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Eruptions solaires, des événements menaçants sur le Soleil

Des éruptions solaires apparaissent fréquemment en périodes de forte activité solaire: il s’agit de soudaines augmentations de brillance d’une petite région de la chromosphère ou de la couronne, presque toujours dans le voisinage d’une tache. Des radiations (X, radio et optique) sont émises et avertissent du danger.

Certaines particules sont accélérées à de très hautes énergies (plusieurs gigaélectronvolts) durant les événements à particules énergétiques (Solar Energetic Particles, SEP en Anglais) et constituent un danger majeur pour les voyages spatiaux interplanétaires.

Les éruptions solaires en 3 stades

Les éruptions solaires suivent trois stades qui peuvent durer de quelques secondes à quelques heures selon l’événement.

  1. Le stade précurseur libère de l’énergie sous forme de rayons X.
  2. Le stade principal est associé à l’émission d’un flash en lumière visible, mais aussi à l’émission de rayonnement électromagnétique dans tout le spectre allant du rayonnement gamma aux ondes radio.
  3. Le stade final correspond au déclin pendant lequel seuls des rayons X mous sont détectés.

Les protubérances sont composées de plasma dense et froid (10000° K quand même, mais moins chaud que la couronne) baignant dans le plasma chaud de la couronne et confinées par le champ magnétique coronal.

Elles forment parfois des arches qui peuvent s’élever à un million de km au-dessus de la chromosphère et subsister plusieurs jours.

Bulles de plasma qui libèrent d’énormes quantités de matières

Les éjections de masses coronales (Coronal Mass Ejections, CME en Anglais) sont de gigantesques bulles de plasma produites dans la couronne solaire, qui libèrent d’énormes quantités de matières perturbant le flux normal du vent solaire et représentent un danger pour les missions spatiales.

Le phénomène fut observé pour la première fois en 1973 par le télescope de la station américaine SKYLAB.

Une éjection de masse coronale se déplace à des vitesses pouvant atteindre plus de 1000 km/s et est plus dense que le vent solaire normal.

Même si la vitesse des particules est très élevée, elles mettent plusieurs dizaines d’heures à quelques jours pour parvenir à la Terre, beaucoup plus de temps que la lumière qui met seulement 8 minutes pour traverser les 150 millions de km qui séparent la Terre du Soleil. Les perturbations terrestres dues à ces événements solaires peuvent donc partiellement être prévues à l’avance.

L’événement exceptionnel de Carrington

La plus importante éruption solaire fut observée le 1er septembre 1859 par l’astronome britannique Richard Carrington. Des taches, tellement grandes qu’elles étaient visibles à l’œil nu, étaient apparues depuis quelques jours à la surface du Soleil. Elles furent associées à un éclair lumineux qui dura environ cinq minutes, point de départ d’une éruption solaire exceptionnelle.

Un orage magnétique perturba la Terre 17 heures plus tard, produisant des aurores visibles jusque dans les régions tropicales et de fortes perturbations des communications télégraphiques.  Des témoignages affirmèrent qu'il était possible de lire un journal en pleine nuit grâce à la lumière aurorale jusqu'à des latitudes aussi basses que Panama.

C’est ainsi qu’un lien put être établi entre éruptions solaires et perturbations terrestres, menant ensuite à la météorologie spatiale. Une tempête solaire aussi extrême, si elle se produisait actuellement, pourrait provoquer des perturbations à l’échelle mondiale au niveau des satellites, des télécommunications et de la distribution d’électricité. De nombreuses éruptions ont eu lieu depuis 1859, mais jamais avec une telle ampleur. 

Premiers moments d’une éruption solaire observée par SDO en fausses couleurs dans différentes longueurs d’ondes de l’ultraviolet. Crédit : NASA.
Eruption solaire filamentaire ou protubérance du 31 août 2012 observée par SDO (Solar Dynamics Observatory). Crédit : NASA.
Une gigantesque éjection de masse coronale observée par la sonde SoHo (Solar and Heliospheric Observatory) le 2 décembre 2003 éjecte un nuage de particules dans l’espace. Crédit : NASA.