Les Coulisses des Aurores Polaires — 1/8 : Vent solaire et champ magnétique interplanétaire

Depuis très longtemps, nous savons que le Soleil expulse des particules électriquement chargées qui interagissent avec le champ magnétique terrestre. Aujourd'hui, nous connaissons ce flux de plasma sous le nom de vent solaire.

Le champ magnétique "gelé" dans le plasma

La magnétohydrodynamique (MHD — la théorie qui explique comment un fluide avec un champ magnétique se comporte) permet de comprendre que si un élément de plasma est traversé par des lignes de champ magnétique, il va rester sur ces lignes de champ. Et inversement, les lignes de champ suivront les éléments de plasma. On dit que le champ magnétique est gelé dans le plasma. Cela a deux implications importantes :

1. Le vent solaire transporte et étire le champ magnétique du Soleil. On parle alors de champ magnétique interplanétaire (IMF — Interplanetary Magnetic Field).
2. Le vent solaire qui nous arrive ne peut pas pénétrer le champ magnétique de notre Terre, qui agit comme un bouclier.

La découverte d'Eugène Parker

Dans les années 50, Eugène Parker cherche à comprendre d'où vient ce "vent". Il envisage d'abord que la couronne solaire est en équilibre hydrostatique : la pression du gaz et les effets de la gravitation se compensent. Mais les résultats théoriques semblent absurdes et l'amènent à considérer autre chose : la couronne solaire est en expansion permanente et le gaz de celle-ci s'échappe dans toutes les directions. C'est ça, le vent solaire.

Ce flux incessant de particules électriquement chargées baigne l'espace interplanétaire, se déplaçant à des vitesses supersoniques de plusieurs centaines de km/s. De plus, le Soleil étant en rotation, le vent solaire s'échappe en prenant une forme de spirale — imaginez un arroseur automatique — que l'on appelle la spirale de Parker.

Un vent qui varie avec le cycle solaire

L'activité du Soleil suit un cycle de 11 ans durant lequel la vitesse du vent varie. Lors du minimum d'activité, on observe :

• un vent solaire rapide (~800 km/s) expulsé près des pôles du Soleil
• un vent plus lent (~400 km/s) provenant de l'équateur

Lors du maximum d'activité, le vent est variable partout.

En bref

• Le vent solaire = flux de particules chargées provenant de l'expansion de la couronne solaire
• Il se propage dans tout le système solaire en suivant une spirale (spirale de Parker)
• Il transporte un champ magnétique : l'IMF
• Il est toujours supersonique, qu'il soit lent ou rapide
• Le champ magnétique de notre Terre nous protège du vent solaire

On constate cependant un lien fort entre l'activité du Soleil et les aurores. La magnétosphère est-elle si protectrice que ça ? Qu'en est-il des éruptions solaires ? C'est ce que nous allons voir dans les prochains épisodes.