SCIENCE. Le soleil (1ere partie)

Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale de notre système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée d'hydrogène (74% de la masse ou 92,1% du volume) et d'hélium (24 % de la masse ou 7,8 % du volume). Autour de lui gravitent la Terre, 7 autres planètes, au moins 5 planètes naines, de très nombreux astéroïdes et comètes et une bande de poussière. Le Soleil représente à lui seul 99,86 % de la masse du système solaire ainsi constitué, Jupiter représentant plus des deux tiers de tout le reste.

L’énergie solaire transmise par rayonnement, rend possible la vie sur Terre par apport de chaleur et de lumière, permettant la présence d’eau à l’état liquide et la photosynthèse des végétaux. La polarisation naturelle de la lumière solaire, après diffusion ou réflection, par la Lune ou par des matériaux tels que l'eau ou les cuticules végétales est utilisée par de nombreuses espèces pour s'orienter dans l'espace.

Le rayonnement solaire est aussi responsable des climats et de la plupart des phénomènes météorologiques observés sur notre planète.

La densité thermique à la surface de la Terre est en moyenne à 99,97 % ou 99,98 % d’origine solaire. Comme pour tous les autres corps, ces flux thermiques sont continuellement émis dans l'espace, sous forme de rayonnement infrarouge ; la Terre restant ainsi en « équilibre dynamique ».

Le Soleil fait partie d’une galaxie constituée de matière interstellaire et d’environ 234 milliards d’étoiles (estimation 2009) : la Voie lactée. Il se situe à 15 parsecs du plan équatorial du disque, et est distant de 8 500 parsecs (environ 26 000 années-lumière) du centre galactique.

Le demi-grand axe de l’orbite de la Terre autour du Soleil (improprement appelé « distance de la Terre au Soleil ») 149 597 870 km, est la définition originale de l’unité astronomique (ua). Il faut 8 minutes (et une vingtaine de secondes) pour que la lumière du Soleil parvienne jusqu’à la Terre.

Origine et étymologie du terme

Soleil provient du latin populaire soliculus, dérivé du latin classique sol, solis désignant l'astre et la divinité, mais aussi employé par métaphore en poésie pour « jour, journée » et par analogie aux sens de « plein jour », de « vie publique » et de « grand homme » (voir le Roi Soleil). Ces différents sens se retrouvent dans de nombreuses périphrases qui le caractérisent : l'œil du ciel, le maître des astres, l'âme du monde, le seigneur des étoiles, le père du jour, le fils aîné de la nature, le grand flambeau, etc.

Présentation générale

Le Soleil est une étoile naine jaune qui se compose de 74 % d’hydrogène, de 24 % d’hélium et d’une fraction d’éléments plus lourds. Le Soleil est de type spectral G2–V. « G2 » signifie qu’il est plus chaud (5 770 kelvins en surface environ) et plus brillant que la moyenne, avec une couleur jaune tirant sur le blanc. Son spectre renferme des bandes de métaux ionisés et neutres, ainsi que de faibles bandes d’hydrogène. Le suffixe « V » (ou « classe de luminosité ») indique qu’il évolue actuellement, comme la majorité des étoiles, sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell : il tire son énergie de réactions de fusion nucléaire qui transforment, dans son noyau, l’hydrogène en hélium, et se trouve dans un état d’équilibre hydrostatique, ne subissant ni contraction, ni dilatation continuelles.

Il existe dans notre galaxie plus de 100 millions d’étoiles de type spectral identique, ce qui fait du Soleil une étoile assez ordinaire, bien qu’il soit en fait plus brillant que 85 % des étoiles de la Galaxie, qui sont en majorité des naines rouges.

Le Soleil gravite autour du centre de la Voie lactée dont il est distant d’environ 25 à 28 000 années-lumière. Sa période de révolution galactique est d’environ 220 millions d’années, et sa vitesse de 217 km⋅s-1, équivalente à une année-lumière tous les 1400 ans (environ), et une unité astronomique tous les 8 jours.

Dans cette révolution galactique, le Soleil, comme les autres étoiles du disque, a un mouvement oscillant autour du plan galactique : l’orbite galactique solaire présente des ondulations sinusoïdales perpendiculaires à son plan de révolution. Le Soleil traverserait ce plan tous les 30 millions d’années environ, d’un côté puis de l’autre — sens Nord-Sud galactique, puis inversement — et s’en éloignerait au maximum de 230 années-lumière environ, tout en restant dans le disque galactique. La masse du disque galactique attire les étoiles qui auraient un plan de révolution différent de celui du disque galactique.

Actuellement, le système solaire se situerait à 48 années-lumière au dessus (au nord) du plan galactique et en phase ascendante à la vitesse de 7 km/s.

Le Soleil tourne également sur lui-même, avec une période de 27 jours terrestres environ. En réalité, n’étant pas un objet solide, il subit une rotation différentielle : il tourne plus rapidement à l’équateur (25 jours) qu’aux pôles (35 jours). Le Soleil est également en rotation autour du barycentre du système solaire, ce dernier se situant à un peu plus d'un rayon solaire du centre de l'étoile (hors de sa surface), en raison de la masse de Jupiter (environ un millième de la masse solaire).