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crédit image: NASA

SOLEIL

Ancre 1

Sébastien Lauwers

22-Novembre 2020

Update : 26.11.20

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Introduction

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    L'origine et la continuation de l'humanité sont basées sur l'énergie solaire. Notre Soleil est une étoile naine jaune, une boule chaude de gaz incandescents au cœur de notre système solaire. Sa gravité maintient le système solaire ensemble, gardant tout - des plus grandes planètes aux plus petites particules de débris - sur son orbite. Bien que cela soit spécial pour nous , il y a des milliards d'étoiles comme notre Soleil dispersées dans la galaxie de la Voie lactée.​

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NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (SSC/Caltech)

    Le Soleil est à 150 millions de kilomètres de la Terre. Son voisin stellaire le plus proche est le triple système d'étoiles Alpha Centauri: Proxima Centauri est à 4,24 années-lumière, et Alpha Centauri A et B - deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre - sont à 4,37 années-lumière. Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an, ce qui équivaut à 7 528 400 000 kilomètres.

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Proxima Centauri

Alpha Centauri

A et B

ESO/M. Kornmesser

Avec un rayon de 695 508 kilomètres (432 168,6 miles), notre Soleil n'est pas une étoile particulièrement grande - beaucoup sont plusieurs fois plus grandes - mais il est encore beaucoup plus massif que notre planète natale: 332 946 Terres correspondent à la masse du Soleil. Le volume du Soleil aurait besoin de 1,3 million de Terres pour le remplir.

    Le processus de base soutenant la vie sur terre, tels que la photosynthèse et le cycle de la pluie, sont entraînés par l'énergie solaire. L'énergie du soleil réchauffe la Terre et fournit l'énergie qui provoque les phénomènes météorologiques qui déterminent notre climat. La surface du Soleil (photosphère) a une température d’environ 5500 °C et émet des ondes électromagnétiques à hautes fréquences en direction de la Terre.

Seuls 35% des longueurs d'ondes de l’énergie du Soleil sont visibles à l'oeil nu; le reste est soit dans l'ultraviolet (environ 15%), soit dans le proche infrarouge (environ 50%). Une grande partie du rayonnement ultraviolet et proche infrarouge est dispersée ou absorbée par les gaz de l’atmosphère terrestre. Le rayonnement visible est beaucoup moins affecté, et donc une plus grande proportion de celui-ci atteint le niveau du sol, ce qui explique probablement pourquoi nos yeux ont évolué pour être sensibles à ces longueurs d'onde.


La quantité totale d'énergie solaire atteignant la Terre est une statistique vitale dans la science du climat. Elle était autrefois appelée «constante solaire», mais elle est maintenant appelée «irradiance solaire totale» (TSI). 
Ce flux a été mesuré avec plus de précision récemment; 1367,8+-0,5 W/m² (Kopp& Lean 2011) et affiné en 2020 à 1365,5 W/m² au Minimum solaire et 1366,5 W/m² au Maximum solaire, ce qui donne, une augmentation de 0,1% de la TSI, et représente une variation d'environ 1,3 Watts / m2 d'apport en énergie au sommet de l'atmosphère (NASA) Sa valeur révisée, moyennée sur la planète, se rapproche de 342 W/m².

L'activité solaire est indiquée par des facteurs tels que les taches solaires, la force du champ magnétique et les éruptions solaires ainsi que la quantité de rayonnement émis. Ces indicateurs ont tendance à varier ensemble, donc, par exemple, plus de taches solaires correspondent à un rayonnement légèrement plus émis, comme en témoigne le cycle solaire de 11 ans.

 

Les taches solaires sont des marques sombres qui apparaissent à la surface du soleil. Leurs taille varie de quelques kilomètres à plusieurs fois le diamètre de la Terre. Chacune est visible pendant quelques semaines. Ont peut, des fois avoir l'impression qu'elle se déplace, mais leurs mouvement s'explique en fait par la rotation du soleil sur lui-même. Leurs nombre dépend de l'activité solaire et varie donc de façon cyclique. Ce sont des cycles de +-11 ans (ils varient, en fait de 9 à 13 ans). Si'il y très peu de tâches solaires pendant le minimum de cycle, leurs peuvent dépasser les 200 pendant le maximum. Cependant, Il arrive de temps à autres, que le soleil traverse un "long minimum", le dernier, appelé Minimum de Maunder, qui a duré de 1645 à 1715. D'autres comme le minimum de Dalton ont étés ainsi répertorié durant l'holocène. depuis cette époque, l'énergie émise par le Soleil a augmenté (légèrement), provoquant une très faibe hausse (+- <0,1°C) des températures moyennes à la surface de la Terre. C'est au niveau local que ses effets sont vraiment "sensibles". Par exemple, ce sont dans les latitudes moyennes que les tempêtes dévies légèrement vers les pôles durant les périodes de fortes activités solaire, et que l'Europe de l'Ouest connait des hivers plus rigoureux pendant les faibles activités solaire.

Parfois, le Soleil entre dans un grand minimum, une période d'inactivité exceptionnelle où très peu de taches solaires émergent pendant des décennies. Lors du Minimum de Maunder (1645-1715), ou Petit Age Glaciaire (PAG), lorsque l'énergie totale émise par le Soleil était d'environ 0,1% inférieure à ce qu'elle est aujourd'hui, il engendra une température moyenne de surface inférieur d'environ 0,1 ° C . Certains effets régionaux ont étés plus marqués; les preuves suggèrent que les trajectoires des tempêtes aux latitudes moyennes se déplacent légèrement vers l'équateur (Bramante & al. 2020) et que l'Europe occidentale connaît des hivers plus froids que la moyenne. Le 24 janvier 1684, le journaliste anglais John Evelyn écrit dans son journal, "the trees are not only splitting as if lightning-struck but men and cattle perishing in divers places, and the very seas locked up with ice that no vessels could stir out or come in" (les arbres étaient fendus comme s'ils avaient été frappés par la foudre, les hommes et le bétail périssaient dans divers endroits, et les mers intérieures, étaient complètement  bouchées par de la glace, à tel point, qu'aucun navire ne pourrait sortir ou entrer).

L'irradiance solaire explique environ 18 % du réchauffement global du 20e siècle jusqu'en 1997 et prédit également que le prochain maximum se produira en 2040 et contribuera à hauteur de 0,2 C au réchauffement de l'hémisphère nord au 21e siècle (Damon 2005).

La vapeur d'eau (H2O), le méthane (CH4), le dioxyde de carbone (CO2) et le protoxyde d'azote (N2O), qui sont les principaux gaz à effet de serre (GES) contribuent à piéger l'énergie renvoyée, augmentant la température moyenne de la Terre. En effet, ce sont les gaz à structure polyatomique (au moins 3 atomes) qui retiennent le rayonnement infrarouge au contraire des molécules diatomiques (99 % de l'atmosphère) qui ont une structure trop simple.

Dans le phénomène de changement climatique, c'est la troposphère qui se réchauffe, c'est à dire la couche la plus basse (en altitude) de l'atmosphère. A contrario, la stratosphère (couche de l'atmosphère située au-dessus où se trouve notamment l'ozone) se refroidit. Ceci s'explique parce que la très grande partie des gaz à effet de serre sont présents dans la troposphère, ils vont ainsi contenir le rayonnement infrarouge émis par la Terre et l'empêcher de réchauffer les plus hautes couches de l'atmosphère.

Le refroidissement de la stratosphère est d'ailleurs une preuve supplémentaire que le réchauffement climatique est bien lié à l'augmentation des concentrations en gaz à effet de serre et non à l'augmentation du rayonnement solaire.

Les flux d'énergies émis par la surface sont dépendants de sa température. Si il fait froid, l'évaporation diminue.

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Mots clés : climat, irradiance, bilan, diversité élémentaire , gaz à effets de serre, greenhouse , limites de ressources , évolutivité , solaire , santé transition, , électricité, centralisation, environnement, pollution, thermique , solar rotation, climate, warming, space, stars, physique, physics

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