Astronomie

A quoi ressemble le Soleil depuis l'héliopause ?

A quoi ressemble le Soleil depuis l'héliopause ?

J'ai calculé que le diamètre angulaire du Soleil à l'héliopause était de 0,004°. Si cela est correct, le Soleil apparaîtrait-il comme un disque, ou comme le point lumineux d'une étoile ?

Quelle serait la luminosité de la lumière du Soleil ? Je comprends qu'à Pluton, le Soleil apparaît aussi brillant que la pleine lune la nuit sur Terre. En supposant que l'héliopause soit 3 fois plus éloignée du Soleil que Pluton, cela signifie-t-il qu'il y aurait 1/9ème de luminosité à l'héliopause. Que se traduirait cette luminosité dans une mesure quotidienne ?


0,004° se convertit en environ 14,4 secondes d'arc. C'est dans la plage typique de Mars; 5-25 secondes d'arc. Vous verrez le soleil comme un point à l'œil nu. L'héliopause est à environ 14 milliards de kilomètres. La magnitude absolue du soleil est de 4,83. 14 milliards de milles = 0,0007297pc. La magnitude apparente sera de -15,8543. La magnitude de la pleine lune, depuis la terre, est d'environ -12,74. Vous verrez donc une source de lumière ponctuelle, plus brillante que la pleine lune.


L'héliosphère

L'héliosphère est l'immense bulle magnétique contenant notre système solaire, le vent solaire et l'ensemble du champ magnétique solaire. Il s'étend bien au-delà de l'orbite de Pluton. Alors que la densité de particules dans l'héliosphère est très faible (c'est un bien meilleur vide que celui créé dans un laboratoire), elle regorge de particules d'intérêt pour les scientifiques de l'héliosphérique. Consultez l'image ci-dessous pour un diagramme de l'héliosphère.

Le vent solaire près de la surface de notre Soleil contient des courants alternatifs à haute et basse vitesse. Ces courants sont en corotation avec le Soleil, c'est-à-dire qu'ils tournent avec lui. Les flux à grande vitesse proviennent de trous coronaux et s'étendent vers les pôles solaires, les flux à faible vitesse proviennent de près de l'équateur du Soleil. Il existe des différences de composition entre les courants à haute et basse vitesse du vent solaire.

Avec l'augmentation de la distance du Soleil, les flux à grande vitesse dépassent le plasma plus lent, produisant des régions d'interaction corotatives (CIR) sur leurs bords d'attaque. Les CIR sont délimités par deux chocs sur les bords avant et arrière appelés chocs avant et arrière. À ces chocs, la densité, la pression et la force du champ magnétique sont toutes plus élevées. Ces régions sont assez efficaces comme accélérateurs de particules énergétiques. Lorsque des ions qui ont été accélérés à un CIR sont observés, ils sont appelés événements ioniques en corotation .

Les particules de tempête énergétique (ESP) , accélérées par les chocs associés aux éruptions solaires et aux CME, sont un autre exemple d'accélération interplanétaire.

L'héliopause est le nom de la frontière floue entre l'héliosphère et le gaz interstellaire en dehors du système solaire. Au fur et à mesure que le vent solaire s'approche de l'héliopause, il ralentit soudainement, formant une onde de choc. Ce choc de terminaison du vent solaire est exceptionnellement efficace pour accélérer les particules.


Comment saurons-nous que nous sommes arrivés dans l'espace interstellaire ?

En ce qui concerne le Soleil, il s'agit de détecter la concentration et la température des particules qui vous entourent.

A l'intérieur de l'héliosphère, les particules solaires sont chaudes mais moins concentrées. En dehors de la bulle, ils sont beaucoup plus froids mais plus concentrés.

Une fois arrivé dans l'espace interstellaire, il y aurait une augmentation des particules « froides » autour de vous. Il y aurait aussi un champ magnétique qui ne provient pas de notre Soleil. Bienvenue dans l'espace interstellaire !


Voyager 1 atteint l'espace interstellaire. Mais a-t-il quitté le système solaire ? Eh bien…

Hier, la NASA a annoncé en fanfare qu'après 36 ans dans l'espace, la sonde Voyager 1 est entrée dans l'espace interstellaire.

J'ai deux choses à dire ici, et je veux être prudent. Premièrement, il s'agit d'un étonnante événement et mérite d'être célébré. Deuxièmement, beaucoup de gens disent que Voyager 1 a quitté le système solaire, et ce n'est pas vraiment exact.

Plus de mauvaise astronomie

Tout d'abord. Ce que les scientifiques ont découvert, c'est qu'entre le milieu et la fin de 2012, Voyager est entré dans une nouvelle région de l'espace. Tout cela a à voir avec le vent solaire, un flux de particules subatomiques soufflées vers l'extérieur par le Soleil. Ce vent s'étend vers l'extérieur et bien au-delà de l'orbite de Neptune, il rencontre les particules qui existent entre les étoiles. Il les repousse et perd de son élan en le faisant. À un moment donné, la pression du vent n'est plus assez forte pour se dilater contre la pression de ces particules externes, et elle ralentit jusqu'à s'arrêter. Cette région s'appelle l'héliopause. Depuis des années, nous savons que Voyager se trouve dans le volume flou de l'espace où se trouve l'héliopause, mais il est extrêmement difficile de savoir s'il a percé.

Diagramme montrant les positions de Voyager 1 (en haut à gauche) et Voyager 2 (au milieu à gauche). La région bleue intérieure est le vent solaire en expansion, le bleu plus clair est l'interaction du vent solaire et de la matière interstellaire. Notez que Voyager 1 est en dehors des deux régions. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le Soleil nous a alors fait un cadeau : une éjection de masse coronale. Ces vastes explosions de matière balayent vers l'extérieur, et une s'est déclenchée en mars 2012. Après plus d'un an de voyage, cette explosion a atteint l'héliopause. Quand il l'a fait, il a interagi avec le matériau là-bas, le faisant vibrer. Ce type d'interaction est détectable par Voyager, et lorsque les scientifiques ont analysé les données, ils ont réalisé que la densité du matériau était bien plus élevée que prévu. C'est exactement ce qui se passerait si Voyager avait en fait traversé l'héliopause.

Donc. On dirait qu'après avoir voyagé 19 milliard kilomètres (12 milliards de miles), l'un de nos engins spatiaux est entré dans ce qui peut raisonnablement être considéré comme l'espace interstellaire.

Mais cela signifie-t-il qu'il a quitté le système solaire ? Et bien non. Cela peut sembler étrange, puisque je viens de dire que c'est dans l'espace interstellaire, mais ce n'est que lorsque vous regardez l'influence du Soleil sur le particules là-bas.

Cependant, les banlieues éloignées de notre système solaire ne se limitent pas aux électrons et aux protons errants. Même là-bas, plus de 120 fois plus loin du Soleil que de l'orbite terrestre, il y a des objets plus substantiels : d'énormes morceaux de glace gelés qui sont essentiellement des comètes géantes. Le Soleil est entouré de milliards de ces boules de glace, un essaim innombrable d'entre elles appelé le nuage d'Oort. Ils mettent des milliers d'années pour orbiter autour du Soleil, ne serait-ce qu'une seule fois, mais ils sont fascinés par sa gravité.

Cela en fait de véritables objets du système solaire, et c'est pourquoi nous ne pouvons pas vraiment dire que Voyager 1 a quitté le système solaire. Il y a encore plus de système solaire au-delà !

C'est comme marcher devant la porte d'entrée de votre maison et dire que vous avez quitté votre propriété. Pendant que vous avez quitté votre loger, il y a toujours la cour tout autour de vous. Vous avez encore du chemin à parcourir.

Je fais cette remarque parce que l'affirmation selon laquelle Voyager a quitté le système solaire a déjà été faite. À plusieurs reprises. Beaucoup, plusieurs fois. Le dernier en date a eu lieu en mars de cette année, lorsque certains scientifiques ont annoncé qu'ils avaient détecté un changement dans l'environnement dans lequel se trouvait Voyager, marquant la frontière avec l'espace interstellaire. Cette annonce a été rapidement contredite par l'équipe Voyager du JPL, y compris le chef d'équipe Voyager Ed Stone. Divulgation complète et mea culpa: J'ai dit à l'époque que Voyager avait quitté le système solaire, mais j'ai rapidement reculé sur cette affirmation lorsque l'équipe de Voyager est intervenue.

Cependant, avec ces nouveaux résultats, Stone a donné sa bénédiction. Ainsi, alors que Voyager a encore du chemin à parcourir (plusieurs milliers d'années, en fait) avant de quitter ce que nous pouvons considérer comme notre système solaire, je pense qu'il est juste de dire qu'il se trouve maintenant dans l'espace interstellaire.

Et c'est une réalisation étonnante pour l'humanité. Il était inévitable que nous savions que cela se produirait avant même que Voyager (et son jumeau Voyager 2) ne soit même lancé, en 1977. Mais malgré toutes ces années, et tant d'espace terriblement vide parcouru, ce point est maintenant atteint. L'humanité est maintenant une espèce interstellaire.

Je pense que les mots que j'ai écrits en mars, aussi prématurés soient-ils, peuvent enfin sonner encore plus vrai aujourd'hui :


Voyager 2 illumine la frontière de l'espace interstellaire

Cinq nouveaux articles de recherche détaillent les observations de Voyager 2 depuis sa sortie de l'héliosphère, ou de la bulle protectrice de particules et de champs magnétiques créés par notre Soleil.

Il y a un an, le 5 novembre 2018, le Voyager 2 de la NASA n'était que le deuxième vaisseau spatial de l'histoire à quitter l'héliosphère - la bulle protectrice de particules et de champs magnétiques créés par notre Soleil. À une distance d'environ 11 milliards de miles (18 milliards de kilomètres) de la Terre - bien au-delà de l'orbite de Pluton - Voyager 2 était entré dans l'espace interstellaire, ou la région entre les étoiles. Aujourd'hui, cinq nouveaux articles de recherche dans la revue Nature Astronomy décrivent ce que les scientifiques ont observé pendant et depuis la traversée historique de Voyager 2.

Chaque article détaille les découvertes de l'un des cinq instruments scientifiques de Voyager 2 : un capteur de champ magnétique, deux instruments pour détecter les particules énergétiques dans différentes gammes d'énergie et deux instruments pour étudier le plasma (un gaz composé de particules chargées). Ensemble, les résultats aident à brosser un tableau de ce littoral cosmique, où l'environnement créé par notre Soleil se termine et où commence le vaste océan de l'espace interstellaire.

L'héliosphère du Soleil est comme un navire naviguant dans l'espace interstellaire. L'héliosphère et l'espace interstellaire sont tous deux remplis de plasma, un gaz dont certains de ses atomes ont été dépouillés de leurs électrons. Le plasma à l'intérieur de l'héliosphère est chaud et clairsemé, tandis que le plasma dans l'espace interstellaire est plus froid et plus dense. L'espace entre les étoiles contient également des rayons cosmiques, ou des particules accélérées par l'explosion d'étoiles. Voyager 1 a découvert que l'héliosphère protège la Terre et les autres planètes de plus de 70 % de ce rayonnement.

Lorsque Voyager 2 est sorti de l'héliosphère l'année dernière, les scientifiques ont annoncé que ses deux détecteurs de particules énergétiques avaient remarqué des changements spectaculaires : dramatiquement et est resté élevé. Les changements ont confirmé que la sonde était entrée dans une nouvelle région de l'espace.

Avant que Voyager 1 n'atteigne le bord de l'héliosphère en 2012, les scientifiques ne savaient pas exactement à quelle distance se trouvait cette limite du Soleil. Les deux sondes sont sorties de l'héliosphère à différents endroits et également à différents moments du cycle solaire qui se répète constamment, d'environ 11 ans, au cours duquel le Soleil traverse une période d'activité élevée et faible. Les scientifiques s'attendaient à ce que le bord de l'héliosphère, appelé héliopause, puisse bouger à mesure que l'activité du Soleil change, un peu comme un poumon qui se dilate et se contracte avec la respiration. Cela était cohérent avec le fait que les deux sondes ont rencontré l'héliopause à différentes distances du Soleil.

Les nouveaux articles confirment maintenant que Voyager 2 n'est pas encore dans l'espace interstellaire non perturbé : comme son jumeau, Voyager 1, Voyager 2 semble être dans une région de transition perturbée juste au-delà de l'héliosphère.

"Les sondes Voyager nous montrent comment notre Soleil interagit avec les éléments qui remplissent la majeure partie de l'espace entre les étoiles dans la galaxie de la Voie lactée", a déclaré Ed Stone, scientifique du projet Voyager et professeur de physique à Caltech. "Sans ces nouvelles données de Voyager 2, nous ne saurions pas si ce que nous voyions avec Voyager 1 était caractéristique de l'ensemble de l'héliosphère ou spécifique au lieu et à l'heure de sa traversée."

Pousser à travers le plasma

Les deux vaisseaux spatiaux Voyager ont maintenant confirmé que le plasma dans l'espace interstellaire local est significativement plus dense que le plasma à l'intérieur de l'héliosphère, comme les scientifiques s'y attendaient. Voyager 2 a maintenant également mesuré la température du plasma dans l'espace interstellaire voisin et a confirmé qu'il est plus froid que le plasma à l'intérieur de l'héliosphère.

En 2012, Voyager 1 a observé une densité de plasma légèrement plus élevée que prévu juste à l'extérieur de l'héliosphère, indiquant que le plasma est quelque peu comprimé. Voyager 2 a observé que le plasma à l'extérieur de l'héliosphère est légèrement plus chaud que prévu, ce qui pourrait également indiquer qu'il est en train d'être comprimé. (Le plasma à l'extérieur est toujours plus froid que le plasma à l'intérieur.) Voyager 2 a également observé une légère augmentation de la densité du plasma juste avant sa sortie de l'héliosphère, indiquant que le plasma est comprimé autour du bord intérieur de la bulle. Mais les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement ce qui cause la compression de chaque côté.

Si l'héliosphère est comme un navire naviguant dans l'espace interstellaire, il semble que la coque fuit quelque peu. L'un des instruments à particules de Voyager a montré qu'un filet de particules de l'intérieur de l'héliosphère glisse à travers la frontière et dans l'espace interstellaire. Voyager 1 est sorti près du "front" même de l'héliosphère, par rapport au mouvement de la bulle dans l'espace. Voyager 2, en revanche, est situé plus près du flanc, et cette région semble être plus poreuse que la région où se trouve Voyager 1.

Mystère du champ magnétique

Une observation par l'instrument de champ magnétique de Voyager 2 confirme un résultat surprenant de Voyager 1 : Le champ magnétique dans la région juste au-delà de l'héliopause est parallèle au champ magnétique à l'intérieur de l'héliosphère. Avec Voyager 1, les scientifiques n'avaient qu'un seul échantillon de ces champs magnétiques et ne pouvaient pas dire avec certitude si l'alignement apparent était caractéristique de toute la région extérieure ou simplement une coïncidence. Les observations du magnétomètre de Voyager 2 confirment la découverte de Voyager 1 et indiquent que les deux champs s'alignent, selon Stone.

Les sondes Voyager ont été lancées en 1977 et toutes deux ont survolé Jupiter et Saturne. Voyager 2 a changé de cap à Saturne afin de survoler Uranus et Neptune, effectuant les seuls survols rapprochés de ces planètes dans l'histoire. Les sondes Voyager ont terminé leur Grand Tour des planètes et ont commencé leur mission interstellaire pour atteindre l'héliopause en 1989. Voyager 1, la plus rapide des deux sondes, est actuellement à plus de 13,6 milliards de miles (22 milliards de kilomètres) du Soleil, tandis que Voyager 2 est à 11,3 milliards de miles (18,2 milliards de kilomètres) du Soleil. Il faut environ 16,5 heures à la lumière pour voyager de Voyager 2 à la Terre. Par comparaison, la lumière provenant du Soleil met environ huit minutes pour atteindre la Terre.


Où se termine le système solaire

Où s'arrête réellement le système solaire ? On pourrait dire que c'est là que la gravité du Soleil cesse d'être assez forte pour s'accrocher aux choses. Cela en ferait le bord du nuage d'Oort, la sphère lâche de morceaux rocheux et glacés laissés par la formation du système solaire, s'étendant à près de 3 années-lumière du Soleil. Ou, nous pourrions dire que c'est là que les particules énergétiques du Soleil (le vent solaire) cessent de s'écouler loin de nous, bloquées par la pression de tous les autres gaz qui se trouvent entre les étoiles, le milieu interstellaire

Aujourd'hui, nous allons nous concentrer sur cette dernière : l'héliopause, la frontière où le vent solaire rencontre le milieu interstellaire (ISM), qui marque le bord de l'héliosphère, la bulle de gaz entourant le Soleil. Le vent solaire et l'ISM sont tous deux constitués de plasma, le 4ème état de la matière. Dans un plasma, certains des électrons ont été retirés des atomes, laissant des particules chargées (ions) se déplacer. Il y a quelques parties différentes de l'héliosphère, et les missions Voyager, lancées dans les années 1970, les ont toutes parcourues.

Après avoir voyagé bien au-delà des planètes, les deux missions Voyager ont d'abord rencontré une région où le vent solaire ralentit en dessous de la vitesse du son, connue sous le nom de choc de terminaison. Leur prochaine grande étape serait l'héliopause (voir la figure 1 pour l'illustration). C'est une partie importante et unique de notre système solaire pour comprendre que c'est là que notre système solaire et notre étoile interagissent avec la galaxie environnante. Nous pouvons apprendre beaucoup ici sur la façon dont les forces et les champs magnétiques dans le plasma du milieu interstellaire confinent et influencent le vent solaire. L'héliopause est même importante pour comprendre comment la vie se produit dans les systèmes solaires - c'est ce qui nous protège des dangereux rayons cosmiques et autres rayonnements à haute énergie qui pourraient être désastreux pour la vie.

Figure 1: Illustration (pas à l'échelle) montrant les planètes et les différentes caractéristiques de l'héliosphère. (Image de l'Encyclopédie Britannica)

Voyager 1 a franchi l'héliopause pour la première fois en 2012, à 121,7 unités astronomiques (UA), ce qui signifie que Voyager 1 était 121,7 fois plus éloigné du Soleil que la Terre. Voyager 2 a finalement atteint ce jalon fin 2018, à 119 UA, en passant par un flux de vent solaire légèrement différent de celui de Voyager 1, comme le montre la figure 2. Bien que Voyager 1 nous ait donné les premières informations sur l'héliopause, il a traversé un endroit étrange, où le vent solaire semblait circuler plus lentement et d'une manière inattendue. Il n'a pas non plus pris toutes ses mesures, car son instrument à plasma était cassé. Depuis 2012, les astronomes attendent que Voyager 2 atteigne cette étape, afin de pouvoir prendre de nouvelles mesures et comprendre une autre perspective de l'héliopause, notamment la vitesse et la direction du flux du plasma, sa température et sa densité dans cette région.

Figure 2: Schéma des trajectoires de Voyager 1 et 2, illustrant les différents chemins qu'ils ont empruntés vers les confins du système solaire. (Image de la NASA/JPL)

Alors, qu'est-ce que Voyager 2 a vu là-bas ? À l'approche de l'héliopause, il est entré dans une « couche limite », une région où la densité et le champ magnétique augmentent à mesure que le vent solaire rencontre l'ISM. Voyager 1 a également traversé cette couche et a observé quelque chose d'inhabituel : le flux du vent solaire était stagnant, voyageant beaucoup plus lentement que prévu. Voyager 2 a vu des vitesses très différentes du vent solaire près de la frontière, et bien que nous ne sachions pas pourquoi ces deux observations étaient si différentes, les auteurs pensent qu'elles pourraient être dues à des instabilités dans la couche limite, l'héliosphère n'est pas une bulle parfaite , à la place, ses bords peuvent présenter des tourbillons et des taches inégales. Il a fallu 8 jours au vaisseau spatial pour traverser cette région limite, mais l'héliopause réelle est si bien définie qu'il n'a fallu qu'un jour pour traverser (comme le montre la figure 3) !

Figure 3: Données des instruments à plasma de Voyager 2, montrant la forte baisse du courant une fois que le vaisseau spatial a atteint l'héliopause. L'augmentation du courant avant l'héliopause se produit lorsque V2 traverse la couche limite. (Figure 1 dans le document)

Après l'héliopause, Voyager 2 était officiellement sorti dans le "milieu interstellaire très local" (VLISM). Le VLISM n'est pas parfaitement lisse non plus. Voyager 2 a observé des variations dans la vitesse, la direction du flux, la densité et la température du plasma, et a constaté que plus il s'éloigne de l'héliopause, plus le VLISM devient dense. Cela a du sens, car il fait plus froid là-bas (environ 7 500 K, un peu plus chaud que la surface du Soleil) qu'il ne l'est plus près de l'héliopause, où le gaz est comprimé lorsque le vent solaire s'enfonce dans l'ISM, et le plasma est observé comme étant beaucoup plus chaud – autour de 30 000 K! C'est en fait plus chaud que prévu, ce qui suggère que le plasma est de plus en plus compressé ou chauffé d'une autre manière. Voyager 2 a également traversé une région intéressante où le courant dans le plasma a augmenté (illustré dans les données de la figure 4) les auteurs pensent qu'il s'agit d'un choc, d'un changement soudain de pression et de densité.

Figure 4 : Mesures du courant dans le flux VLISM (milieu interstellaire très local) tel que mesuré par Voyager 2. L'héliopause est marquée “HP” et le pic au jour 418 montre quand V2 peut avoir subi un choc. (Figure 5 dans le document)

Il est important d'avoir des mesures directes de tout ce plasma et de cette matière au-delà de l'héliopause, car c'est littéralement ce qui se trouve entre TOUTES les étoiles ! La majeure partie de l'univers (à part la matière noire, bien sûr) est constituée de plasma, et après plus de 30 ans de voyage et d'attente, nous avons maintenant la chance de l'observer directement.

Créées à l'origine comme une mission pour étudier de près Jupiter et Saturne, les sondes Voyager ont fini par voler près de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et 48 de leurs lunes. Maintenant, ils continuent au-delà des planètes, au-delà de l'héliopause et dans l'espace interstellaire. Les deux Voyagers sont maintenant en train d'observer le VLISM – et nous pouvons nous attendre à obtenir des informations sur toutes ces choses entre les étoiles tant que le vaisseau spatial reste en vie et communique avec la Terre.


A quoi ressemble le Soleil depuis l'héliopause ? - Astronomie

Quel est le diamètre de notre système solaire et combien de fois notre système solaire s'insérerait-il entre nous et l'étoile la plus proche ?

Définir la taille du système solaire est une chose difficile à faire car il n'a pas de frontière claire. Je vais répondre à la question en la calculant de deux manières. Premièrement, en utilisant l'orbite de Pluton comme frontière, et deuxièmement en utilisant l'orbite des comètes les plus éloignées que nous connaissons.

1 - Orbite de Pluton Pour calculer cela, nous utiliserons l'orbite de Pluton comme limite du système solaire. Un problème est que l'orbite de Pluton n'est pas circulaire, c'est plutôt une ellipse. Toutes les planètes gravitent autour du Soleil sur des ellipses. Pour la plupart des planètes, les ellipses sont presque des cercles, mais pas pour Pluton. Cela signifie que la distance de Pluton au Soleil varie beaucoup. En fait, à certains moments, il est plus proche du Soleil que Neptune ! Nous prendrons donc la distance moyenne entre le Soleil et Pluton comme rayon du système solaire (qui est de 5 913 520 000 km, soit 39,5 UA, où UA signifie Unité astronomique)

2 - Orbite des comètes Au-delà de l'orbite de Pluton, il y a des objets qui orbitent autour du Soleil. Ce sont les comètes. Deux populations de comètes ont été identifiées : la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort. Le nuage d'Oort a un rayon plus large, estimé à environ 50 000 UA (ou 7,5x10 12 km). Comme vous pouvez le voir, les comètes se trouvent beaucoup plus loin du Soleil que n'importe quelle planète !

Maintenant, l'étoile la plus proche du Soleil est Proxima Centauri qui est située à une distance de 4,3 années-lumière (une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an). Maintenant, 1 année-lumière vaut 63 270 UA, ce qui signifie que la distance à l'étoile la plus proche est de 272 061 UA.

Nous avons pris le rayon du système solaire à 39,5 UA, ce qui signifie qu'il a un diamètre de 79 UA. Cela signifie que vous pourriez mettre le système solaire environ 3440 fois entre le Soleil et l'étoile la plus proche en prenant cette définition.

Si vous incluez toutes les comètes comme nous l'avons fait dans la deuxième partie, alors le système solaire a un diamètre d'environ 100 000 UA, ce qui signifie qu'il se situerait 2,7 fois entre le Soleil et l'étoile la plus proche.

Mise à jour : une autre façon de définir la taille du système solaire consiste à localisation de l'héliopause (relier). C'est la couche où le vent solaire et le milieu interstellaire poussent l'un sur l'autre avec une pression égale. Proche du Soleil, le vent solaire est dense. Cela permet d'exercer une pression importante et de forcer le milieu interstellaire à faible densité. Au fur et à mesure que nous nous éloignons du Soleil, la densité du vent solaire diminue et, par conséquent, sa pression également. En fin de compte, il y aura un endroit où la pression exercée par le vent solaire deviendra suffisamment petite pour correspondre à celle exercée par le milieu interstellaire.

Cette page a été mise à jour pour la dernière fois le 28 janvier 2019.

A propos de l'auteur

Amélie Saintonge

Amélie travaille sur des moyens de détecter les signaux des galaxies à partir de cartes radio.


L'héliosphère extérieure : les prochaines frontières

HEURE. Müller , B.E. Bois , dans la série de colloques COSPAR , 2001

3 COMPARAISON AVEC LES DONNÉES HST

Dans les directions au vent, la densité de la colonne héliosphérique H I est dominée par le matériau comprimé, chauffé et décéléré juste à l'extérieur de l'héliopause (la paroi d'hydrogène). Pour un observateur sur Terre, l'absorption due à LISM H I dans la direction amont est décalée vers le bleu par rapport au Ly α longueur d'onde de repos. L'absorption héliosphérique décélérée H I est également décalée vers le bleu, mais moins que celle du LISM. Par conséquent, le matériau de la paroi d'hydrogène représente la majeure partie de l'absorption non-LISM observée sur le côté rouge du noyau saturé du Lyα profil d'absorption. L'hydrogène neutre du composant 1 ne développe que de petites composantes de vitesse perpendiculaires dans la paroi d'hydrogène, de sorte que ce qui précède est valable pour toutes les lignes de visibilité à travers la paroi d'hydrogène à moins de 90 ° de la direction au vent. Aux parois d'hydrogène autour d'autres étoiles, où un observateur regarde de l'extérieur plutôt que de l'intérieur, ce scénario est inversé, ce qui signifie que le matériau décéléré de la paroi d'hydrogène stellaire est en fait Suite décalé vers le bleu que le LISM, et l'absorption supplémentaire apparaît au niveau de l'aile bleue de la caractéristique d'absorption principale (interstellaire).

La figure 4 montre le Ly observéα profil d'un Cen B [ 10 ], qui est à 52° de la direction au vent. L'excès d'absorption H I est présent sur les côtés bleu et rouge de l'absorption LISM. L'excès du côté rouge est dû à l'absorption héliosphérique, tandis que l'excès du côté bleu est dû à l'absorption d'un matériau « astrosphérique » analogue [ 11 ]. Une détection supplémentaire de l'absorption héliosphérique H I à seulement 12° de la direction au vent a été fournie par des observations HST de 36 Oph [ 15 ]. Pour les lignes de visée sous le vent, la densité H I est beaucoup plus faible que dans la paroi d'hydrogène, mais la ligne de visée à travers la H I héliosphérique chauffée est plus longue, ce qui permet potentiellement la Ly héliosphériqueα l'absorption doit également être observée sous le vent [23], toujours du côté rouge car les neutres dans la queue sont accélérés par l'échange de charge à des vitesses supérieures à la vitesse LISM. Une détection d'absorption héliosphérique le long d'une ligne de visée sous le vent vers Sirius a été rapportée [ 16 ].

Figure 4 . TVH/GHRS Lyα spectre de α Cen B, montrant une large absorption H I à 1215,6 et une absorption D I à 1215,25 . La ligne continue supérieure est le profil d'émission stellaire supposé et la ligne pointillée est l'absorption ISM seule. L'excès d'absorption est dû à l'héliosphérique H I (lignes verticales) et à l'astrosphérique H I (lignes horizontales).

Nous pouvons utiliser les modèles répertoriés dans le tableau 1 pour prédire la quantité de Lyα l'absorption que nous nous attendons à voir pour diverses lignes de visée à travers l'héliosphère [ 24 ]. Nous comparons ces prédictions avec les observations de α Cen, 36 Oph et Sirius, que nous avons déjà mentionnés ci-dessus comme ayant un excès de Lyα absorption qui est vraisemblablement héliosphérique. En plus de ces lignes de mire, nous considérons également trois lignes de mire supplémentaires vers le 31 Com, β Cas, et Éri. La TVH| Lyα les spectres de ces étoiles ne montrent aucune preuve d'absorption excessive du côté rouge de la ligne qui pourrait être héliosphérique [ 25 ], mais ces données fournissent toujours des limites supérieures utiles pour la quantité d'absorption qui pourrait être présente et elles échantillonnent différentes directions à travers l'héliosphère .

Dans la figure 5 , l' absorption prédite par les sept modèles du tableau 1 est comparée au Lyα profils d'absorption observés vers les six étoiles. le θ les valeurs indiquées dans la figure sont les angles par rapport à la direction au vent, qui vont de la ligne de visée presque au vent vers 36 Oph (θ = 12°) à la ligne de visée presque sous le vent vers Éri (θ = 148°). Le Ly préditα l'absorption est montrée après combinaison avec l'absorption LISM vers ces étoiles, comme déterminé à partir d'analyses empiriques précédentes [ 10,15,16,25 ]. Une tentative a été faite pour maximiser l'accord entre les données et les modèles en ajustant les profils d'émission stellaire supposés, comme décrit par [ 24 ]. Des désaccords importants subsistent dans la plupart des cas malgré ces efforts.

Figure 5 . Le côté rouge du Lyα profils d'absorption observés vers six étoiles, échantillonnant différents angles θ par rapport à la direction au vent du flux interstellaire dans l'héliosphère. Ces données sont comparées à l' absorption héliosphérique prédite par les sept modèles répertoriés dans le tableau 1 , qui supposent des valeurs différentes pour α.

Sur la base de la figure 5, nous fournissons dans les six dernières colonnes du tableau 2 notre évaluation des lignes de visée stellaires observées (étiquetées par leur θ angles) sont incompatibles avec quels modèles. Aucun des modèles n'est compatible avec chaque ligne de mire. Le bas α les modèles font mieux au près et la haute α les modèles font mieux au portant. En général, les modèles prédisent trop d'absorption, l'exception étant la ligne de visée 36 Oph pour laquelle la plupart des modèles prédisent trop peu d'absorption. Le modèle 7 est le seul modèle qui ne prédit pas trop d'absorption le long de la ligne de visée sous le vent pour Éri.


Cosmos électrique : le modèle du condensateur solaire. je

Ici, je vais continuer ma réponse à la critique du Thunderbolts Forum (TBF) de ma critique de "The Electric Sky" de Don Scott. Dans cet article, je me concentrerai sur leur réponse à mes calculs des lacunes d'un autre de leurs modèles proposés pour l'alimentation externe du Soleil.

Dans ce modèle, présenté graphiquement sur la figure 1, le soleil est alimenté par des électrons entrants radialement provenant de l'héliopause qui agit comme une cathode. La photosphère du Soleil agit comme l'anode du système, recevant les électrons et les convertissant en énergie thermique ou optique par leurs impacts. La photosphère solaire agit également comme une source de protons et d'ions solaires dans le cadre du vent solaire. Les électrons sont accélérés vers l'intérieur et les ions vers l'extérieur par une chute de potentiel importante entre l'héliopause et la surface solaire. Un premier examen de ce modèle ressemble aux modèles populaires de condensateurs sphériques souvent examinés dans les chapitres sur l'électromagnétisme des cours de physique, je l'appellerai donc le modèle de condensateur solaire. Ce modèle n'a pas une intégration évidente avec le cosmos plus large, contrairement au modèle de résistance solaire discuté dans le post précédent, mais je traiterai de ces problèmes plus tard.

Figure 1 : Composants du modèle Electric Sun

Plus tard dans le fil TBF, Don Scott rapporte un certain nombre de valeurs pour les électrons à l'héliopause pour expliquer la source d'énergie solaire dans ce modèle. J'ignorerai certaines des erreurs mathématiques que le Dr Scott semble faire car nous ne sommes intéressés que par l'accord de l'ordre de grandeur.

* vitesse des électrons interstellaires de 1e5 m/s
* densité électronique de 10 000 électrons/m^3

Ceux-ci donnent une densité de courant électronique de 1,6e-10 amp/m^2 qui avec l'héliopause supposée à 100AU (1,49e13 m) place un courant à travers cette limite de 4,5e17 ampères. Avec une chute de tension de 1e9, cela donne une puissance de 4,5e26 watts, un peu plus que la luminosité solaire observée. (Notez que nous pourrions jouer avec une plage de valeurs ici pour obtenir la même luminosité - 1e10 volts pour 4e16 ampères fonctionnerait également.) Nous les utiliserons comme valeurs d'entrée pour le modèle. Notons également que le Dr Scott précise que la vitesse du vent solaire mesurée par les engins spatiaux oscille entre 2e5 et 1e6 m/s.

Tout d'abord, je décrirai les bases de l'analyse à un niveau que l'on pourrait appeler une approximation de premier ordre - elle pose le cadre de base tout en ignorant certaines des interactions qui compliqueraient une première analyse. L'objectif est d'avoir une idée des grandeurs d'autres quantités que nous pouvons déterminer à partir d'une telle configuration en utilisant des principes physiques fondamentaux tels que la conservation de l'énergie et de la charge.

Hypothèses:
- symétrie radiale. Le Soleil a à peu près la même apparence quelle que soit la direction dans laquelle nous le regardons.
- indépendance temporelle. Nous nous intéressons à la production constante et massive d'énergie, et non à des événements épisodiques comme les éruptions cutanées et les CME.
- le mouvement des électrons et des protons est contrôlé uniquement par le potentiel de la photosphère et de l'héliopause. We can use conservation of energy to determine the particle energy all along the trajectory.

'i' indicated the initial potential and kinetic energy and 'f' index indicates the final potential and kinetic energy values. The kinetic energy of a particle, E_k, is related to the particle velocity by

Here q is the charge of the particle m is the rest mass of the particle, Phi is the electric potential field value at radial position r.
- potential in the space between the Sun and the heliopause is assumed coulombic. This is also a consequence of the radial symmetry of the problem and assumed charge neutrality in the intervening space.

Using this equation, we can solve for the charge necessary to produce a 1e9 volt drop between the heliopause (100AU) and the solar surface (

0.003AU). We see that it requires a net charge a the Sun of +77.44e6 coulombs.

Note that all of the above equations should be familiar to anyone who has taken a competent high-school level physics class.

What are we not including?
- We assume counter-streaming electrons and ions are not interacting. This ignores energy losses due to scattering as well as nuclear processes such as pair production (electron-positrons and muons). All these processes are well-studied in particle accelerators.
- We assume the electromagnetic fields generated by the streaming electrons and ions are small enough to be ignored. Such fields would alter the flows, diverting their energy from going to the solar photosphere.

The advantage of this approximation is that both of the ignored effects described above would reduce the energy of the electrons reaching the solar photosphere by distributing the energy in the intervening space. This means that we get an upper bound, or maximum amount of energy that can possibly reach the solar surface. Inclusions of any of these refined processes will make agreement for the Electric Sun model even worse than we are about to see.

Using the equations above, we can plot the energies, and therefore the velocities of electrons, protons and alpha particles in the region between the photosphere and the heliopause (Figures 2 & 3). The horizontal distance scale is logarithmic for clarity. Note that the Earth is located at 1AU.

The protons and positive ions, repelled by the positive charge of the Sun, are accelerated as they move out. The electrons accelerate on the way towards the Sun.


Figure 2: Energy of particles vs. radial distance from the Sun. We also plot the potential (voltage) of the solar field. The radial distance is plotted logarithmically in astronomical units (AU).

Figure 3: Particle radial velocities vs. Radial distance from the Sun. Speeds based on energies from Figure 2. The radial distance is plotted logarithmically in astronomical units (AU).

With a closer examination of the actual values, we see that things start to fall apart for this model very quickly.

* The inbound electrons accelerate to relativistic speeds and are close to the speed-of-light by the time they reach 10AU from the Sun. By the time they reach Earth orbit (1 AU), they have energies of about 4.6 MeV (million electron volts). This is well above the pair-production threshold energy for electrons. Any matter they strike can generate showers of secondary electron-positron pairs. This includes planets, moon, and spacecraft (with and without crews).

* The outbound protons, starting close to the Sun and the strongest gradient in the potential, accelerate to near 1GeV (gigaelectron volts) by 0.1 AU. In velocities, this translates to over 0.87c (=2.6e8 m/s) for protons. Alpha particles (helium nuclei) reach nearly 2 GeV and a speed of 0.75c (2.3e8 m/s). Compare this to the solar wind speed Dr. Scott reports above. The Electric Sun model predicts a solar wind speed that is a factor of over 200 higher than the measured outbound solar wind speed!

Next, let's examine the particle fluxes implied by this model. At the heliopause, an electron current density of 1.6e-10 amp/m^2 corresponds to an electron flux of 1e+9 electrons/m^2/s and a total current through the surface of 4.5e17 amps. Dr. Scott claims that the outbound proton current matches the electron current, keeping the charge density neutral (we'll also see why the charge density will not remain neutral in this configuration), so for this next step, we assume a total number of protons emitted at the Sun is equivalent to 4.5e17 amps. At the photosphere, this corresponds to a proton flux of 4.6e17 protons/m^2/s.

But wait, the charge on the Sun to maintain the billion volt potential drop is only 77.44e6 coulombs! If the outgoing proton flux is 4.5e17 amps, the Sun will lose its entire positive charge in only 77.44e6 coulombs/4.5e17amps = 1.7e-10 seconds! Without an external source maintaining the solar potential, the Electric Sun will shut down in about 170 picoseconds! Remember, we have not yet included the effects of the net charge reduction due to the same amount of incoming electrons! If we include these electrons, the shutdown time for the Sun is even short (i.e. HALF the current estimate).

What maintains this potential?? Where is the incredible power source that maintains it. That is the REAL mystery of the Electric Cosmos and its advocates never talk about that!

Would you trust an electrical engineer who designed his lighting system (in this case, the Sun) without an EMF to drive it?

In the next post on this model, we'll see even more implications of the Electric Sun model that fail when compared to observations.
(Author's note: realized I had reversed cathode & anode. Fixed 1/4/2009)


Sun's Heliopause: A Moving Target

By: J. Kelly Beatty October 1, 2010 0

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Isn't it counter-intuitive to name a spacecraft the Interstellar Boundary Explorer, knowing full well that it'll never venture more than about 200,000 miles (300,000 km) from its home planet?

Artist concept of the IBEX satellite.

NASA / Goddard Space Flight Center

IBEX was launched into a looping orbit that stretches halfway to the Moon but no farther.

However, within a year the spacecraft had amazed its science team. Its first all-sky map revealed, for the first time, the nature of the region 8 to 10 billion miles away where the Sun's magnetic bubble, the heliosphere, meets interstellar space.

How, you might ask, is that possible?

When the outward-racing solar wind reaches the heliosphere's edge, the heliopause, it mingles with atoms in the interstellar medium. That's where energetic solar-wind protons can steal electrons from the slower-moving atoms of interstellar hydrogen. This charge exchange turns the protons into electrically neutral hydrogen atoms. No longer controlled by the solar wind's magnetic field, and still moving fast, they zip away from the interstellar boundary in all directions.

Some of these "energetic neutral atoms," or ENAs, make it all the way back to Earth, where they're recorded by two particle detectors on IBEX. These instruments record the number and energy of atoms arriving from small spots of sky about 7° across (about the size of a tennis ball held at arm's length). IBEX is slowly rotating, with its spin axis always pointing at the Sun, so the detectors scan overlapping strips that gradually create an all-sky "snapshot" every six months.

The Interstellar Boundary Explorer (IBEX) completed its first all-sky map of the complex interactions occurring at the edge of the solar system in mid-2009. Labels show the current location of Voyagers 1 and 2 and of the leading "nose" of the Sun's heliosphere.

A 135°-wide portion of IBEX's first two all-sky maps shows how the intensity and distribution of a "knot" of emission from energetic neutral atoms changed over a six-month period.

in mid-2013, the experts say), the solar wind will gust and fling protons at the heliopause with more energy and intensity. IBEX should see an uptick in ENA emission a year or so after that (the ENAs take a while to make their way back home).

Only two spacecraft, Voyagers 1 and 2, have ventured far enough to probe this region directly. While they have recorded hails from the heliopause as bursts of radio energy, they lack IBEX's ability to map the ENA emission. (Status check: Voyager 1 is now 115 astronomical units from Earth, while Voyager 2 is 93 AU away.)

Meanwhile, IBEX hasn't limited its discoveries to the threshold of interstellar space. It turns out that ENAs also arise much closer to home, along the edge of Earth's magnetosphere, the magnetopause. The solar-wind protons, racing outward at hundreds of miles per second, run into the exosphere, a very tenuous cloud of hydrogen atoms escaping from our atmosphere. It's never been clear how far the exosphere extends into space, but this crash scene is about 35,000 miles (55,000 km) up, over Earth's dayside hemisphere. "Where the interaction is strongest, there are only about 8 hydrogen atoms per cubic centimeter," explains Stephen A. Fuselier (Lockheed Martin Space Systems).

IBEX has even recorded an ENA signature coming from the Moon. Apparently some solar-wind protons must be bouncing off the lunar surface, becoming ENAs through charge exchange as they do.

Maybe McComas and his team ought to consider changing this versatile spacecraft's name. I just consulted the General Office of Far-Fetched Identifiers (GOOFI), whose experts responded with "SAEIL." That stands for "Something Amazing Everywhere It Looks."


The corona is the barely there outermost layer of the sun, which we can see only during a total solar eclipse, when the moon blocks out the brightness of the star's photosphere. That's made the corona remarkably difficult to study — but beginning later this year, NASA will fly a spacecraft directly though the corona to try to solve its lingering mysteries. [Read more about the corona]

The solar wind isn't technically a layer of the sun, but the constant stream of highly charged particles flowing off the sun is one of the key ways our star affects planets. Here on Earth, our atmosphere mostly blankets us from the solar wind, but it's a key hazard for satellites and space travel. The solar wind also defines our solar system, which stretches as far as the wind does. [Read more about the solar wind]


Voir la vidéo: Et si le Soleil Disparaissait Maintenant? (Juillet 2021).