Des scientifiques résolvent un secret solaire


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  • Plus on s’éloigne d’une source de chaleur, plus l’air se refroidit. Bizarrement, on ne peut pas en dire autant du Soleil, mais les scientifiques de l’Université d’Otago viennent peut-être d’expliquer un élément clé du pourquoi.

    Le Dr Jonathan Squire, responsable de l’étude, du Département de physique, explique que la surface du Soleil commence à 6000 degrés Celsius, mais sur une courte distance de seulement quelques centaines de kilomètres, elle se réchauffe soudainement à plus d’un million de degrés, devenant son atmosphère. , ou couronne.

    « Il fait si chaud que le gaz échappe à la gravité du Soleil en tant que « vent solaire » et vole dans l’espace, se brisant sur la Terre et d’autres planètes.

    « Nous savons par les mesures et la théorie que le saut soudain de température est lié aux champs magnétiques qui sortent de la surface du Soleil. Mais on ne comprend pas exactement comment ceux-ci fonctionnent pour chauffer le gaz – c’est ce qu’on appelle le problème de chauffage coronal.

    « Les astrophysiciens ont plusieurs idées différentes sur la façon dont l’énergie du champ magnétique pourrait être convertie en chaleur pour expliquer le chauffage, mais la plupart ont du mal à expliquer certains aspects des observations », dit-il.

    Le Dr Squire et le co-auteur, le Dr Romain Meyrand, ont travaillé avec des scientifiques de l’Université de Princeton et de l’Université d’Oxford et ont découvert que deux théories précédentes pouvaient être fusionnées en une seule pour résoudre un élément clé du « problème ». Les conclusions du groupe viennent d’être publiées dans Astronomie naturelle.

    Les théories populaires sont basées sur l’échauffement causé par la turbulence et l’échauffement causé par un type d’onde magnétique appelée ondes cyclotroniques ioniques.

    « Les deux, cependant, ont un problème – la turbulence a du mal à expliquer pourquoi l’hydrogène, l’hélium et l’oxygène dans le gaz deviennent aussi chauds qu’eux, tandis que les électrons restent étonnamment froids ; alors que la théorie des ondes magnétiques pourrait expliquer cette caractéristique, il n’y a pas semble qu’il y ait suffisamment d’ondes provenant de la surface du Soleil pour réchauffer le gaz », explique le Dr Meyrand.

    Le groupe a utilisé des simulations de superordinateur en six dimensions du gaz coronal pour montrer comment ces deux théories font en fait partie du même processus, liées par un effet bizarre appelé la «barrière d’hélicité».

    Cet événement intrigant a été découvert dans une étude antérieure d’Otago, dirigée par le Dr Meyrand.

    « Si nous imaginons que le chauffage du plasma se produit un peu comme de l’eau qui descend d’une colline, avec des électrons chauffés tout en bas, alors la barrière d’hélicité agit comme un barrage, arrêtant le flux et détournant son énergie en ondes cyclotroniques ioniques. De cette façon, la barrière d’hélicité relie les deux théories et résout chacun de leurs problèmes individuels », explique-t-il.

    Pour cette dernière étude, le groupe a agité les lignes de champ magnétique dans des simulations et a découvert que la turbulence créait les ondes, qui provoquaient ensuite le chauffage.

    « Au fur et à mesure que cela se produit, les structures et les tourbillons qui se forment finissent par ressembler extrêmement aux mesures de pointe du vaisseau spatial Parker Solar Probe de la NASA, qui est récemment devenu le premier objet fabriqué par l’homme à voler dans la couronne.

    « Cela nous donne l’assurance que nous capturons avec précision la physique clé de la couronne, ce qui, couplé aux découvertes théoriques sur les mécanismes de chauffage, est une voie prometteuse pour comprendre le problème du chauffage coronal », déclare le Dr Meyrand.

    Il est important de mieux comprendre l’atmosphère du Soleil et le vent solaire qui en résulte en raison des impacts profonds qu’ils ont sur la Terre, explique le Dr Squire.

    Les effets qui résultent de l’interaction du vent solaire avec le champ magnétique terrestre sont appelés «météo spatiale», ce qui provoque tout, des aurores boréales aux rayonnements destructeurs de satellites et aux courants géomagnétiques qui endommagent le réseau électrique.

    « Tout cela provient, fondamentalement, de la couronne et de son chauffage par les champs magnétiques, donc en plus d’être intéressante pour notre compréhension générale du système solaire, la dynamique de la couronne solaire peut avoir de profonds impacts sur la Terre.

    « Peut-être qu’avec une meilleure compréhension de sa physique de base, nous serons en mesure de construire de meilleurs modèles pour prédire la météo spatiale à l’avenir, permettant ainsi la mise en œuvre de stratégies de protection qui pourraient éviter – littéralement – des milliards de dollars de dommages. « 

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