Malgré la formulation simple de la question «Pourquoi le soleil brille-t-il ?», la réponse à cette question nécessite une certaine base de connaissances physiques et l’énoncer en une seule phrase est une tâche difficile. Nous tenterons d’y répondre vers la fin de l’article, que nous commencerons par un rappel historique.
Table des matières
L’histoire
L’un des premiers à avoir tenté d’expliquer la nature du Soleil d’un point de vue scientifique fut l’astronome et mathématicien grec Anaxagore, selon lequel le Soleil est une boule de métal incandescente. Pour cette raison, le philosophe a été emprisonné. Avant le début de l’étude instrumentale du Soleil au XVIIe siècle, il existait encore de nombreuses hypothèses sur la nature de la lumière solaire, jusqu’aux forêts qui brûlent en permanence à la surface.
Depuis le XVIIe siècle, les scientifiques ont découvert le phénomène des taches solaires et ont pu calculer la période de rotation du Soleil. Il devient clair que notre étoile est un corps physique à la structure complexe. Au 19ème siècle, la spectroscopie fait son apparition, grâce à laquelle il est possible de décomposer le faisceau solaire en ses couleurs constitutives. Ainsi, grâce aux raies d’absorption, Fraunhofer parvient à découvrir un nouvel élément chimique qui fait partie de l’étoile : l’hélium.
Au milieu du 19e siècle, les scientifiques avaient déjà tenté de décrire la luminescence du Soleil avec des hypothèses scientifiques plus complexes. C’est ainsi que Robert Mayer a suggéré que l’étoile s’échauffe sous l’effet du bombardement de météorites. Un peu plus tard, en 1853, est apparue l’idée plus plausible du «mécanisme de Kelvin-Helmholtz», selon lequel le Soleil s’échauffe sous l’effet d’une compression gravitationnelle. Cependant, dans ce cas, l’âge du Soleil serait beaucoup plus faible qu’il ne l’est en réalité, ce qui contredisait certaines études géologiques.
Pourquoi le soleil brille-t-il ?
Le physicien britannique Ernest Rutherford a été le premier à répondre à cette question en suggérant que la désintégration radioactive se produit dans le Soleil et qu’elle est la source d’énergie de l’étoile. Plus tard, en 1920, l’astrophysicien anglais Arthur Eddington a développé l’idée de Rutherford, en soutenant que dans le cœur du Soleil peut se produire une réaction de fusion thermonucléaire sous l’influence de la pression interne de la masse du Soleil. Dix ans plus tard, les principales réactions de fusion générant la quantité d’énergie observée ont été calculées.
En bref, la réaction thermonucléaire qui fait briller le Soleil peut être décrite comme la fusion de protons (noyaux d’hydrogène) en un noyau d’hélium 4. Le noyau d’hélium 4 ayant une masse inférieure à celle des noyaux d’hydrogène, la différence d’énergie (énergie libre) est émise sous forme de photons, particules qui constituent le rayonnement électromagnétique.
Réaction thermonucléaire
Les réactions thermonucléaires de fusion proton-proton qui se produisent à l’intérieur des étoiles de masse solaire ou inférieure peuvent être divisées en trois chaînes : ppI, ppII, ppIII. Parmi ces chaînes, la chaîne ppI représente plus de 84 % de l’énergie du Soleil. La réaction proton-proton consiste en trois cycles, où l’interaction de deux protons (deux noyaux d’hydrogène) joue le rôle du premier. Ayant suffisamment d’énergie pour surmonter la barrière de Coulomb, les deux protons fusionnent, entraînant la formation d’un deuton. Comme le noyau de deuton, composé de deux protons, a une masse inférieure à celle des deux protons individuels, de l’énergie libre est générée, ce qui donne naissance au positron et au neutrino électronique, qui sont émis à partir de la région où la réaction a eu lieu.
En outre, l’interaction entre le deutéron et un autre proton produit de l’hélium 3 et libère de l’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. Les étapes ultérieures de la réaction sont clairement illustrées dans le diagramme ci-dessous.
Réactions à l’intérieur du Soleil
Outre la réaction de fusion proton-proton, la réaction proton-électron-proton contribue faiblement à l’énergie libérée par le Soleil, à hauteur de 0,23 %.
En résumé, le Soleil émet des ondes électromagnétiques de différentes fréquences, y compris dans le domaine de la lumière visible, qui sont formées par des particules nées de l’énergie libérée lors de la réaction de fusion proton-proton (proton-électron-proton).
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023