Les Lumières du Soleil

Un "Arc-en-ciel" de couleurs

Le Soleil émet un ensemble d'ondes électromagnétiques, de l'ultraviolet lointain (FUV) comme les rayons gamma (très hautes fréquences) aux ondes radio (très basses fréquences), en passant par les rayons X, les rayons ultraviolets, la lumière visible, les rayons infrarouges, les micro-ondes. Ces ondes électromagnétiques, dont le vecteur est le photon, filent à la vitesse de ≈300 000 km/s.

Avec nos yeux, nous voyons seulement les longueurs d'onde du tout petit domaine visible situé entre 400 et 800 nm. Lorsqu'il s'agit de plus courtes ou de plus longues longueurs d'onde, il nous faut utiliser des appareils spécialisés. Les instruments spécialisés, sont généralement des télescopes terrestres ou spatiaux équipés, qui observent la lumière dans différentes longueurs d'ondes.

Le Soleil nous envoie toutes les couleurs de la lumière car il est rempli de tous les d'atomes présents sur Terre, chacun en fonction de la température, génère de la lumière dans une certaine longueur d'onde. En plus des nombreux atomes différents (hélium, hydrogène, carbone, oxygène, fer…), le Soleil contient aussi différents types d'ions de chaque atome, de charges électriques différentes. Chaque ion peut aussi émettre de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques quand il atteint une température particulière.

Images du Soleil dans une variété choisie de longueurs d'onde

Chaque longueur d'onde observée, révèle donc des informations sur les différents éléments (atomes ou ions) de la surface et de l'atmosphère du Soleil. En examinant les images du Soleil dans une variété choisie de longueurs d'onde, les scientifiques peuvent suivre l'évolution des particules et des températures présentent dans l'atmosphère du Soleil.

Cette image du Soleil a été construite sur la base de données du télescope SDO (Solar Dynamics Observatory), de la NASA. Elle montre une composition des différents aspects de la surface ou de l'atmosphère du Soleil, dans 10 longueurs d'onde différentes choisies par les scientifiques et invisibles à l'œil nu. Ces lumières sont converties en couleurs visibles afin que les humains puissent les voir. L'objet observé, ici le Soleil, apparait donc dans un superbe patchwork de couleurs.

Depuis les années 1900, les scientifiques répertorient les longueurs d'onde absorbées ou émises par les atomes et les ions ainsi que les associations entre éléments, longueurs d'onde, températures et couleurs. Les télescopes font usage de cette précieuse information de longueur d'onde en embarquant des instruments comme les spectromètres qui observent plusieurs longueurs d'onde simultanément et mesurent la quantité d'éléments présents à chaque longueur d'onde.

Les longueurs d'onde du Soleil

Les scientifiques de SDO ont choisi 10 longueurs d'onde particulières pour observer l'atmosphère et les mouvements des atomes dans les couches solaires. Les longueurs d'onde sont exprimées en angström (symbole Å) = 0,1 nanomètre, soit 10^-10 mètre ou encore 1 dixième de milliardième de mètre.

1. 1700 Å en C7 et D4 (rose marron), la lumière à 4 500 Kelvin, émise par la surface du Soleil, la photosphère et la chromosphère.
2. 4500 Å en A4, D7 et E4 (jaune), la lumière à 6 000 Kelvin, émise par la photosphère.
3. 1600 Å en E3 et C6 (jaune vert), la lumière émise par le carbone 4 à 10 000 Kelvin, dans une zone entre la photosphère supérieure et la région de transition, une région située entre la chromosphère et la couronne.
4. 304 Å en D3, B6, E7 et F4 (rouge), la lumière émise par l'hélium 2 à 50 000 Kelvin, dans la région de transition et la chromosphère.
5. 171 Å en D2, C4, A5 et F6 (jaune marron), la lumière émise par le fer 9 à 600 000 Kelvin, dans l'atmosphère ou couronne solaire quand elle est calme.
6. 193 Å en B2, B7, F5 (marron brillant), la lumière émise par le fer 12 à 1 million Kelvin et le fer 24 à 20 millions Kelvin, dans les régions légèrement plus chaudes de la couronne et la matière beaucoup plus chaude des éruptions solaires.
7. 211 Å en A6, B3 et F2 (violet), la lumière émise par le fer 14 à 2 millions Kelvin, dans les régions plus chaudes et magnétiquement actives de la couronne.
8. 335 Å en C1, B5, C8, F3, F7 (bleu), la lumière émise par le fer 16 à 2.5 million Kelvin, dans les régions encore plus chaudes, magnétiquement actives de la couronne.
9. 94 Å en C3 et D5 (vert foncé), la lumière émise par le fer 18 à 6 millions Kelvin, dans les régions très chaudes de la couronne lors d'une éruption solaire.
10. 131 Å en E6 (vert bleu), la lumière émise par le fer 20 et le fer 23 à plus de 10 millions Kelvin, par les éléments les plus chauds des éjections solaires.