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Diffusion du champ magnétique par les familles de granules à la surface du soleil

Le soleil par sa proximité est un laboratoire unique dont les conditions physiques sont difficilement reproductibles sur Terre. Les grandeurs thermodynamiques, radiatives, magnétiques sont dans des gammes d’amplitude hors du commun. Les interactions entre le champ magnétique et le plasma, sur des échelles de temps et d’espace irréalisables en laboratoire, sont à l’origine de l’activité solaire. La plus visible est représentée par les taches solaires qui émergent à la surface du soleil avec une cyclicité d'environ 11 ans. L’autre composante, moins connue mais dont l’importance physique est prépondérante (10000 fois plus de flux magnétique), est le réseau magnétique réparti sur l’ensemble du soleil.

Figure ci-contre : Cette figure représente le module des vitesses horizontales en niveaux de blanc. Le champ magnétique longitudinal est représenté par les contours en jaune et blanc pour chaque polarité négative et positive. Les zones rouges indiquent les régions divergentes et celles en bleu foncé les convergentes. Le champ de l'image de 43500 km x 45000 km à la surface du soleil.

Ce réseau dont l'échelle caractéristique est de l’ordre de 20 000 à 30 000 km est généralement décrit comme étant relié à l’échelle «supergranulaire». Malgré une cinquantaine d’années d’efforts pour associer cette supergranulation à une échelle convective, aucune preuve tangible n’a pu être fournie en ce sens. Une nouvelle approche de ce phénomène vient d’être proposée par une équipe de l’IRAP et du LESIA avec une collaboratrice de la Lockheed Martin (Palo Alto-USA).

En utilisant les familles de granules explosifs récurrents, les auteurs ont montré que ces structures pouvaient générer des mouvements de surface à des dimensions très supérieures à l’échelle granulaire (1000km). Ces champs de vitesse de surface permettent le transport des éléments magnétiques d’une taille de 100 à 200 km de l’intérieur des supergranules vers le réseau magnétique. En outre, ils semblent aussi aider à la formation de grandes structures dans ce réseau en le déformant lorsque des champs de vitesse opposés sont absents.

Granulessolaires

Cette figure montre l'évolution, durant 40 minutes, des familles de granules explosifs récurrents qui sont représentées par différentes couleurs. Le champ magnétique longitudinal est visualisé en jaune et bleu clair pour chaque polarité négative et positive. Les zones rouges indiquent les régions divergentes et celles en bleu foncé les convergentes. Le champ de chaque image de 43500 km x 45000 km à la surface du soleil.

La compétition entre les diverses familles de granules explosifs récurrents apparaît comme un élément moteur des mouvements et de l’organisation du champ magnétique à la surface du soleil. La photosphère est un milieu hautement turbulent où les familles de granules explosifs soulignent des corrélations à longue distance structurant le champ magnétique. La comparaison avec des simulations à grande échelle est en cours afin de mieux caractériser la physique sous-jacente à l’émergence de ces structures.

Ces travaux ouvrent une nouvelle voie vers la compréhension du magnétisme solaire et de son évolution au cours du cycle. A plus long terme, ces résultats permettront d'élaborer des modèles plus réalistes des mécanismes de diffusion du champ magnétique à la surface des étoiles et plus particulièrement celles du type solaire.

Ressources complémentaires

  • Publication: "Relation between trees of fragmenting granules and supergranulation evolution", par Roudier, Th(1).; Malherbe, J. M(2).; Rieutord, M.(1); Frank, Z.(3), Astronomy and astrophysics Avril 2016; DOI: 10.1051/0004-6361/201628111, http://arxiv.org/pdf/1604.04118v1.pdf
    • (1) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, CNRS, 14 avenue Edouard Belin, 31400 Toulouse, France
    • (2) LESIA, Observatoire de Paris, Section de Meudon, 92195 Meudon, France
    • (3) Lockheed Martin Advance Technology Center, Palo Alto, CA, USA
  • Vidéos :  http://www.lesia.obspm.fr/perso/jean-marie-malherbe/Hinode2007/hinode2007.html

Contact IRAP

  • Thierry Roudier, thierry.roudier@irap.omp.eu
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