31 Juillet 2014

La modélisation du fonctionnement du Soleil

Un modèle solaire contient l'ensemble des phénomènes physiques que nous pensons régir le fonctionnement du soleil. Pour valider un modèle, on compare ses propriétés avec les résultats des mesures. Pour cela, nous disposons des résultats des mesures héliosismologiques, de l'intensité des champs magnétiques, des mesures de l'irradiance solaire totale, du spectre solaire et de la distribution des régions actives. Toute nouvelle quantité permet donc de progresser dans notre compréhension de la physique solaire.

Les observations de l'irradiance solaire totale montrent sa variabilité avec le cycle undécennal. Les modes-p d'oscillations montrent une variation de fréquence qui suit aussi le cycle undécennal (Fröhlich and Lean, 2004). Température, densité, rayon du soleil sont des grandeurs très importantes pour la modélisation. C'est pourquoi leur mesure simultanée permettra de valider une classe de modèles solaires plutôt qu'une autre. Ainsi, la variation du diamètre ou sa constance doit être établie sans ambiguïté. Le diamètre constant ou variable est une contribution pour élucider l'origine de l'activité solaire, phénomène lié aux champs magnétiques de surface ou d'origine plus profonde (Li et al., 2003).

Les variations de diamètre et de luminosité permettent de déduire w = (r/r)/(L/L) où r correspond à la variation du rayon solaire et L correspond à la variation de la luminosité en fonction de l'activité solaire. Ce terme est très mal connu et son signe est lui-même incertain. Obtenu à partir des mesures du CERGA, il vaut -2 10-1 (en raison de l'anticorrélation diamètre/activité solaire). Plusieurs modélistes l'ont évalué ; les valeurs trouvées s'étendent entre 2 10-4 (Spruit, 1992) et 7,4 10-2 (Sofia et al., 1979). On conçoit que sa mesure précise apporte un moyen puissant de valider un modèle solaire.

L'héliosismologie permet l'étude de la structure interne du Soleil par l'observation de ses fréquences d'oscillation. La mission SOHO à l'aide des instruments MDI et VIRGO, ainsi que les mesures des réseaux au sol, ont apporté une contribution considérable à la connaissance de la structure interne. Ces observations ont été réalisées dans un domaine de fréquence correspondant aux modes acoustiques (mode-p). Des ondes à fréquence plus basse appelées modes de gravité sont prévues par la théorie et les données des instruments GOLF et VIRGO à bord de SOHO en suggèrent l'existence (Appourchaux et al., 2000 ; Turck-Chièze et al., 2004). Les mesurer permettrait d'accéder à la connaissance de la dynamique de la zone radiative et du cœur thermonucléaire, et en particulier permettrait d'étudier le rôle des champs magnétiques et des ondes internes dans le transport de la matière et du moment angulaire.