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Protubérance solaire

Une protubĂ©rance solaire est une structure visible dans l'atmosphère solaire, composĂ©e d'un plasma relativement froid, de l'ordre de 10 000 K (c'est-Ă -dire une tempĂ©rature du mĂŞme ordre de grandeur que celle de la chromosphère du Soleil) et dense, baignant dans la couronne bien plus chaude et tĂ©nue et confinĂ© par le champ magnĂ©tique coronal. Les protubĂ©rances ne sont autres que des filaments solaires mais vus « en projection sur le fond de ciel » lorsqu'un filament, visible par contraste avec la photosphère sous-jacente, passe au bord (ou « limbe ») sous l'effet de la rotation solaire.

Photographie amateur d'une protubérance solaire au coronographe.

Caractéristiques observationnelles

Le plasma des protubĂ©rances est composĂ© d'hydrogène et d'hĂ©lium ainsi que de certains autres Ă©lĂ©ments plus lourds (les astronomes parlent de « mĂ©taux ») comme le calcium ou le sodium. Dans les domaines visible et infra-rouge, on utilise principalement des raies spectrales de l'hydrogène et de l'hĂ©lium pour l'Ă©tude des conditions physiques (telles que tempĂ©rature, pression, champ magnĂ©tique et champ de vitesses) qui vont caractĂ©riser le plasma. Les protubĂ©rances peuvent prendre des formes très variĂ©es : pilier, arche, champignon, buisson, draperie, arbre, etc, et ces formes peuvent Ă©voluer. Une protubĂ©rance peut ainsi se transformer, disparaĂ®tre, rĂ©apparaĂ®tre ou fusionner en quelques heures, et subsister plusieurs jours.

L'histoire des sciences rapporte que l'hĂ©lium porte son nom en rĂ©fĂ©rence au soleil (hĂ©lios en grec). En effet, cet Ă©lĂ©ment a Ă©tĂ© dĂ©couvert Ă  travers l'analyse spectroscopique de la lumière solaire Ă  la fin du XIXe siècle par les astronomes français et britannique Jules Janssen et Sir Joseph Norman Lockyer. Plus prĂ©cisĂ©ment, cette identification a eu lieu durant l'Ă©clipse solaire du et Ă  partir de l'observation d'une certaine « raie jaune » du spectre solaire bien visible dans les protubĂ©rances qui peuplent le bord solaire. Cette raie spectrale, en fait un multiplet de l'hĂ©lium neutre Ă  une longueur d'onde de 587,6 nm aussi baptisĂ©e « D3 » dans la nomenclature de Joseph von Fraunhofer, n'avait alors pas d'Ă©quivalent dans les spectres de laboratoires produits sur terre. C'est ainsi que les physiciens ont envisagĂ© l'existence d'un Ă©lĂ©ment particulier, propre au soleil, l'hĂ©lium avant de dĂ©couvrir ce dernier sur terre Ă©galement. Comme d'autres multiplets de l'hĂ©lium, D3 est depuis très largement utilisĂ©e par les astronomes pour la dĂ©termination des caractĂ©ristiques physiques des protubĂ©rances, en particulier leur champ magnĂ©tique.

Protubérances et phénomènes éruptifs

Protubérance vue par un télescope amateur.

L'étude moderne des protubérances est particulièrement motivée par leur rôle dans les interactions Soleil-Terre. En effet, le plasma qui les compose est soutenu et confiné au-dessus de la surface solaire dans une boucle du champ magnétique coronal, champ dont la géométrie varie continuellement au cours du temps. Lors de cette évolution permanente, il arrive que la géométrie magnétique ne soit plus capable de confiner le plasma des protubérances. L'expulsion brutale du plasma produit alors des phénomènes éruptifs à grande échelle au niveau du système solaire interne, et en ce qui concerne notre planète, pouvant affecter son environnement au-delà voire en deçà de l'atmosphère exosphérique, en particulier notre magnétosphère. On appelle ces éruptions des éjections de masse coronale.

MĂ©thodes d'observation

Ă€ l'Ĺ“il nu

Lors d'une éclipse totale ou annulaire[1], la Lune recouvre suffisamment le Soleil pour que la lumière de ce dernier soit suffisamment faible pour que l'on puisse voir des protubérances solaires à l'œil nu ou au télescope. Il faut toutefois utiliser un filtre UV pour se protéger de la destruction de la rétine de l'œil qu'engendre la fixation du soleil[2]. Des lunettes spéciales[3] ou des filtres de télescopes sont en vente dans les boutiques spécialisées.

Observations au sol

  • Grâce Ă  un instrument appelĂ© coronographe. Celui-ci s'utilise avec une lunette et masque le disque solaire pour rĂ©vĂ©ler les protubĂ©rances (beaucoup moins lumineuses que le disque).
  • Grâce Ă  des filtres interfĂ©rentiels Ă  bande passante très Ă©troite, basĂ©s par exemple sur le principe de l'interfĂ©romètre de Fabry-Perot ou sur celui du filtre de Lyot, il est possible de sĂ©lectionner spĂ©cifiquement les longueurs d'onde d'Ă©mission des protubĂ©rances.
  • Le tĂ©lescope solaire franco-italien THĂ©MIS, bien que n'Ă©tant pas un coronographe, permet des observations uniques des protubĂ©rances solaires, en combinant spectroscopie multi-raies et polarimĂ©trie.

Observations depuis l'espace

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

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