Notre soleil est environ cinq fois moins actif magnétiquement que les autres étoiles sous le soleil – efficacement un cas spécial. La raison de cela pourrait résider dans les planètes de notre système solaire, affirment que les chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresde-Rossendorf (HZDR). Au cours des 10 dernières années, ils ont développé un modèle qui dérive pratiquement tous les cycles d'activité connus du soleil de l'influence cyclique des forces de marée des planètes. Dans une nouvelle étude publiée dans Physique solaireils ont maintenant démontré que cette synchronisation externe limite automatiquement l'activité solaire.
À l'heure actuelle, le soleil atteint en fait un niveau d'activité maximum observé que tous les 11 ans. C'est la raison pour laquelle nous observons sur Terre plus de lumières polaires et de tempêtes solaires ainsi que le temps spatial turbulent en général. Cela a un impact sur les satellites dans l'espace jusqu'aux infrastructures technologiques sur Terre.
Malgré cela, en comparaison avec d'autres étoiles sous le soleil, les éruptions de rayonnement les plus fortes de notre soleil sont de 10 à 100 fois plus faibles. Cet environnement relativement calme pourrait être une condition préalable importante pour que la Terre soit habitable. Non moins pour cette raison, les physiciens solaires veulent comprendre ce qui entraîne précisément l'activité solaire.
De nombreux cycles – un modèle
Il est connu que l'activité solaire a de nombreux modèles – à la fois des fluctuations périodiques plus courtes et plus longues qui varient de quelques centaines à plusieurs milliers d'années. Mais les chercheurs ont des façons très différentes d'expliquer les mécanismes physiques sous-jacents.
Le modèle développé par l'équipe dirigée par Frank Stefani à l'Institut de dynamique des fluides du HZDR considère les planètes comme des stimulateurs cardiaques. Sur cette compréhension, environ tous les 11 ans, Vénus, la Terre et Jupiter concentrent leurs forces de marée combinées sur le soleil. Via un mécanisme physique complexe, chaque fois qu'ils donnent un petit coup de pouce magnétique intérieur du soleil. En combinaison avec le mouvement orbital en forme de rosette du Soleil, cela conduit à des fluctuations périodiques qui se chevauchent des longueurs variables – extrêmement observées au soleil.
« Tous les cycles solaires identifiés sont une conséquence logique de notre modèle; sa puissance explicative et sa cohérence interne sont vraiment étonnantes. Chaque fois que nous avons affiné notre modèle, nous avons découvert des corrélations supplémentaires avec les périodes observées », explique Stefani. Dans les travaux maintenant publiés, il s'agit de QBO – l'oscillation biennale de Quasi – une fluctuation à peu près bi-annuelle dans divers aspects de l'activité solaire. Le point spécial ici est que dans le modèle de Stefani, QBO ne peut pas seulement être affecté à une période précise, mais elle conduit également automatiquement à une activité solaire modérée.
Événements cycliques
Jusqu'à présent, les données solaires ont généralement rendu compte des périodes QBO de 1,5 à 1,8 ans. Dans les travaux antérieurs, certains chercheurs avaient suggéré un lien entre QBO et les événements de l'amélioration du niveau du sol. Ce sont des événements sporadiques au cours desquels les particules solaires riches en énergie déclenchent une augmentation soudaine du rayonnement cosmique à la surface de la Terre.
« Une étude menée en 2018 montre que les événements de rayonnement mesurés près du sol se sont produits davantage dans la phase positive d'une oscillation avec une période de 1,73 ans. Contrairement à l'hypothèse habituelle que ces éruptions de particules solaires sont des phénomènes aléatoires, cette observation indique un processus cyclique fondamental », explique Stefani.
C'est pourquoi lui et ses collègues ont revisité la chronologie une fois de plus. Ils ont découvert la plus grande corrélation pour une période de 1,724 ans. « Cette valeur est remarquablement proche de la valeur de 1,723 ans qui se produit dans notre modèle en tant que cycle d'activité complètement naturel », explique Stefani. « Nous supposons que c'est QBO. »
QBO soumet une activité globale
Alors que le champ magnétique du soleil oscille entre minimum et maximum sur une période de 11 ans, QBO impose un modèle supplémentaire à courte période sur la force du champ. Cela sous-forme la force du champ dans l'ensemble parce que le champ magnétique du soleil ne maintient pas sa valeur maximale pendant si longtemps. Un diagramme de fréquence révèle deux pics: l'un à la résistance maximale du champ et l'autre lorsque QBO oscille.
Cet effet est connu sous le nom de bimodalité du champ magnétique solaire. Dans le modèle de Stefani, les deux pics entraînent la réduction de la résistance moyenne du champ magnétique solaire – une conséquence logique de QBO.
« Cet effet est si important car le soleil est le plus actif lors des forces de champ les plus élevées. C'est à ce moment-là que les événements les plus intenses se produisent, avec d'énormes tempêtes géomagnétiques comme l'événement Carrington de 1859 lorsque les lumières polaires pouvaient même être vues à Rome et à La Havane, et des lignes télégraphiques endommagées élevées.
« Si le champ magnétique du Soleil reste à des forces de champ inférieur pendant une période de temps beaucoup plus longue, cela réduit la probabilité d'événements très violents », explique Stefani.
