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Représentation schématique de l'héliosphère, depuis le système solaire jusqu'à l'espace interstellaire (vue d'artiste).

L'héliosphère est l'astrosphère du Soleil, une zone en forme de bulle allongée dans l'espace, engendrée par les vents solaires. Sa limite est l'héliopause, qui délimite la zone d'influence des vents solaires, lorsqu'ils rencontrent le milieu interstellaire.

Le vent solaire consiste en la projection de particules atomiques (essentiellement protons et électrons) par la haute atmosphère de notre étoile, le Soleil. Ce plasma impose une pression (une sorte de souffle) vers l'extérieur du système solaire et repousse le flux de particules similaires mais provenant de l'espace lointain^[1].

La forme de la bulle ainsi produite n'est que très approximativement sphérique et reste sujette à controverses scientifiques, mais les éléments principaux en sont relativement bien définis :

une forme allongée produite par le déplacement du Soleil ;
une forme spiralée produite par la rotation du Soleil ;
diverses déformations provenant de l'influence des champs magnétiques solaires et planétaires qui influencent fortement la trajectoire des particules chargées qui constituent le vent solaire.

En particulier, il est considéré comme très probable que la limite de l'héliosphère, l'héliopause, soit très fluctuante et largement influençable par des facteurs internes comme externes (les éruptions solaires, par exemple).

Structure

L'héliosphère est une gigantesque bulle de gaz dont la forme et la dimension varient selon la rotation, le déplacement, l'activité et le champ magnétique du Soleil. Ainsi, la rotation du Soleil sur lui-même crée la forme spiralée de l'héliosphère et le déplacement du Soleil crée la forme allongée de l'héliosphère.

Les gaz qui la composent sont en plus grande partie de l'hélium et de l'hydrogène. Comme toutes autres formes d'énergie, ces vents solaires ont des limites, et ces limites forment l'héliosphère. Celle-ci apparaît lorsque la poussée des vents solaires ne réussit plus à repousser la bulle de gaz. Cette délimitation se nomme l'héliopause.

Choc terminal

Le choc terminal correspond à l'ensemble des points de l'héliosphère où la vitesse du vent solaire devient subsonique (par rapport à l'étoile et dans le milieu interstellaire) après avoir été ralentie par les interactions avec le milieu interstellaire. Cela entraîne une compression, un réchauffement et un changement dans le champ magnétique.

Pour le Système solaire, le choc terminal est évalué à une distance de 75 à 90 unités astronomiques du Soleil^[2].

En 2007, la sonde Voyager 2 a franchi le choc terminal du Soleil^[3]. Elle aurait passé cinq fois le choc terminal puisque les frontières de ce dernier varient selon l'activité solaire.

Le choc se produit au moment où les particules du vent solaire passent d'environ 400 km/s à la vitesse du son (environ 100 km/s^{[réf. nécessaire]} dans le milieu interstellaire, bien que la valeur soit fluctuante), créant une onde de choc.

En s'éloignant du Soleil, le choc terminal est suivi de l'héliopause, où les particules du vent solaire sont arrêtées par le milieu interstellaire. Vient ensuite l'onde de choc magnétique, marquant les limites de la magnétosphère solaire.

L'héliopause

Article détaillé : Héliopause.

L'héliopause et l'héliosphère sont deux choses distinctes. L'héliopause est la limite où le vent solaire est arrêté par le milieu interstellaire. Cette limite n'est pas bien connue, car elle est très difficile à observer, ce qui est probablement dû au fait que l'héliopause n'est jamais constante. La vitesse des vents solaires change à tout moment et cela rend l'héliopause instable.

L'héliogaine

Article détaillé : Héliogaine.

L'héliogaine est formée de particules émises par le soleil qui entrent en collision avec des particules interstellaires. Ces particules s'accumulent autour de l'héliopause et créent une onde de choc. L'héliogaine est située encore plus loin que le choc terminal, c'est dans cette région que les vents solaires sont ralentis et comprimés. Cela peut équivaloir à une distance d'environ 80 à 100 UA au plus près. L'héliogaine a une épaisseur moyenne d'environ 10 à 100 UA^[4].

Exploration

Voyager

IBEX

La mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) tentera de recueillir plus de données à propos du choc terminal solaire.

Notes et références

↑ Pierre Kohler, La Terre et les astres, Hachette, 1979, 317 p. (présentation en ligne)
↑ (en) Robert Nemiroff et J. Bonnell, « The Sun's Heliosphere & Heliopause », Astronomy Picture of the Day, 24 juin 2002 (consulté le 14 novembre 2009).
↑ (en) David Chandler, « MIT instrument finds surprises at solar system's edge », MIT News, 10 décembre 2007 (consulté le 22 décembre 2009).
↑ Laurent Sacco, « Structure de l'héliosphère : Stereo donne raison aux sondes Voyager », Futura-Sciences, 4 juillet 2008 (consulté le 22 décembre 2009).
↑ (en) Ker Than, « Voyager II detects solar system's edge », CNN, 24 mai 2006 (consulté le 14 novembre 2009)
↑ (en) « How Do We Know When Voyager Reaches Interstellar Space? », sur NASA/JPL (consulté le 7 mai 2016)
↑ « Voyager I, premier objet humain hors du système solaire », L'Actu, n^o 4071,‎ 14-15-16 septembre 2013, p. 8 (ISSN 1288-6939)