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Une étoile appelée Soleil

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© Jisas/Lockheed/S.P.L/Cosmos, Paris

Saviez-vous que le Soleil est une étoile ? Connaissez-vous son histoire ? Saviez-vous qu'il est à mi-parcours de sa vie? Pas de panique: l'astre qui nous éclaire a encore un bel avenir devant lui.

par Pierre Lantos

Il était une fois un grand espace vide situé au sein de notre Galaxie, plus près de ses confins que de son centre. Sans doute n'en aurions-nous jamais rien su, si le hasard n'y avait fait naître une étoile : notre Soleil. Cet espace n'était donc pas tout à fait vide: il contenait un énorme nuage formé de molécules d'hydrogène et ensemencé de poussières. Il advint que ce nuage, déstabilisé, s'effondra et se fragmenta en nuages de plus en plus petits. C'est de l'un de ces infimes nuages que naquirent notre Soleil et ses planètes.

Quand un nuage s'effondre sous l'effet de son propre poids, beaucoup d'énergie est libérée et la température ambiante, au départ de quelques dizaines de degrés absolus, augmente pour atteindre plusieurs milliers de degrés. La contraction cesse lorsque, la température centrale de l'étoile ayant atteint le million de degrés, les réactions nucléaires commencent. Entre la déstabilisation du nuage d'hydrogène initial et l'éclosion de l'étoile adulte, il s'écoule quelques dizaines de millions d'années. C'est une jeunesse bien courte, pour une étoile comme le Soleil dont la vie doit durer une dizaine de milliards d'années.

Un four nucléaire

Pour expliquer l'origine de l'énergie solaire, les astronomes du siècle dernier avançaient trois hypothèses: les réactions chimiques, la contraction de l'étoile et la chute de météorites sur le Soleil. A la fin du siècle, les plus lucides d'entre eux avaient compris qu'aucun de ces trois processus ne pouvait suffire à fournir l'énergie nécessaire à l'étoile sur une très longue durée. Les immenses découvertes, expérimentales et théoriques, accomplies dans la première moitié de notre siècle ont révélé que l'énergie solaire est, en fait, produite par les réactions de fusion nucléaire, transformant l'hydrogène en hélium, qui ont lieu dans les régions centrales de l'astre. Là, chaque seconde, sept cent millions de tonnes d'hydrogène se transmutent en hélium, et quatre millions de tonnes de matière se transforment, comme Einstein l'a montré, en énergie

On peut aujourd'hui ausculter l'intérieur opaque du Soleil par plusieurs méthodes expérimentales. L'une d'elles consiste à étudier les particules élémentaires, ou neutrinos, émises lors de la fusion des noyaux de gaz et capables de traverser sans problème toute l'épaisseur du Soleil. Si les neutrinos sont des messagers très rapides, l'énergie dégagée par la fusion nucléaire dans la partie centrale de l'étoile met une dizaine de millions d'années à atteindre la surface. Elle n'avance en effet que d'une manière aléatoire, centimètre par centimètre. Elle nous apparaît finalement sous forme lumineuse, immense source de vie pour notre planète.

Taches et éruptions

Le principal phénomène observable à la surface du Soleil est la présence de taches, plus sombres que le reste du disque. Certains les avaient vues, à l'nu, dès l'Antiquité. Elles sont révélatrices du champ magnétique du Soleil qui, créé dans les régions profondes, structure toute l'atmosphère du Soleil. Lorsque, au cours d'une éclipse totale du Soleil, on peut observer la partie la plus ténue de cette atmosphère — la couronne —, l'irrégularité de l'atmosphère solaire devient évidente.

Au-dessus des taches, dans la couronne solaire, le champ magnétique peut stocker de l'énergie et la libérer brusquement. Les éruptions solaires, fréquentes quand elles sont faibles, peuvent néanmoins perturber fortement le milieu interplanétaire. Comme les taches dont elles sont issues, elles suivent un cycle de onze ans, dû à l'oscillation du mécanisme créant les champs magnétiques à l'intérieur du Soleil. Durant la période où l'activité solaire est à son maximum, l'environnement spatial de la Terre voit passer, lors des éruptions, des protons très destructeurs, émis par le Soleil, des ondes de choc interplanétaires et des flux en lumière ultraviolette et en rayons X des milliers de fois plus intenses que lorsque le Soleil est calme.

Les satellites ont alors un taux de panne plus important et leur orbite est très perturbée. Les astonautes qui voyageraient vers la Lune, ou vers d'autres planètes, courraient en cas de forte éruption un grave risque d'irradiation. Au sol, grâce à l'atmosphère et au champ magnétique de la Terre, nous sommes bien protégés contre les caprices du Soleil. On doit pourtant noter qu'exceptionnellement, le champ magnétique de la Terre étant lui aussi perturbé, comme le montre la recrudescence des aurores polaires, les perturbations subies par les câbles téléphoniques et informatiques, ou les réseaux de distribution d'électricité, peuvent se révéler très coûteuses. Quant aux communication par radio, elles peuvent être, lors des éruptions, rendues très difficiles, voire impossibles, dans certaines régions

Le Soleil, avons-nous dit, aura une durée de vie totale d'une dizaine de milliards d'années. Avec un âge estimé à 4,5 milliards d'années, il est quasiment à la moitié de son existence. Il continuera à brûler tranquillement son hydrogène pendant un temps à peu près égal et restera stable pendant toute cette période. Mais au cours du mil¬ liard d'années suivant, le Soleil se dilatera et sa température de surface, actuellement de 5 800° K environ, sera réduite de moitié. Il deviendra alors ce que les astronomes appellent une « géante rouge ». Au moins cinquante fois plus grand qu'aujourd'hui, et 300 fois plus lumineux, le Soleil rendra infernale toute vie sur Terre. Puis, faute de combustible, il se contractera et perdra sa luminosité, pour devenir un de ces fantômes d'étoiles qui peuplent l'Univers.

Terminus, dans cinq milliards d'années.

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Pierre Lantos

Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et astronome à l'Observatoire de Paris-Meudon, Pierre Lantos a publié notamment Le Soleil (PUF, coll. «Que sais-je?«, Paris, 1994).