Sciences · Astronomie et espace
Le Soleil
Le Soleil est l’étoile au centre du système solaire. Cette boule de gaz chaud, surtout d’hydrogène et d’hélium, produit son énergie par fusion nucléaire depuis environ 4,6 milliards d’années.
Mis à jour le 5 min de lecture
Le Soleil est une étoile ordinaire, de type spectral G2 V, que les astronomes classent parmi les naines jaunes. Il paraît exceptionnel parce qu’il est 270 000 fois plus proche de nous que l’étoile suivante, Proxima du Centaure. Sa lumière et sa chaleur rendent possible la vie sur Terre : elles alimentent la photosynthèse, le cycle de l’eau, les vents et le climat.
Le Soleil en chiffres
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Distance moyenne à la Terre | environ 149,6 millions de km (1 unité astronomique) |
| Temps de trajet de la lumière | environ 8 min 20 s |
| Diamètre | environ 1,39 million de km (109 fois celui de la Terre) |
| Masse | 2 × 10³⁰ kg, environ 333 000 fois celle de la Terre |
| Part de la masse du système solaire | environ 99,86 % |
| Volume | environ 1,3 million de Terres |
| Température de surface (photosphère) | environ 5 500 °C (5 772 K) |
| Température au cœur | environ 15 millions de °C |
| Composition (en masse) | environ 73 % d’hydrogène, 25 % d’hélium, 2 % d’éléments plus lourds |
| Âge | environ 4,6 milliards d’années |
| Rotation | environ 25 jours à l’équateur, plus de 30 jours près des pôles |
| Gravité en surface | environ 28 fois celle de la Terre |
Le Soleil n’est pas solide : c’est une sphère de plasma, un gaz si chaud que les atomes ont perdu leurs électrons. C’est pourquoi il ne tourne pas d’un bloc : son équateur tourne plus vite que ses pôles.
D’où vient l’énergie du Soleil ?
Au cœur du Soleil, la température et la pression sont telles que les noyaux d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium : c’est la fusion nucléaire. À chaque réaction, une petite partie de la masse disparaît et se transforme en énergie selon la relation E = mc² d’Einstein.
Chaque seconde, le Soleil convertit environ 600 millions de tonnes d’hydrogène en hélium, et perd ainsi environ 4 millions de tonnes de masse sous forme d’énergie. Sa puissance totale atteint environ 3,8 × 10²⁶ watts. La Terre n’en reçoit qu’une infime fraction : environ 1 361 watts par mètre carré au sommet de l’atmosphère (la « constante solaire »).
Le mécanisme a été compris dans les années 1930, notamment par Hans Bethe (prix Nobel de physique 1967), grâce aux progrès de la physique de l'atome.
La structure du Soleil
De l’intérieur vers l’extérieur :
| Couche | Description |
|---|---|
| Cœur | Jusqu’à environ un quart du rayon ; siège de la fusion nucléaire |
| Zone radiative | L’énergie progresse par rayonnement, absorbée et réémise d’innombrables fois ; un photon met des dizaines de milliers d’années à la traverser |
| Zone convective | Le gaz chaud monte, se refroidit et redescend, comme l’eau qui bout |
| Photosphère | La « surface » visible, d’où part la lumière ; elle présente une texture granuleuse due à la convection |
| Chromosphère | Fine couche rougeâtre, visible lors des éclipses totales |
| Couronne | Atmosphère extérieure ténue, étonnamment chaude (plus d’un million de degrés), visible lors des éclipses totales |
La couronne se prolonge par le vent solaire, flux continu de particules chargées qui baigne tout le système solaire jusqu’à plus de 100 UA et délimite l’héliosphère.
L’activité solaire
Le Soleil est parcouru par des champs magnétiques intenses qui provoquent :
- des taches solaires, zones plus froides (environ 3 500 °C) qui paraissent sombres par contraste ;
- des éruptions solaires, libérations brutales d’énergie ;
- des éjections de masse coronale, gigantesques bulles de plasma projetées dans l’espace.
Cette activité suit un cycle d’environ 11 ans, entre minimum et maximum de taches. Le cycle 25, commencé en décembre 2019, a connu son maximum vers 2024-2025.
Lorsque des particules solaires atteignent la Terre, elles perturbent le champ magnétique terrestre : ce sont les orages magnétiques. Ils produisent des aurores polaires, parfois visibles très au sud, comme en France le 10 mai 2024, mais peuvent aussi perturber les satellites, le GPS, les radiocommunications et les réseaux électriques. En mars 1989, un orage magnétique a privé d’électricité une grande partie du Québec pendant environ neuf heures.
Le Soleil vu depuis la Terre
- Sa lumière blanche contient toutes les couleurs ; le ciel paraît bleu parce que l’atmosphère diffuse davantage le bleu, et le Soleil paraît jaune ou rouge à l’horizon parce que sa lumière traverse alors plus d’atmosphère.
- La durée du jour et la hauteur du Soleil varient au fil de l’année en raison de l’inclinaison de l’axe terrestre : c’est l’origine des saisons.
- Ne jamais regarder le Soleil directement, même brièvement, ni avec des lunettes de soleil, des jumelles ou un appareil photo : les dommages à la rétine sont irréversibles et indolores. Seuls des filtres certifiés (norme ISO 12312-2) ou des méthodes de projection sont sûrs.
La naissance et la fin du Soleil
Le Soleil est né il y a environ 4,6 milliards d’années de l’effondrement d’un nuage de gaz et de poussières, en même temps que le système solaire. Il est à peu près à la moitié de sa vie sur la séquence principale, la phase stable où il fusionne l’hydrogène de son cœur.
- Aujourd’hui : sa luminosité augmente lentement, d’environ 10 % par milliard d’années. Dans environ 1 milliard d’années, la Terre sera trop chaude pour conserver ses océans.
- Dans environ 5 milliards d’années : l’hydrogène du cœur épuisé, le Soleil gonflera en géante rouge, probablement jusqu’à englober Mercure et Vénus. Le sort de la Terre est incertain.
- Ensuite : il expulsera ses couches externes en une nébuleuse planétaire et son cœur deviendra une naine blanche, de la taille de la Terre, qui se refroidira lentement.
Le Soleil n’est pas assez massif pour exploser en supernova ni devenir un trou noir. Ces étapes sont décrites dans la fiche cycle de vie des étoiles.
Observer le Soleil de près
Plusieurs sondes l’étudient en permanence. SOHO (ESA-NASA), lancée en 1995, l’observe depuis le point de Lagrange L1, à 1,5 million de km de la Terre. La Parker Solar Probe de la NASA, lancée en 2018, a frôlé la surface à environ 6,1 millions de km le 24 décembre 2024, devenant l’objet humain le plus rapide jamais lancé, à environ 690 000 km/h. Solar Orbiter (ESA), lancée en 2020, a pris les premières images des pôles solaires.
Questions fréquentes
Le Soleil est-il une étoile ?
Oui. C’est une étoile de taille et de luminosité moyennes. Certaines étoiles sont des centaines de fois plus grandes, d’autres beaucoup plus petites ; environ trois quarts des étoiles de la Galaxie sont des naines rouges, plus petites et plus froides que lui.
De quelle couleur est le Soleil ?
Vu de l’espace, il est blanc : il émet toutes les couleurs du spectre, avec un maximum dans le vert-bleu. Il paraît jaune depuis la Terre parce que l’atmosphère diffuse une partie de sa lumière bleue.
Le Soleil brûle-t-il comme un feu ?
Non. Un feu est une réaction chimique (combustion) qui a besoin d’oxygène. Le Soleil produit son énergie par fusion nucléaire, réaction des millions de fois plus énergétique par kilogramme de combustible.
Quand le Soleil va-t-il s’éteindre ?
Il restera une étoile stable pendant encore environ 5 milliards d’années avant de devenir une géante rouge, puis une naine blanche qui mettra des milliards d’années supplémentaires à se refroidir.