Soare: o scădere foarte ciudată a puterii

Am crezut că știm totul despre steaua noastră, studiată extensiv în toate aspectele sale de către astronomi: activitatea sa magnetică intensă și ciclică, originea ei, sfârșitul programat. Dar, timp de doi ani, Soarele a cunoscut o încetinire uimitoare, de parcă s-ar fi oprit. Ajutați de o armată de telescoape, oamenii de știință fac totul pentru a înțelege acest dezechilibru brusc. Pentru că miza este imensă.

FAPTE ȘI CIFRE

Diametru: 1,39 milioane de kilometri; masa: 330.000 de ori mai mare decât Pământul (1,98x1030 kg). Energia Soarelui provine din miezul său, ridicat la 15 milioane de grade. În această plasmă arzătoare, de 150 de ori mai densă decât apa, au loc reacții nucleare, atomii de hidrogen fuzionând în atomi de heliu și eliberând energie, conform celebrei ecuații E = mc2. În mod clar, în fiecare secundă, peste 4 milioane de tone de gaz sunt transformate în energie (3,8x1026 W), care migrează încet către suprafața solară (vezi infografia).

Nu s-au întors și nu s-au întors. Ei sunt astronomii. Și ei, petele solare care punctează suprafața orbitoare a stelei noastre după un ciclu de unsprezece ani. Aceste pete - în realitate, depresiuni întunecate imense care pot fi de zece ori mai mari decât Pământul - sunt cea mai vizibilă manifestare a activității magnetice solare, ea însăși inițiată în inima cuptorului nuclear al stelei noastre (vezi infografia de pe pagina următoare). În principiu, astronomii știu suficient despre Soare pentru a ști că funcționează fără surpriză. La „maximul solar”, vârful activității magnetice care dezlănțuie furtuni impresionante pe suprafața stelei (explozii, apariții de interdicții colosale care merg la 100 km/s în spațiu, pete gigantice fiind săpate la suprafață etc.), urmează un „minim solar”.

SPART DE DOUĂ ANI

În timpul acestei faze a „Soarelui calm”, nu se mai întâmplă nimic: suprafața stelei devine aproape uniformă.

Apoi ciclul începe din nou. Și acest lucru se întâmplă de multă vreme: primul ciclu solar (numit ciclul l) urmat de astronomi datează din 1761. Dar, analizând observațiile solare care se întorceau la Galileo, cercetătorii au reușit să reconstruiască retrospectiv toate ciclurile solare începând cu 1610.

Cu toate acestea, cu o perplexitate crescândă, astronomii au remarcat timp de aproape doi ani că utilajele solare par să nu funcționeze. La începutul anului 2008, specialiștii au declarat finalizarea ciclului 23, când minimul solar a fost atins și a început ciclul 24, promisiunea unei activități din ce în ce mai puternice. Și de atunci. nimic! Niciodată armata telescopului, pe Pământ și în spațiu, nu a fost atât de puternică în monitorizarea activității solare 24 de ore pe zi și niciodată nu a adus înapoi atât de puțin pradă, dacă există. De-a lungul anului 2008, Soarele nu a dezvoltat un singur loc timp de nouă luni.

Dintr-o dată, cercetătorii și-au revizuit previziunile și au anunțat „repornirea” Soarelui pentru începutul anului 2009.

Un alt eșec: anul acesta, întreruperea continuă, deoarece, la 1 octombrie, Soarele acumulase deja opt luni fără un singur punct!

Ce se întâmplă ? „Nu știm, răspunde sobru Guillaume Aulanier, astronom la Laboratorul de Studii Spațiale și Instrumentare în Astrofizică (Lesia) al Observatorului de la Paris. Dar atenție, nu trebuie să confundăm ciclul și activitatea solară. Ciclul solar 24 a început într-adevăr în ianuarie 2008, după cum știm din observarea inversării polarității câmpului magnetic al regiunilor active rare pe care le găsim. Această inversare a polarității semnalează cu exactitate schimbarea ciclului. "

VALURI ȘI PRESIUNE

Cu toate acestea, această anomalie în activitatea solară pune specialiștii în perete. Desigur, ei știu că puternicul câmp magnetic al stelei noastre se supune, în principiu, unui ciclu de unsprezece ani; și că, cu fiecare ciclu, polii magnetici sunt inversați, nordul trecând spre sud, apoi sudul spre nord. Dar de ce existența unor astfel de cicluri? „Nu știm încă”, recunoaște Guillaume Aulanier, care participă la proiectul EST (European Solar Telescope) planificat tocmai pentru a dezlega ultimele mistere ale Soarelui. Acest telescop cu diametrul de 4 m - de cel puțin patru ori mai puternic decât cele mai bune instrumente actuale - ar trebui instalat în Canare între 2015 și 2020.

Această anomalie arată că încă lipsește un model teoretic al Soarelui

„Înțelegem contururile generale ale ciclului solar de 11 ani, trasate de transportul progresiv al gazului magnetizat 'de la ecuatorul stelei noastre către polii săi, de unde se aruncă înapoi în straturile profunde; știm, de asemenea, cum să explicăm în detaliați mecanismul de formare a petelor solare.

Sunt punctele de ieșire de pe suprafața Soarelui buclelor magnetice uneori de o mie de ori mai intense decât câmpul magnetic solar mediu. Gazul scăldat în aceste bucle, care perturbă convecția, se răcește; brusc, spre deosebire de acestea, ele apar mai întunecate decât regiunile solare înconjurătoare (vezi infografia opusă). Pe scurt, principalele linii de activitate solară sunt destul de bine înțelese. Ceea ce ne lipsește este un model teoretic „global” al Soarelui.

DEFECȚII ELECTRICE ÎN SERIE

A avea acest model nu ar servi doar pentru a satisface curiozitatea cercetătorilor: în realitate, miza economică și politică legată de starea stelei noastre este enormă. .

În primul rând, puternicul câmp magnetic solar și cele mai spectaculoase manifestări ale sale, flăcări, pot perturba grav activitatea spațială, de la eșecuri de satelit și tăieri de comunicare, până la periclitarea astronauților pe orbită: o erupție majoră a Soarelui în timpul astronauților lunari ai misiunii Apollo i-am ucis! Din fericire; norocul a fost cu ei. În ceea ce privește Pământul, chiar dacă este protejat în mare măsură de steaua sa prin propriul său câmp magnetic, telecomunicații, chiar și rețeaua electrică poate fi afectată de cele mai violente erupții.

Prima alertă a venit în 1965, când inginerii din țările nordice - unde scutul magnetic al Pământului este cel mai permeabil la fluxul de particule solare - au început să-și dea seama că întreruperile repetate ale centralelor lor electrice s-au datorat sughițurilor de gaze. La 13 martie 1989, o intensă erupție solară a provocat o întrerupere majoră în America de Nord, scufundând aproape 100 de milioane de americani și canadieni în întuneric. . .

În cele din urmă, de când a manifestat un comportament bizar, Soarele a intrat în controversa schimbărilor climatice. Ce se întâmplă dacă activitatea solară a explicat, cel puțin parțial, încălzirea curentă (vezi caseta p. 114)? Prin urmare, înțelegem că astronomii sunt sub presiune pentru a rezolva misterul mașinilor solare cât mai curând posibil.

Și au niște indicii bune. Guillaume Aulanier explică: "Am înțeles că neregularitatea anumitor cicluri solare își are originea în transportul haotic al câmpului magnetic în zona de convecție, sub suprafața solară. Problema este că nu avem astăzi" Are calculul puterea de a lua în considerare această zonă teribil de turbulentă. Ne este imposibil să modelăm totul: trebuie să ne confruntăm cu prea multe scale spațiale și temporale diferite ".

„Nu avem suficientă putere de calcul pentru a modela totul” - GUILLAUME AULANIER, ASTRONOME LA OBSERVATOIRE DE PARIS

„Nu avem suficientă putere de calcul pentru a modela totul” GUILLAUME AULANIER, ASTRONOME LA OBSERVATOIRE DE PARIS

Tot mai fierbinte

În cele din urmă, astronomii se confruntă cu aceeași problemă ca și meteorologii: dincolo de câteva zile, prognoza meteo, apariția ciclonilor, mișcarea maselor de aer etc. devin total imprevizibile, în timp ce fizica care stă la baza acestor fenomene este bine cunoscută.

În aceste condiții, nimeni nu știe când va reporni activitatea magnetică solară! Dacă repornește. În septembrie, doi astronomi americani, Matthew Penn și William Livingstone, folosind marele telescop McMath de la Observatorul Kitt Peak din Arizona, au făcut publice rezultatele muncii lor. Ei descoperă că puterea câmpului magnetic care generează aceste pete scade treptat. Consecință: temperatura medie a petelor solare a crescut constant în ultimii cincisprezece ani.

O pată solară văzută de aproape de telescopul din La Palma (Insulele Canare). Mai rece decât restul Soarelui, este înconjurat de celule de gaz fierbinți din inima stelei.

Activitatea solară ar putea fi parțial responsabilă pentru încălzirea globală. O rețea de sateliți studiază în detaliu relațiile Soare-Pământ (Aici, vedere la Manhattan).

În 1990, aceasta a fost în jur de 4400 ° C; în 2005, a atins 5.100 ° C. O diferență din ce în ce mai puțin marcată față de suprafața solară, cu o temperatură de 5525 ° C. Potrivit celor doi cercetători, dacă această tendință continuă, câmpul magnetic solar nu va mai putea în curând să genereze pete. Într-adevăr, dacă buclele magnetice care formează petele sunt prea slabe pentru a răci gazul solar, vor dispărea.

Verdictul celor doi astronomi americani: petele ar fi putut dispărea complet de pe suprafața Soarelui în 2015! „Acest lucru s-a întâmplat deja, își amintește Guillaume Aulanier.

La începutul secolelor al XVIII-lea și al XIX-lea, activitatea solară a scăzut semnificativ timp de aproximativ treizeci de ani.

Un episod numit „Minimul lui Dalton”. Dar ciclul solar a cunoscut mai presus de toate un episod excepțional, numit „Maunder minimum” între 1645 și 1715. Timp de șaptezeci de ani, activitatea magnetică solară a încetat practic. Nimeni nu știe de ce. Acesta este, fără îndoială, un comportament haotic al Soarelui, din fire foarte greu de prezis. "

Deci, după o „întârziere de aprindere” de doi ani, Soarele va relua activitatea normală sau se pregătește pentru o perioadă lungă de calm mort? Între Matthew Penn și William Livingston, care se așteaptă ca petele solare să dispară, și echipa Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice (NOAA) din SUA, care prezice că Soarele va reporni pentru ianuarie 2010, pariurile sunt dezactivate.

CLIMA: CULPABILUL UITAT ?

Încet, dar sigur, astronomii intră în studiul schimbărilor climatice. Rareori solicitați într-o dezbatere care ridică controverse violente, unor specialiști în soare le este din ce în ce mai greu să-și ascundă nedumerirea la concluziile IPCC (Grupul interguvernamental privind schimbările climatice) care exonerează Soarele de încălzirea globală. De fapt, pentru IPCC, știind că iradierea solară variază doar cu 0,1% pe întregul ciclu de activitate, steaua noastră nu este în niciun fel responsabilă pentru încălzirea climatului Pământului. Nu prea sigur. Pentru că pentru experții IPCC, Soarele este o „constantă” în calculele lor, atunci când astronomii, nu fără provocare, îl consideră „o stea variabilă”. „Nu putem exclude faptul că alte manifestări ale activității solare decât radiațiile pot avea o influență semnificativă asupra Pământului, prin efecte neliniare și/sau cumulative.

Relațiile Soare-Pământ sunt încă obiectul unor cercetări intense ", subliniază Guillaume Aulanier. Astfel, feedback-urile dintre radiația solară și câmpul magnetic, pe de o parte, și magnetosfera și atmosfera Pământului, pe de altă parte, ar putea influența climatul pământului mai mult decât noi imaginați-vă astăzi.