Sur la Terre, tous les êtres vivants entretiennent une relation trés étroite avec le Soleil : directement, s'agissant de ceux qui exploitent sa lumière pour synthétiser leur alimentation, telles les plantes, ou indirectement s'ils dépendent des modifications de leur habitat déterminées par le Soleil. Au demeurant, nul besoin d'insister : chacun sait bien l'importance de cet astre pour l'Homme et sa vie.
Tout particulièrement notre étoile a pour action des phénomènes comme la libération d'énormes quantités d'énergie et l'émission d'un flux de particules accélérées (protons, électrons et ions) se propageant à travers le champ géomagnétique et la haute atmopshère de la Terre en modifiant les caractéristiques physiques.
L'étude du Soleil est de ce fait d'une importance fondamentale pour l'astrophysique, qui le tient pour l'étoile de référence puisqu'on peut l'analyser en détail ; pour la géophysique, qui analyse des phénomènes physiques dits de "relations Soleil-Terre" ; pour la biologie enfin, qui doit prendre en compte son influence sur les organismes vivants. Aujourd'hui, grâce aux observations continues dont dont il est l'objet depuis la Terre et, dorénavant, l'espace, on peut affirmer connaître assez bien sa structure générale et les phénomènes qui se produisent à sa surface.
On dispose maintenant d'une quantité d'informations détaillées. Cependant, quand on essaye de les intégrer en une théorie générale et globale, on se heurte encore et souvent à des obstacles qui prouvent que de nombreux points obscurs demeurent sans explications.
Le meilleur moment pour étudier le Soleil et sa couronne est lors d'une éclipse
Le Vent Solaire
 Vitesse du vent solaire selon le modèle de Parker |
La couronne n'a pas de frontière précise et se fond dans le milieu interplanétaire. L'expansion de la couronne se manifeste par un flot de matière ionisée qui baigne tout le système planétaire : le vent solaire.
Le vent solaire est observé et mesuré
depuis une trentaine d'années. Au niveau de l'orbite terrestre, sa vitesse moyenne
est de l'ordre de 400 km·s-1, mais il existe en fait deux régimes
de vent : le vent rapide (> 700 km·s-1) peu dense
et le vent lent (
300 km·s-1) et dense.
Le vent solaire rapide provient des trous coronaux. " L'accélération " du vent solaire, et en particulier du vent solaire rapide, est tout comme le " chauffage " de la couronne un des grands sujets de recherche en physique solaire.
 Magnétosphère terrestre — modèle des lignes de force du champ magnétique au voisinage de la Terre — |
En passant au voisinage de la Terre, le vent solaire modifie la forme et la structure du champ magnétique autour de la Terre. Le vent solaire est en effet dérivé par le bouclier magnétique terrestre.
Le champ magnétique terrestre nous protège des particules ionisées du vent solaire. Sous l'effet de la pression du vent solaire, le champ magnétique terrestre est déformé. L'environnement magnétique de la Terre constitue la magnétosphère. Autour de la Terre, existe une frontière très nette : la magnétopause au-delà de laquelle s'écoule le vent solaire.
 Structure en spirale d'Archimède du champ magnétique interplanétaire selon le modèle de Parker |
Le vent solaire emporte avec lui une infime partie du champ magnétique solaire. Ceci est à l'origine de l'existence du champ magnétique interplanétaire dont les lignes dessinent une spirale d'Archimède (dite de Parker). Au niveau de l'orbite terrestre, le champ magnétique interplanétaire fait un angle d'à peu près 45° avec la direction Soleil-Terre.
 Représentation schématique du lien entre structure de la couronne solaire et types de vent solaire © YOHKOH & ULYSSE |
Le Soleil et l'Environnement Terrestre
Le Soleil influence l'environnement terrestre de trois façons différentes :
L'absorption du rayonnement X et UV solaire chauffe l'atmosphère terrestre et la fait se dilater. Les satellites en orbite sont freinés plus fortement quand ce rayonnement est élevé. Ceci se produit lorsque de nombreuses régions actives sont présentes sur le Soleil ou lors d'éruptions solaires.
Des particules chargées (électrons et ions) accélérées lors des éruptions solaires pénètrent dans les régions polaires du bouclier magnétique terrestre. Elles accélèrent l'érosion des panneaux solaires des satellites et peuvent perturber les électroniques de bord.
Le vent solaire et ses variations de pression liées à l'alternance des vents solaires lent et rapide ou aux perturbations engendrées par les ondes de choc des éruptions solaires ou par les éjections de masse coronale ont des effets plus indirects. Ceci est illustré pour l'éruption solaire du 2 mai 1998 et ses effets sur le champ magnétique terrestre. Les variations de pression du vent solaire déclenchent des perturbations du champ magnétique terrestre appelées " orages géomagnétiques ". Le nombre de particules chargées au voisinage de la Terre contenues dans les " ceintures de radiation " – dites de Van Allen – augmente, des particules sont précipitées près des pôles terrestres dans la basse atmosphère et sont à l'origine des " aurores polaires ". Ces dernières peuvent également endommager les satellites et entraîner au niveau du sol des problèmes de liaisons par câbles, voire des coupures de l'alimentation électrique sur de grandes régions.
 Eruption solaire, ejection de masse coronale et activité géomagnétique © Observatoire de Paris — DASOP/LPSH |
Le Vent Solaire et les Relations Soleil-Terre en Equations
La couronne solaire et son extension dans le milieu interplanétaire ont été modélisées en 1958 par Parker dans le cadre de la théorie de la mécanique des fluides.
Les équations suivantes sont résolues en supposant que la couronne est isotherme (partout à une même température), à symétrie sphérique, en l'absence de champ magnétique. Elles expriment la conservation de la masse et de la quantité de mouvement dans un fluide :
pour un élément de fluide de densité 
animé d'une vitesse d'expansion 
, où 
est la pression dans le fluide et où 
est l'attraction gravitationnelle du Soleil.
avec 
constante d'attraction universelle et 
masse du Soleil.
Plusieurs solutions au problème existent dont une solution de type " vent " qui prévoit les vitesses d'expansion du vent suivantes :
Figure sur le modèle de vent
Ce modèle ne permet pas d'expliquer toutes les propriétés du vent solaire qui sont observées, et en particulier la vitesse du vent solaire rapide originaire des trous coronaux . D'autres sources d'énergie doivent être dissipées dans la couronne et fournies au vent (par exemple, énergie contenue dans les ondes). Ces processus ne peuvent être décrits dans le cadre de la théorie de la mécanique des fluides. L'accélération du vent solaire est un sujet de recherche important en physique solaire. Les observations des satellites SOHO et ULYSSES fournissent à l'heure actuelle de nombreuses contraintes aux modèles de vent solaire qui ont été développés depuis trente ans et continuent encore à l'être.