Nous savons depuis longtemps que le Soleil subit des cycles s’étendant sur des périodes qui durent en moyenne 11,2 ans. Pendant chaque cycle, l’activité solaire change en reproduisant les mêmes phénomènes que ceux de la période précédente. Les paramètres qui varient sont notamment le champ magnétique et les taches solaires, apparaissant davantage à chaque pic. Selon de nouvelles prévisions, le pic du prochain cycle d’activité pourrait figurer parmi les plus forts jamais enregistrés.
Ces nouvelles données sont en contradiction directe avec les prévisions météorologiques solaires officielles de la NASA et de la NOAA, mais si elles se confirment, elles pourraient valider une théorie concernant les cycles d’activité solaire sur laquelle les scientifiques travaillent depuis des années.
« Les scientifiques ont eu du mal à prédire à la fois la durée et la puissance des cycles des taches solaires, parce que nous n’avons pas une compréhension fondamentale du mécanisme qui régit le cycle », a déclaré le physicien solaire Scott McIntosh du Centre national américain pour la recherche atmosphérique. « Si notre prévision s’avère correcte, nous aurons la preuve que notre cadre de compréhension de la machine magnétique interne du Soleil est sur la bonne voie ». Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Solar Physics.
Les niveaux d’activité du Soleil sont en fait très variables, et ses cycles d’activité sont liés à son champ magnétique. Tous les 11 ans environ, les pôles du Soleil s’inversent : le sud devient le nord et le nord devient le sud. On ne sait pas exactement ce qui détermine ces cycles, mais on sait que les pôles s’inversent lorsque le champ magnétique est le plus faible. Comme le champ magnétique du Soleil contrôle son activité — taches solaires (des régions ou les champs magnétiques sont temporairement forts), éruptions solaires et éjections de masse coronale (produites par les lignes de champ magnétique qui se brisent et se reconnectent) —, cette étape du cycle se manifeste comme une période d’activité minime. C’est ce qu’on appelle le minimum solaire.
Des points lumineux coronaux se déplaçant vers l’équateur…
Une fois que les pôles ont changé, le champ magnétique se renforce et l’activité solaire atteint un maximum avant de s’apaiser pour le prochain changement de pôle. En général, les chercheurs suivent les minima solaires en surveillant attentivement l’activité solaire et en calculant après coup si un minimum s’est produit. Selon cette méthode, le minimum solaire le plus récent a eu lieu en décembre 2019. Et nous sommes maintenant dans le 25e cycle solaire depuis que nous avons commencé à tenir des registres, et nous nous dirigeons vers un maximum solaire.
Selon la NASA et la NOAA, ce maximum devrait être calme, avec un pic d’environ 115 taches solaires en juillet 2025. C’est assez similaire au cycle solaire 24, qui a eu un pic de 114 taches solaires. Mais McIntosh et ses collègues pensent différemment. En effet, en 2014, lui et ses collègues ont publié un article décrivant leurs observations du Soleil sur un cycle de 22 ans.
Cela a longtemps été considéré comme le cycle solaire complet, lorsque les pôles reviennent à leur position de départ, mais McIntosh a remarqué quelque chose d’intéressant : sur une vingtaine d’années, des scintillements de lumière ultraviolette extrême, appelés points lumineux coronaux, semblent se déplacer des pôles vers l’équateur, se rejoignant au milieu. Le mouvement de ces points lumineux à travers les latitudes moyennes semble coïncider avec l’activité des taches solaires.
McIntosh pense que ces points lumineux sont liés à des bandes de champs magnétiques qui s’enroulent autour du Soleil, se propageant des pôles à l’équateur tous les 11 ans environ. Comme ils ont une polarité opposée, lorsqu’ils se rencontrent au milieu, ils s’annulent mutuellement — ce que les chercheurs appellent un « terminateur ». Ces événements terminateurs marquent la fin d’un cycle magnétique solaire et le début du suivant. Mais ils n’impliquent pas toujours exactement le même temps. Parfois, ces bandes ralentissent lorsqu’elles atteignent les latitudes moyennes, ce qui signifie que la durée entre les événements terminateurs varie. De plus, l’équipe a remarqué qu’il y a une corrélation entre la durée entre les événements terminateurs et l’intensité du maximum solaire suivant.
Vers une nouvelle compréhension des cycles solaires
« Lorsque nous regardons en arrière sur les 270 ans d’observation des événements terminateurs, nous voyons que plus le temps entre les événements terminateurs est long, plus le cycle suivant est faible », a déclaré l’astronome Bob Leamon de l’Université du Maryland. « Et, inversement, plus le temps entre les terminateurs est court, plus le prochain cycle solaire est fort ».
Le cycle le plus long jamais enregistré, basé sur le temps écoulé entre les terminateurs, est le cycle solaire 4, qui a duré plus de 15 ans. Il a été suivi par le fameux minimum de Dalton — un pic de seulement 82 taches solaires dans le cycle solaire 5, qui a duré près de 14 ans, et 81 taches solaires dans le cycle solaire 6.
Mais les cycles solaires plus courts — ceux qui durent moins de 11 ans — sont suivis par des maxima avec des pics bien supérieurs à 200 taches solaires. Le cycle solaire 23, selon la métrique de l’équipe de McIntosh, était plutôt long. Il a duré près de 13 ans. Le cycle solaire 24 était beaucoup plus calme que les cycles qui l’ont précédé, mais il était aussi très court (moins de 10 ans). Si les analyses de l’équipe sont correctes, nous devrions voir de nombreuses taches solaires apparaitre d’ici 2023-2025 (au maximum du cycle).
McIntosh et son équipe sont confiants dans leur interprétation de l’activité solaire, mais seul l’avenir nous confirmera leurs prévisions. S’ils ont raison, cela nous procurera un nouvel ensemble d’outils pour comprendre le fonctionnement du soleil. « Une fois que vous avez identifié les terminateurs dans les archives historiques, le schéma devient évident », déclare McIntosh. « Un cycle 25 avec peu de taches solaires, comme le prévoit la communauté, serait en contradiction totale avec tout ce que les données nous ont montré jusqu’à présent ».