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- Mise à jour le 16 Octobre 2012
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- CONFÉRENCE
MENSUELLE DE LA SAF
« DE LA FUSION NUCLÉAIRE AU CHANGEMENT CLIMATIQUE »
- Par Roger Maurice
BONNET IAP
- ISSI (International Space Science Insitute)
- Au
FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
- Le Mercredi 10
Octobre 2012 à 20H30
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- Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec
plus de résolution peuvent m'être
demandées directement)
- Les photos des slides sont de la présentation
de l'auteur. Voir les crédits
des autres photos et des animations.
- Le conférencier a eu la gentillesse de nous
donner sa présentation, elle est disponible sur
ma liaison ftp et s'appellent
Bonnet_SAF_101012.pdf, elle est dans
le dossier CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2012/2013
- Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me
contacter avant.
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- Cette conférence a été filmée en vidéo (grâce
à UNICNAM et IDF TV) et est accessible sur Internet
- On la trouve à cette adresse :
- http://www.youtube.com/playlist?list=PLM_NLeMfZ9ToD6qoQRfYsBIF4tW00eQjm
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- Le compte rendu sera succinct étant donné que
la présentation est disponible au téléchargement.
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- Salle
comble pour notre célèbre conférencier !
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- La
biographie de RM Bonnet est très longue et il m’a fallu choisir les
points les plus importants.
- Roger
Maurice Bonnet a réussi à passer sa thèse en 1968, époque troublée dont
il nous a conté certains détails anecdotiques. Nous avons eu d’ailleurs
le même professeur : Alfred Kastler prix Nobel de physique.
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- Dans
les années 1970-1980 il dirige ce qui va devenir le célèbre IAS (Institut
d’Astrophysique Spatiale) à Orsay (à l’époque à Verrières le
Buisson).
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- En
1983 il dirige le programme scientifique de la toute jeune ESA et lance
pendant près de 20 ans 17 projets spatiaux, dont les plus connus comme :Giotto,
Cassini Huygens, Hubble, Ulysses, SOHO, Herschel etc.. on se rappelle
d’ailleurs son émotion lors du lancement de Herschel/Planck en Mai 2009,
il avait supporté ce projet depuis l’origine ; quel accomplissement !
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- Il
retourne ensuite au CNRS et devient Président du COSPAR (Committee
on Space Research) puis devient Directeur de l’ISSI basé à Berne.
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- Bien
entendu, il est membre d’un grand nombre d’académies. Signalons qu’il
a obtenu le prix Jules Janssen de la SAF en 2005.
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- Il
est officier de la Légion d’honneur.
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- Et
ce soir, il nous parle de son sujet de prédilection : le Soleil !
En effet il a lancé 5 fois une fusée Véronique depuis le Sahara pour étudier
notre étoile en 1967 !
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- C’est Galilée qui commence à étudier le Soleil grâce à sa lunette, il découvre
les taches solaires et met en évidence sa rotation.
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- Dessin
de Galilée montrant l’évolution des taches solaires.
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- Il
est devenu aveugle à force d’étudier le Soleil sans protection !!!
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- NOTRE ÉTOILE
LE SOLEIL.
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- Le
Soleil représente 99,86% de la masse de notre système solaire.
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- C’est
une puissante machine à fusion nucléaire.
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- Et
pourtant il est toujours aussi mystérieux par certains aspects.
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- Mécanisme
de la fusion solaire : d’après doc CEA :
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- Comme
toute étoile, le Soleil est un gigantesque réacteur nucléaire. En son cœur,
des réactions nucléaires de fusion ont lieu, au cours desquelles,
l’hydrogène est transformé en hélium en libérant de l’énergie.
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- La température au centre du
Soleil est de quinze millions de degrés
et la densité est de cent cinquante fois celle de l’eau (150 g/cm3).
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- La
transformation de l’hydrogène en hélium est complexe, elle se déroule
en trois étapes :
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Première
étape: deux protons interagissent pour former du deutérium. Au cours de ce
processus, un proton est transformé en neutron, en émettant un positron ou
électron de charge positive et un neutrino, particule de la même famille
que l’électron transportant de l’énergie, de masse très faible.
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Deuxième
étape: un deutérium se combine avec un proton pour former de l’hélium 3
en libérant de l’énergie sous la forme d’un rayonnement gamma (ou
photon).
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Troisième
étape: deux noyaux d’hélium 3 fusionnent pour former l’hélium 4 en éjectant
deux protons.
Lorsque le cœur solaire aura transformé tout son hydrogène en hélium, le
Soleil se contractera sous l’effet de l’énergie de gravitation. La température
en son centre augmentera jusqu’à déclencher la fusion nucléaire de
l’hélium.
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- En
mots plus simples :
- 4
protons vont fusionner pour donner naissance à de l'He4 et à de l'énergie.
- C'est
ce que l'on appelle la chaîne p-p de fusion.
- Notre
Soleil transforme 600 millions de tonnes d'H par seconde!!!
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- Mais dans l’opération, il
y a déséquilibre de masse. Le
résultat (He) est plus léger que ses constituants !
- 5 millions de tonnes d’énergie pure sont libérées
toutes les secondes ! C’est cela le secret du Soleil !
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- Voici
un exemple de la structure du Soleil.
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- On
y distingue plusieurs zones de température différente.
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- La
« surface » étant de l’ordre de 5000°C, mais la couronne de
quelques millions de degrés. Pourquoi ? c’est encore en partie un
mystère.
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- Pour
essayer de résoudre les différents mystères du Soleil, il faut s’échapper
de notre atmosphère et aller
dans l’espace.
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- Il
y a eu une vingtaine d’observatoires spatiaux du Soleil lancée ; en
voici quelques uns :
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- Un des premiers , le Japonais Yohkoh
ou Solar-A
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- La
sonde Ulysses de la NASA et du DLR
Allemand était une sonde originale, et jusqu’à présent la seule mise
sur une orbite polaire qui permettait de voir ainsi les
pôles du Soleil . Elle a été lancée par une navette en 1990.
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- Mais
celui qui révolutionné l’héliophysique, c’est
SOHO (Solar and
Heliospheric Observatory), coopération internationale entre l’ESA et la
NASA.
- Il a été construit par Matra, lancé en 1995
et exploité par les deux agences spatiales. Il fonctionne toujours !
- Il a une très intéressante orbite : il tourne
perpendiculairement au plan des planètes et autour du point de Lagrange L1
du système Terre-Soleil (point où l'attraction du soleil et de la terre
s’équilibrent à peu près, situé approximativement à 1,5 Million de km
de la Terre).
- C’est
la seule orbite qui permet de voir 24 heures sur 24 le Soleil, en effet les
autres satellites d'étude du soleil étaient en orbite autour de la terre
qui obstruait périodiquement le soleil. Cela permet donc d'avoir en
permanence des infos sur notre astre du jour (et de la nuit car il est aussi
là la nuit!), il est aussi en avance d'une heure sur le vent solaire qui va
nous atteindre.
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Il
est équipé de nombreux
instruments, certains qui permettant de « voir » la face
cachée du Soleil.
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- Cette sonde permettait l’étude de l’héliosismologie,
une vraie révolution à l’époque, c’est à dire l’étude des
(faibles) oscillations du Soleil. Le
Soleil vibre comme une peau de tambour, ses oscillations sont de deux
types : sonores et gravitationnelles.
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- SOHO a donné naissance à de nombreuses
nouvelles missions solaires spatiales comme Hinode
et Stereo
en 2006, SDO
en 2010, etc..mais aussi, moins connues, TRACE en 1998 et Proba-2 de nos
amis Belges en 2009.
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- Le Soleil ne tourne pas uniformément sur lui même,
comme il est gazeux en grande partie, l’équateur tourne plus vite (25
jours) que les régions polaires (34 jours).
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- On s’en aperçoit en étudiant la rotation
des taches liées à la zone convective. Par contre SOHO (instrument MDI)
nous a montré que plus en profondeur, dans la zone radiative (plus rigide),
cette rotation était beaucoup plus constante de l’ordre de 27 jours.
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- Les
neutrinos manquants .
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- Au sein du Soleil (15 millions de degrés), il
se produit de nombreuses réactions chimiques dont la résultante peut s'écrire
comme suit :
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+ énergie
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- Le soleil doit donc émettre des neutrinos, ce
qui est le cas.
- Ces équations étant parfaitement connues, le
nombre de neutrinos émis (leur flux) est connu, mais l'énigme est que l'on
détecte bien moins (on détectait 1/3 du vrai nombre) que ce qui est prédit
par la théorie.
- On a résolu cette énigme que récemment en
2002. Le déficit provenait en fait du type de détecteur.
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- Ce qui se passe : Il existe trois sortes
de neutrinos, qui se transforment de l'un en l'autre pendant leur voyage.
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- Le Soleil émet des neutrinos électroniques
qui en cours de route se transforment en les deux autres sortes.
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- C'est ce qu'on appelle l'oscillation des neutrinos solaires.
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- Les
taches solaires.
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Les
taches solaires et la granulation de la surface (« grains de riz »)
sont un phénomène superficiel.
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- Photo :
Institute for solar physics
(Suède).
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- Une tache
solaire (sunspot en anglais) est liée au champ magnétique du Soleil,
elle apparaît sombre car elle est moins chaude de quelques mille degrés
que le reste de la photosphère. C'est un point de sortie (ou d'entrée) du
champ magnétique , elle peut durer plusieurs jours. Elles vont généralement
par paires.
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- Les
taches solaires sont donc des endroits "froids" de la surface du
Soleil où se concentre le champ magnétique.
- Dans
ces zones, l‘énergie magnétique est moindre, ce qui fait baisser la température.
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- Mais
bizarrement, plus il y a de taches et plus l’activité solaire est grande
(constante solaire), car même si les taches sont plus sombres que le reste
de la surface, il y a autour des taches des zones plus brillantes (les
facules) qui augmente globalement la luminosité.
- Donc
cela semble contradictoire, mais plus il y a de taches et plus la luminosité
du Soleil est grande.
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- Une éruption
solaire (solar flare en anglais) ou protubérance (prominence
en anglais) est une explosion à la surface du Soleil (due à une variation
brutale du champ magnétique) qui émet des particules gamma et X, protons
et électrons très énergétiques.
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- Ces
éruptions peuvent donner lieu à des protubérances géantes (à gauche) et
à des filaments (à droite) comme on peut en voir sur ces photos prises par
SDO.
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Les
taches solaires et la granulation de la surface (« grains de riz »)
sont un phénomène superficiel.
