Soleil : composition, observation, tout savoir sur notre étoile

SOLEIL. Quelle est la place du Soleil dans le système solaire ? Comment s'organisent les planètes autour de cette étoile ? Quelles sont les heures de lever et du coucher du soleil et où trouver un éphéméride ? Définition, images, composition et origine du Soleil, tout savoir sur notre étoile.

[Mis à jour le 21 juillet 2022 à 21h22] Le Soleil, étoile de notre système solaire, est le chef d'orchestre du ballet des planètes qui lui gravitent autour. Véritable réacteur nucléaire naturel, il fournit de la lumière aux différents objets du système solaire depuis maintenant 4,6 milliards d'années. Sa trajectoire dans le ciel et ses heures de lever et de coucher ont longtemps constitué des points de repère temporels pour les Hommes et permettent aujourd'hui d'étayer les calculs des chercheurs en astronomie.

Aujourd'hui, on en sait davantage sur cet astre emblématique, notamment grâce aux télescopes terrestres modernes, mais aussi grâce aux sondes spatiales qui nous fournissent régulièrement des images inédites du Soleil. Venez découvrir notre étoile et en apprendre davantage sur sa composition, son origine, sa place dans le système solaire et même sur son devenir !

Qu'est-ce que le Soleil ?

Formé il y a 4,6 milliards d'années, le Soleil est l'étoile du système solaire. Située à 150 millions de kilomètres de la Terre, c'est l'étoile la plus proche de notre planète. Huit autres planètes évoluent en orbite autour de lui au sein du système solaire.

Le Soleil est une sphère gazeuse, constituée de 6 couches successives. Le noyau, la zone radiative et la zone de convection sont les couches internes. La photosphère est la couche à la surface du Soleil qui émet le rayonnement lumineux. Au-dessus d'elle, se trouve l'atmosphère du Soleil, formée par deux autres couches, la chromosphère et la couronne, cette dernière étant la couche la plus externe.

Le Soleil est constitué principalement d'hydrogène et d'hélium, deux gaz impliqués dans des réactions thermonucléaires. Ce sont ces réactions qui produisent la lumière que le Soleil émet.

Quelle est la température du Soleil ?

La température du Soleil n'est pas la même dans toutes les couches de sa structure. Ainsi, au niveau du noyau du Soleil, la partie la plus chaude, la température atteint plus de 15 millions de degrés. À sa surface, elle est de 5 570°C, puis augmente dans l'atmosphère du Soleil, atteignant plus de 5 millions de degrés. Cette température extrême est entretenue par des réactions de fusion nucléaire qui se produisent entre les atomes d'hydrogène.

La température du Soleil est donc maximale dans son cœur, diminue au niveau de sa surface et augmente à nouveau considérablement dans la partie la plus externe de son atmosphère. Habituellement, lorsqu'on s'éloigne d'une source de chaleur, la température diminue. Cette augmentation de la chaleur au niveau de l'atmosphère de l'étoile est donc l'un des grands mystères de la physique contemporaine.

Quelle est la composition du Soleil ?

Le Soleil est composé de 91 % d'hydrogène, de 8,9% d'hélium et de 0,1 % d'éléments plus lourds comme le carbone et l'azote. L'hydrogène et l'hélium sont donc les principaux constituant du Soleil. Ces gaz sont présents à l'état de plasma, l'état qu'on obtient en chauffant un gaz à très haute température.

L'hydrogène est le carburant du Soleil, à l'origine des réactions de fusion nucléaire qui maintiennent la température de notre étoile. En effet, sous l'effet de la pression et de la température qui règnent au cœur du Soleil, les atomes d'hydrogène fusionnent, formant des atomes d'hélium et produisant au passage une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur et de lumière.

Quelle est l'origine du soleil ?

Le Soleil s'est formé il y a 4,6 milliards d'années à partir d'un nuage de gaz et de poussières au même titre que l'ensemble du système solaire. Les gaz et les poussières se sont accrétés, rendant l'ensemble de plus en plus dense. Peu à peu, un noyau s'est constitué. Plus ce dernier est devenu lourd, plus il a attiré de poussières et de gaz sous un effet boule de neige. Ce processus a ainsi créé une étoile principalement composée d'hydrogène : le Soleil.

Cette étoile est très dense. Les gaz sont donc très comprimés, ce qui fait augmenter la température. Sous cette pression et cette chaleur extrêmes, les atomes d'hydrogène fusionnent entre eux, donnant des atomes d'hélium. Cette réaction a pour effet de libérer de l'énergie, qui traverse les différentes couches du Soleil et rayonne sous forme de lumière.

Pourquoi le Soleil est une étoile ?

Une étoile est composée de gaz, principalement d'hydrogène et produit de la lumière. En revanche, une planète ne produit pas de lumière, elle se contente de refléter celle qu'elle reçoit. Ainsi, le Soleil qui produit de la lumière grâce aux réactions thermonucléaires qui ont lieu dans son noyau est une étoile et pas une planète.

Comment disparaîtra le Soleil ?

Le Soleil ne brillera pas éternellement. En effet, d'ici un milliard d'années, il aura consommé une grande partie de l'hydrogène qui lui sert de carburant pour réaliser ses réactions thermonucléaires. À ce moment-là, son noyau sera constitué d'hélium, le produit de ces réactions. Devenu très dense, le noyau s'effondrera sur lui-même, générant de la chaleur, ce qui provoquera la dilatation du Soleil. Ce dernier se transformera ainsi en une géante rouge qui pourrait englober Mercure, Vénus et même la Terre.

Peu à peu, l'hélium et l'hydrogène qui composent le Soleil seront consommés par ses réactions thermonucléaires et l'étoile finira par se rétracter sous l'effet de sa propre masse. Elle se transformera alors en naine blanche. À ce stade, le Soleil brillera toujours à cause de la chaleur qu'il continuera d'émettre, mais sa luminosité sera très faible. Lentement, il se refroidira et finira par devenir une naine noire, trop froide pour générer de la lumière.

Quelle est la planète la plus proche du Soleil ?

Mercure se trouve à 57,9 millions de kilomètres du Soleil, ce qui fait d'elle la planète la plus proche de notre étoile. À cause de cette proximité et de son atmosphère trop fine pour conserver la chaleur, les températures sur Mercure varient énormément entre le jour et la nuit. Elles peuvent ainsi monter jusqu'à 430°C pendant la journée et descendre à presque -180°C pendant la nuit, rapporte le magazine Sciences et Avenir.

Quelle est la trajectoire de la Terre autour du Soleil ?

La Terre tourne au tour du Soleil en suivant une orbite en forme d'ellipse quasiment circulaire. Lorsque la Terre fait un tour du Soleil et revient à sa position, on dit qu'elle effectue "une révolution". Le temps qu'elle met à parcourir cette distance correspond à un peu de plus de 365 jours, c'est-à-dire une année.

Y a-t-il de vraies photos du Soleil ?

Les photos que nous possédons du Soleil sont acquises de deux manières différentes. D'une part, les télescopes permettent d'obtenir des images de plus en plus précises du Soleil, comme le télescope Daniel K. Inouye basé à Hawaii, qui a permis en 2020 d'observer très précisément la surface de notre étoile. D'autre part, des sondes équipées de télescopes sont également envoyées dans l'espace, avec pour mission d'étudier et de photographier le Soleil en s'approchant parfois de très près.

En mars 2022, la sonde de l'Agence spatiale européenne (ESA), Solar Orbiter, nous transmettait une photo inédite du Soleil, alors qu'elle se situait à 48 millions de kilomètres de la surface solaire. Cette photo est d'une qualité exceptionnelle et a demandé plusieurs heures de travail puisqu'elle est constituée de 25 images qui ont demandé 10 minutes de prise chacune. L'ESA a ainsi pu partager ce cliché unique, de la plus haute résolution qui ai jamais été prise de notre étoile :

La NASA n'est pas en reste puisqu'elle a envoyé en 2018 une sonde nommée Parker Solar Probe pour étudier l'atmosphère du Soleil. Conçue pour résister à la chaleur intense qui règne dans l'atmosphère solaire, cette dernière a transmis un cliché inédit de la couronne solaire alors qu'elle arrivait à environ 27,2 millions de kilomètres du Soleil :

En 2020, elle a pu filmer quelques secondes de son périple alors qu'elle était à seulement 13 millions de kilomètres de la surface solaire, une proximité jamais atteinte jusqu'alors, indique le chef de projet Andy Driesman dans le magazine Sciences et Avenir. Elle a ainsi capturé dans son objectif l'image des filaments de plasma, mais également de différentes planètes du système solaire en arrière-plan.

Comment observer le Soleil ?

L'observation du Soleil à l'œil nu requiert une protection optique obligatoire, sous peine de se brûler la rétine. Certaines lunettes sont spécialement conçues pour cette activité et confèrent une protection fiable contre les rayonnements solaires.

Il est également possible d'observer le Soleil à l'aide d'un télescope. Cet outil concentre les rayons du Soleil, c'est pourquoi il est nécessaire de placer un filtre à l'avant du télescope. Son rôle est de bloquer la majeure partie des rayonnements, et de protéger ainsi vos yeux des brûlures.

Où trouver une éphéméride du Soleil ?

Une éphéméride du soleil est une table qui prédit les heures de lever et de coucher du soleil en fonction de la date pour une position donnée. Il peut servir à prévoir des évènements astronomiques et à étudier les déplacements et les positions des objets célestes. L'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE) met à disposition un accès aux éphémérides des planètes et de leurs satellites naturels.