Le cycle des taches solaires

Le nombre de taches solaires observées à la « surface » du Soleil varie d’une année à l’autre. Cette hausse et cette baisse du nombre de taches solaires varient de manière cyclique ; la durée du cycle est d’environ onze ans en moyenne. La variation cyclique du nombre de taches solaires, découverte en 1843 par l’astronome amateur allemand Samuel Heinrich Schwabe, est appelée « le cycle des taches solaires ».

Max solaire & Min solaire

Un pic du nombre de taches solaires est qualifié de période de « maximum solaire » (ou « solar max »), tandis qu’une période où peu de taches solaires apparaissent est appelée « minimum solaire » (ou « solar min »). Un exemple de cycle de taches solaires récent s’étend des années du min solaire de 1986, où 13 taches solaires ont été observées, au max solaire de 1989, où plus de 157 taches solaires sont apparues, jusqu’au min solaire suivant de 1996 (dix ans après le min solaire de 1986), où le nombre de taches solaires est retombé à moins de 9.

Avec le nombre de taches solaires, l’emplacement des taches solaires varie tout au long du cycle des taches solaires. À solar min, les taches solaires ont tendance à se former autour des latitudes de 30° à 45° au nord et au sud de l’équateur du Soleil. À mesure que le cycle solaire progresse jusqu’au maximum solaire, les taches solaires ont tendance à apparaître plus près de l’équateur, autour d’une latitude de 15°. Vers la fin d’un cycle, à l’approche de solar min, les taches solaires se forment assez près de l’équateur solaire, autour de 7° de latitude nord et sud. On observe souvent un chevauchement de cette tendance à la migration latitudinale autour de solar min, lorsque les taches solaires du cycle sortant se forment aux basses latitudes et que les taches solaires du cycle à venir commencent à se former à nouveau aux hautes latitudes. Cette dérive progressive des taches solaires vers l’équateur tout au long du cycle des taches solaires, qui a été remarquée pour la première fois au début des années 1860 par l’astronome allemand Gustav Spörer et l’Anglais Richard Christopher Carrington, est souvent appelée la loi de Spörer. En 1904, un autre astronome anglais, Edward Walter Maunder, a construit le premier « diagramme papillon », un tracé graphique de cette tendance à la migration des taches solaires.

Cycle de 11 ans – en général!

La durée du cycle des taches solaires est, en moyenne, d’environ onze ans. Cependant, la longueur du cycle varie. Entre 1700 et aujourd’hui, le cycle des taches solaires (d’une min solaire à la min solaire suivante) a varié en longueur d’aussi peu que neuf ans à aussi longtemps que quatorze ans. Notez toutefois que sur les 26 cycles solaires de cette période de trois siècles, 21 avaient une durée comprise entre dix et douze ans.

Arriver à un décompte précis des taches solaires n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît. Certaines taches sont beaucoup plus grandes que d’autres, certaines taches solaires se rejoignent partiellement sur leurs bords, et de nombreuses taches apparaissent en groupe. En 1848, un astronome suisse du nom de Rudolf Wolf a conçu un algorithme permettant de compter les taches solaires de manière cohérente, ce qui permet de comparer les données de différents observateurs au fil des siècles. Le nombre de taches solaires calculé à l’aide de la formule de Wolf, désormais connu sous le nom de nombre de taches solaires de Wolf, est toujours utilisé aujourd’hui. Wolf a utilisé les données des astronomes précédents pour reconstituer le nombre de taches solaires jusqu’au cycle 1755-1766, qu’il a appelé « cycle 1 ». Depuis lors, les cycles suivants ont été numérotés consécutivement, de sorte que le cycle qui a commencé avec le minimum solaire de 2008 est le cycle 24.

Les taches solaires marquent les perturbations magnétiques

Le Soleil est généralement très actif lorsque le nombre de taches solaires est élevé. Les taches solaires sont des indicateurs de perturbations dans le champ magnétique du Soleil, qui peuvent générer des événements solaires énergétiques comme les éruptions solaires et les éjections de masse coronale. Étant donné que des enregistrements raisonnablement fiables du nombre de taches solaires remontent au début des années 1700, bien avant que d’autres mesures de l’activité solaire puissent être observées, le nombre de taches solaires constitue un indicateur précieux et à relativement long terme de l’activité solaire. Le Soleil émet beaucoup plus de rayonnement que d’habitude dans les parties X et ultraviolettes du spectre électromagnétique pendant le max solaire, et cette énergie supplémentaire modifie considérablement les couches supérieures de l’atmosphère terrestre.

Le cycle de 11 ans des taches solaires est en fait la moitié d’un cycle plus long de 22 ans d’activité solaire. Chaque fois que le nombre de taches solaires augmente et diminue, le champ magnétique du Soleil associé aux taches solaires inverse sa polarité ; l’orientation des champs magnétiques dans les hémisphères nord et sud du Soleil change. Ainsi, en termes de champs magnétiques, le cycle solaire ne s’achève (les champs étant revenus à leur état initial) qu’après deux cycles de taches solaires de 11 ans. Ce cycle solaire dure, en moyenne, environ 22 ans – soit deux fois la durée du cycle des taches solaires.

Certains scientifiques pensent qu’il existe des preuves d’autres variations à plus longue période dans les cycles des taches solaires et du soleil. D’autres scientifiques sont sceptiques quant à ces affirmations. La plupart des scientifiques pensent que nous avons besoin de plus de données, couvrant de plus longues périodes, pour résoudre définitivement cette question. Outre ces cycles réguliers, le Soleil a connu des périodes où le nombre de taches solaires était très inhabituel. Plus particulièrement, de 1645 à 1715 environ, il y a eu très peu de taches solaires – certaines années, aucune n’a été observée ! Cette période, aujourd’hui appelée minimum de Maunder (d’après E.W. Maunder, qui a réalisé d’importants travaux pionniers liés à ce phénomène), correspondait à une vague de froid extrême en Europe, connue sous le nom de petit âge glaciaire.