suivantes:
» Vous avez tout à fait raison de dire que la couronne est beaucoup plus chaude que la photosphèredu soleil. La photosphère est la couche externe du soleil qui produit la lumière visible que nous recevons., La couronne est une grande couche ténue de gaz dont la structure est régie par le champ magnétique du Soleil. Le gaz dans la couronne estactuellement s’échapper du Soleil, formant le vent solaire.
« Qu’est-ce qui accélère les atomes de gaz à haute vitesse et température dans thecorona? Il est probable que le champ magnétique solaire fournit l’énergie nécessaire,mais le mécanisme est mal connu. À la photosphère, la température estenviron 6 000 kelvins., La région d’intérêt est au-dessus du sommet de la photosphère,où la température chute réellement (à environ 4 500 kelvins à un niveau de 500kilomètres au-dessus de la photosphère). À 1 500 kilomètres, la température commence àcontre et à 10 000 kilomètres au-dessus de la photosphère, la température atteint unmillion de kelvins. Entre 1 500 kilomètres du sommet de la photosphère et 10 000 kilomètres se trouve une région appelée « zone de transition », où les phénomènes sont accélérés., La couronne commence à 10 000 kilomètres et s’étend à environ 10 millions de kilomètres, où le gaz échappe finalement à la gravité du soleil etdevient une partie du vent solaire.
« nous savons que les atomes, dépouillés d’un ou plusieurs électrons, sont piégés par les champs magnétiques et se déplacent le long des lignes de champ. Mais ce qui provoque ces atomes à êtreaccéléré, produisant les températures élevées de la couronne, n’est pas compris.Tout ce que nous savons, c’est que cela se produit définitivement dans la zone de transition. »
Dernier point mais non le moindre, JayM. Pasachoff, Président du Département D’astronomie au Williams College inWilliamstown, Mass.,, offre un point de vue sur certaines des tentatives actuelles(y compris la sienne) pour résoudre l’énigme de la couronne solaire:
« l’une des belles choses à propos de l’astronomie est que les questions qui sont simples se révèlent souvent profondes. La manière dont la couronne solaire sest élevée à des millions de degrés Celsius est l’un des problèmes importants non résolus de l’astrophysique. J’ai mené des expériences au cours d’une série de solareclipses totales pour répondre à la question, et il y a eu beaucoup de travail théorique dans ce domaine récemment., Le problème a été largement abordé lors d’un atelier de recherche avancée de l’OTAN sur les problèmes observationnels et théoriques liés aux éclipses de soleil,qui s’est tenu à Bucarest (Roumanie) au cours de la première semaine de juin 1996; les actes de cet atelier seront disponibles dans un an ou deux.
« fondamentalement, on ne peut pas tenir compte du chauffage de la couronne par un flux radiatif, donc nous pensons que la couronne est chauffée par une sorte d’onde magnétohydrodynamique (MHD)sortant des niveaux inférieurs du soleil., Les Images du soleil dans le farultraviolet et dans les rayons X (acquises récemment par L’Observatoire solaire et Héliosphérique, le satellite Yohkoh et les fusées NIXT) montrent que le chauffage de la couronne est localisé dans les régions actives du soleil, ce qui indique le rôle important joué par le champ magnétique. Il y a peut-être une douzaines de modèles spécifiques qui ont été proposés pour tenir compte de la température élevée de la couronne. Ces modèles impliquent des ondes MHD en mode rapide, des ondes MHD en mode lent, des ondes Alfrenwaves, etc., L’idée plus ancienne selon laquelle les ondes acoustiques s’écoulant des niveaux inférieursheats the corona a été abandonnée dans les années 1970, lorsque le vaisseau spatial en orbite Solar Observatory8 n’a pas vu de telles ondes dans la chromosphère, la couche juste au-dessus duphotosphère (la « surface » apparente du soleil en lumière visible). Il reste possible, cependant, que certaines ondes acoustiques puissent se former à des niveaux plus élevés.,
« mon travail sur le problème du chauffage coronal est résumé dans mon chapitre » mesures des oscillations coronales de 1 Hz aux éclipses totales et leurs applications pour le chauffage coronal », dans Mechanisms of Chromospheric and CoronalHeating (Proceedings of the Heidelberg Conference), édité par P. Ulmschneider, E. R. Priest et R. Rosner (Springer-Verlag, 1991). Le livre contient également de nombreuxd’autres articles théoriques et d’observation.