La sonde Parker de la NASA observe la fournaise solaire à une distance jamais approchée

Le 1er septembre, la sonde Parker (« Parker Solar Probe », «PSP») approchera du Soleil à une distance jamais atteinte* par aucun instrument actif d’observation construit par l’homme. Ce n’est pas seulement un exploit technique, c’est aussi la promesse d’une avancée capitale de nos connaissances dans un domaine scientifique essentiel à notre survie et à notre action dans l’univers.

*voir en fin d’article l’illustration présentant les orbites prévues et l’abaissement progressif du périhélie.

La NASA a lancé la sonde le 12 août 2018, en présence de l’homme dont elle porte le nom, Eugene Parker, astrophysicien, spécialiste du Soleil. C’est la première fois qu’elle donne à une de ses sondes ou satellites le nom d’une personne encore vivante (Eugene Parker est né en 1927). C’est un magnifique hommage à une personne exceptionnelle car Eugene Parker a été un pionnier et, comme souvent, assez mal reçu par ses pairs (il n’a été publié que grâce à l’intervention de Subrahmanyan Chandrasekhar!). La raison de cet hommage est que c’est au milieu des années 1950 qu’Eugene Parker a en effet déduit de ses recherches théoriques, dénigrées à l’époque, l’existence d’un « vent solaire », d’une magnétosphère propre à l’astre et de sa forme (devenue « spirale de Parker »). Plus tard, en 1987, il a proposé une explication, acceptée largement aujourd’hui, de l’origine de la couronne solaire, les nano-éruptions (« nanoflares »).

Les objectifs scientifiques de la mission actuelle sont donc, naturellement, de vérifier la théorie et d’aller plus loin. Il s’agit plus précisément de :

-déterminer la structure et l’évolution des champs magnétiques à l’origine de la projection des particules du vent solaire (un plasma constitué de protons c’est-à-dire de noyaux d’hydrogène ionisés, et d’électrons) ;

-tracer les flux d’énergies provenant de la chromosphère pour comprendre le réchauffement de la couronne jusqu’à plusieurs millions de degrés alors que la température de surface évolue entre 4000 et 6000°K ;

-déterminer le processus à l’origine de l’accélération dans la couronne du transport des particules du vent solaire (NB : il passe dans l’environnement terrestre à une vitesse de 500 km/s) ;

-d’étudier autant que possible une étoile assez banale, relativement peu massive et située au milieu de la séquence principale de Hertzsprung-Russell, le Soleil étant la seule que l’on puisse approcher d’aussi près.

Pour atteindre ces objectifs, la sonde Parker dont le coordinateur de réalisation, opérateur de mission et utilisateur principal des données est le John Hopkins University Applied Physics Laboratory (responsable scientifique Arik Posner), a embarqué quatre « suites » d’instruments nommées SWEAP, ISIS, WISPR, FIELDS. Voyons leurs fonctions :

SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation) aura pour but de compter les différents éléments du vent solaire et de mesurer leurs propriétés (vitesse, densité, température). L’instrument est en deux parties, complémentaires, la Solar Probe Cup, « SPC », un collecteur placé dans le cône tronqué derrière le bouclier thermique et le Solar Probe Analyser, « SPAN », placé dans la partie haute du cylindre de la sonde. Il a été développé par l’Université du Michigan avec le concours du Smithonian Astrophysical Observatory (Cambridge, Mass.) et de l’Université de Californie, Berkeley.

ISIS (Integrated Science Investigation of the Sun) observera les électrons, protons et ions lourds accélérés à des énergies élevées (10 KeV à 100 MeV) dans l’atmosphère coronale et les mettra en rapport avec le vent solaire et les structures coronales. L’instrument se trouve dans la partie haute du cylindre de la sonde, avant SWEAP-SPAN. Il a été développé principalement par l’Université Princeton.

WISPR (Wide Field Imagers for Solar Probe) est un groupe de télescopes qui prendront des photos de la couronne solaire et de la naissance de l’héliosphère pour capter tout événement, structure, dépôt, impact à l’approche et au passage de la sonde. L’instrument se trouve dans le bas du cylindre de la sonde, après SWEAP-SPC. Il a été développé par le Naval Research Laboratory.

FIELDS (Fields Experiment) effectuera des mesures directes des champs et ondes électriques et magnétiques, des flux de Poynting (qui indiquent la direction de propagation des ondes électromagnétiques), de la densité du plasma et des fluctuations de densité. L’instrument qui comprend plusieurs type de magnétomètres, se trouve sur la perche dans la queue de la sonde. Il a été développé par l’Université de Berkeley.

Compte tenu de ce qu’elle doit approcher au plus près de la Couronne, la difficulté majeure de la mission est de protéger efficacement la sonde de la chaleur. La Couronne à une forme variable en fonction des changements largement imprévisibles dans la configuration des lignes de champ magnétique. Elle peut s’étendre au-delà d’une dizaine de rayons solaires (Mercure évolue à 88 rayons solaires en moyenne) et sa température peut monter jusqu’à plusieurs millions de degrés (mais attention, la densité du plasma au contact serait très faible et donc l’effet chaleur réduit). Or la sonde Parker prévoit plusieurs passages au périhélie à 9,86 rayons solaires seulement. On a donc prévu une protection thermique extraordinaire, la « TPS » (Thermal Protection System). C’est un bouclier de 11,43cm d’épaisseur et 2,3 mètres de diamètre (permettant d’éviter que les émissions solaires atteignent directement les instruments et les équipements embarqués, sauf lors des prise de données) constitué de mousse de carbone enveloppée dans un composite carbone-carbone et recouvert, côté Soleil, d’une couche d’alumine. La sonde est aussi équipée d’un liquide refroidissant (de l’eau sous pression !). Cela permet de maintenir les instruments et les équipements à l’intérieur de la sonde à une température maximum de seulement 29°C lorsque la face vers le Soleil est portée à 1400°K (1126°C). Ses concepteurs ont prévu que la sonde puisse résister à des températures de 1650°C. Bien sûr il faut espérer éviter qu’elle se trouve prise dans les éjections d’une éruption solaire assez dense (une “CME” pour “Coronal Mass Ejection”) mais une partie de la solution est aussi la réduction du temps de passage dans l’enfer (la durée maximum de « séjour » à moins de 0,3 UA est de 110 heures). Par ailleurs l’architecture de vol est prévu pour que le bouclier fasse constamment face au disque solaire (les variations d’orientation doivent être inférieures à un degré) et en dessous de 0,1 UA (un tiers de la distance de Mercure au Soleil qui est à 88 rayons solaires du Soleil) les organes de prise de données sont exposés au minimum avec possibilité de les abriter à l’intérieur de la sonde lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Les deux panneaux solaires, d’une surface totale de 1,55 m2 (la lumière est la source d’énergie de la sonde), sont rétractables et placés dans l’ombre du bouclier à l’approche du Soleil.

La mission a été prévue en fonction de ces exigences d’approche autant que possible et de protection autant que nécessaire. La maturation a été longue comme la plupart des missions spatiales. Elle a été prise en considération dès 1958 par le National Research Council mais elle n’est devenue une priorité forte qu’en 2003, pour être logée dans le programme « Living with a Star » de la NASA (la “star” c’est évidemment notre Soleil!). La première version, « Polar Solar Probe » en 2004 prévoyait de descendre jusqu’à 4 rayons solaires ; elle fut abandonnée car estimée trop chère (devisée à 1,1 milliards de dollars, hors lancement). Outre son ambition concernant l’approche, l’intérêt était d’observer la région des pôles du Soleil, ce qui aurait donné un point de vue utile du champs magnétique. Le nouveau projet, l’actuelle mission PSP, a été étudiée à partir de 2008. Cette fois-ci les chiffres ont été jugés plus acceptables et ils ont été effectivement acceptés, en 2014 : 750 millions plus 530 millions pour les études préliminaires, le lancement et la gestion opérationnelle. A noter, ce qui est rare, que la mission est quasi exclusivement américaine.

Le principe est de faire décrire à la sonde des orbites en ellipses dans le plan de l’écliptique, allant de l’orbite de Vénus à la face opposée du Soleil, en les resserrant progressivement en utilisant la planète Vénus pour la freiner (sept survols) et pour qu’elle puisse ainsi descendre plus profondément vers le Soleil. Au total, entre 2018 et 2025 la sonde doit décrire 24 ellipses tendant vers 88 jours chacune (seuls les dernières, plus courtes) et les 24 périhélies (passage au plus près du Soleil) doivent s’effectuer à moins de 0,17 UA (25 millions de km) de ce dernier dont 3 passages à 0,045 UA soit 9,68 rayons solaires ou 6,16 millions de km seulement. Il fera chaud ! Outre la chaleur un second problème est la vitesse de la sonde qu’il faut combiner avec la force d’attraction solaire. La sonde est arrivée à grande vitesse dans l’environnement de Vénus (nécessaire pour rejoindre la planète). Le second étage du lanceur Delta IV Heavy utilisé à cet effet est particulièrement puissant puisqu’il a donné au vaisseau spatial de 685 kg une vitesse de 12,4 km/s en plus de la vitesse de libération de 11,2 km/s. Le passage au périhélie est moins rapide (195 km/s au lieu de 308 km/s) pour la sonde Parker que pour la PSP ce qui permet de collecter plus de données (celles-ci sont bien entendu stockées dans la région du périhélie et diffusées vers la Terre – « science data downlink periods » – dès que la sonde se trouve dans un environnement sûr en allant vers son aphélie). Au cours du freinage la sonde devient plus sensible à l’attraction solaire (force de 274 m/s2 contre 9,8 m/s2 pour la Terre) et s’en approche. Le pilotage astronautique est très délicat ! Il s’agit de céder un peu de vitesse mais pas trop. Si l’on ralentissait trop à l’aphélie, la sonde serait capturée par le Soleil au périhélie et disparaîtrait corps et bien dans la fournaise.

Il y aura rapidement une suite ou si l’on préfère, un complément, aux observations de la sonde Parker puisque l’ESA doit lancer en 2020 la sonde Solar Orbiter. Celle-ci aura une orbite polaire mais s’approchera moins du Soleil, seulement à 55 rayons solaires. On déjeune avec le diable avec une très longue cuillère et on avance vers la table avec prudence ! Le passage au périhélie de la sonde Parker le 1er septembre sera le troisième, à 35 rayons solaires. Les 21 autres passages se feront de plus en plus près.

Illustration de titre : la sonde Parker à l’approche du Soleil (vue d’artiste) : crédit NASA/John Hopkins APL/Steve Gribben. Vous remarquerez les panneaux solaires mobiles sur le côté ; les antennes qui partent du bord du bouclier et la perche à l’arrière qui porte un magnétomètre.

illustration ci-dessous: les orbites de la sonde Parker. Vous remarquerez qu’elles se resserrent petit à petit, entre l’orbite de Vénus et le côté opposé du Soleil. Le troisième périhélie (1er septembre 2019) sera comme les deux premiers à 35 rayons solaires, les périhélies 4 et 5 seront à 27 Rs, les 6 et 7 à 20 Rs, les 8 et 9 à 15 Rs, les 10 à 16 à 11 ou 12 Rs, les 17 à 21 à 10 et les trois derniers, en-dessous de 10.

Illustration ci-dessous : orientation de la sonde et évolution du déploiement des panneaux solaires au cours de chaque orbite; crédit NASA /JHUAPL. Vous remarquerez que le bouclier thermique est toujours orienté vers le Soleil:

liens:

JHUAPL: http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/index.php#the-mission

NASA (Goddard SFC): https://www.nasa.gov/content/goddard/parker-solar-probe

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur:

Index L’appel de Mars 19 08 13

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

32 réponses à “La sonde Parker de la NASA observe la fournaise solaire à une distance jamais approchée

  1. Bonjour, très intéressant ce blog !
    Les responsables de la sonde sont inquiets. Nous avions aux ROS de Serbannes en juin, l’un des responsables de la mission, Milan Maksimovic, et il nous a laissé entendre que le bouclier se détériorait un petit peu chaque jour. Milan Maksimovic est directeur de recherches CNRS au Laboratoire d’études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique de l’Observatoire de Paris. Milan est spécialisé dans l’étude du vent solaire. Il a également contribué à plusieurs expériences qui sont montées sur la sonde Parker Solar Probe.
    En effet, les caméras embarquées montrent des particules qui se détachent sans arrêt du bouclier. Ce bouclier est US, au départ les européens avaient souhaité un autre type de bouclier…
    Bref, attendons et espérons…
    JF Roudier (ancien observateurs associés du Pic du Midi)

    1. Oui espérons! Il serait vraiment dommage de ne pas descendre jusqu’à 10 rayons solaires!
      Salutations aux Observateurs-associés qui ont voulu continuer à exploiter l’observatoire du Pic du Midi pour mieux comprendre le Soleil.

  2. Bien qu’issu du milieu médical, je suis intéressé mais pas spécialiste en astrophysique, ni astronomie. Votre blog ne renie pas les détails techniques, parfois difficiles à comprendre, mais fait l’effort rédactionnel pour les rendre accessibles, ce que j’apprécie. Cela me permet, comme à d’autres, de partager très modestement cette extraordinaire exploration de notre univers et votre enthousiasme.
    Vous prolonger ainsi l’intérêt déjà suscité par mes lectures d’ouvrages divers rédigés par des auteurs connus comme Hubert Reeves, André Maeder, Christophe Galfard, Jean-Pierre Luminet et d’autres.
    J’attend donc fébrilement de lire vos prochains compte rendu détaillés des futures découvertes de notre étoile confirmant ou non les idées et théories de Parker que la sonde du même nom devrait révéler.

        1. Des photos, nous en aurons d’une manière ou d’un autre, qui confirmeront l’illustration qui se trouve en titre de l’article, qui a été faite en utilisant une vraie photo du Soleil et une vraie photo de la sonde Parker. La seule différence avec la réalité c’est que la photo n’a pas été prise par la sonde Parker (on la voit en totalité).
          Nous aurons aussi des photos latérales du plasma environnant et des courants qui le parcourent.

    1. Intéressé par notre étoile ?
      Je ne saurais trop vous conseiller :
      Le regard des hommes sur le Soleil
      Chez ISTE édition.
      Cordialement

    2. Il y a déjà longtemps que les théories de Parker sont acceptées et …. prouvées, notamment celles relatives au vent solaire dont on sait aujourd’hui par l’observation que le vent des hautes latitudes en provenance des trous coronaux est deux fois plus rapides que celui provenant des basses latitudes.
      C’est bien autre chose qui est attendu de solar probe, notamment l’explication du phénomène d’anomalie de l’élévation de température de la zone de transition au dessus de la chromosphère qui reste encore un phénomène inexpliqué, encadré par des hypothèses dont aucune n’est entièrement satisfaisante. Et ce n’est pas la seule inconnue du Soleil. Chaque découverte jusqu’à ce jour a posé plus de questions qu’elle n’en a résolu.
      Cordialement,
      SR

  3. Monsieur,
    Ce blog est très intéressant et me permet de suivre l’évolution et de comprendre l’exploit de la sonde Parker.
    Merci à vous.

    1. Merci à vous. Je suis heureux d’avoir contribué à attirer l’attention sur cette mission spatiale très importante pour la connaissance du “moteur” un peu effrayant dont nous dépendons tous.

  4. Bonjour, c’est émouvant de voir les avancées dans l’étude du soleil. Dans les années 50, étudiant, je passais mes vacances au Pic. Michel Trellis, de l’Observatoire de Paris, utilisait le Coronographe de Bernard Lyot ; est-il encore en place ?
    Merci pour des nouvelles de ce haut lieu, oû j’ai connu tant de gens et d’études fantastiques !
    Actuellement j’essaie d’éclaircir la source du paramètre ” t ” ; pourquoi “letemps” est-il le nom de vôtre blog ?
    Merci pour tout, cordialement.

    1. Merci pour votre intérêt!
      Oui l’astronomie fait en ce moment des progrès spectaculaires. Tout y concourt, les télécommunications et les échanges mondiaux, l’informatique, les matériaux, l’astronautique et bien sûr l’effet “boule de neige” des avancées dans de multiples sciences.
      Le terme “temps” attaché à mon blog est celui du journal “Le Temps”, de Lausanne et Genève. Mon blog, dont j’ai choisi le nom “Exploration spatiale”, est hébergé par ce journal. Depuis son ouverture en Septembre 2015, j’y ai publié 218 articles que vous pouvez lire en allant sur l’index à la fin de cet article.

    2. L’instrument utilisé à l’époque par Trellis a rejoint le musée. Aujourd’hui nous utilisons CLIMSO (4 Axes optiques multi longueurs d’ondes- 2 coronographes et 2 lunettes en capture simultanées)
      Bientôt un instrument sera mis à dispositions des amateur accessible par internet. Une équipe est en charge de la réalisation… C’est imminent.

      1. Merci Monsieur Rochain mais vous auriez dû vous présenter. Je le fais: Serge Rochain est diplômé de l’Université Paris XI en astronomie et astrophysique. Il anime une association d’astronomes amateurs et fait partie d’une équipe d’observateurs étudiant l’activité solaire à l’observatoire du Pic du Midi.

        1. Merci Monsieur Brisson pour cette présentation. En effet, je suis observateur associé au service de la coronographie à l’observatoire du Pic du Midi dont faisait également partie le premier intervenant sur l’article, Jean-François Roudier.

  5. Merci pour l’article et la découverte de cette expérience.
    Il me semble que la mesure en kelvin n’est pas précédé du mot “degré” ou du symbole °.

    Merci.
    Daniel

    1. Vous avez tout à fait raison, le kelvin n’étant pas une mesure “relative” mais “absolue” mais l’unité de base SI de température thermodynamique.
      Disons que j’ai utilisé une facilité de langage…mais franchement cela ne change rien à l’exactitude ni à la compréhension du texte. Merci à vous.

  6. Le premier commentaire de M. Jean-François Roudier devrait nous inquiéter fortement.
    En effet, au plus proche du Soleil, le bouclier peut être soumis à une radiation solaire incidente énorme de 650 kW/m^2, ce qui est environ 475 fois ce que reçoit un mètre carré au-dessus de l’atmosphère de la Terre (environ 1’367 W/m^2, avec une variation comprise entre 1’325 et 1’420 W/m^2, selon que la Terre est à l’aphélie ou au périhélie ; mais au sol on ne peut en recevoir instantanément que 75%, soit environ 1’025 W/m^2 au maximum à cause de la réflexion et de l’absorption atmosphériques).
    Chaque heure cela fait pour le bouclier une énergie de 650 kWh(th)/m^2, soit plus de 2 GJ/m^2 de chaleur à dissiper par réflexion et par absorption ! Il y a de quoi attaquer la couche blanche réfléchissante d’alumine, Al2O3, qui fond heureusement seulement à 2’050 °C. Elle est justement prévue pour minimiser l’absorption. Il semble que le tout soit conçu pour résister non pas à 1’650 °C , mais à “seulement” 1’370 °C alors que l’on estime que la température extrême ne devrait pas excéder 1’125 °C. Si l’on a prévu un refroidissement avec de l’eau sous pression, il ne faut pas oublier que l’eau se dissocie en oxygène et hydrogène en un processus complet à 2’500 °C (craquage ou thermolyse de l’eau), mais il faut retenir que cette réaction de thermolyse de l’eau commence déjà à 800-850 °C. Avec le temps qui passe et surtout le nombre de périhélies cumulés à venir, il va probablement arriver qu’il n’y ait plus de refroidissement possible suffisant. Et alors…

    1. M. Reyff, vous dites : « En effet, au plus proche du Soleil, le bouclier peut être soumis à une radiation solaire incidente énorme de 650 kW/m^2 »,
      Par ailleurs, dans l’article je lis que la sonde passera au plus près vers la fin de mission à 6,16 millions de km. Je ne peux pas lire des choses comme celles-là sans me saisir de ma calculette (un réflexe de pinailleur sans doute) et je vois qu’à cette distance c’est mêmes 828 KW/m2 que recevra la sonde.
      Bien cordialement
      SR

      1. Il semble que le périhélie minimal prévu d’être atteint dès fin 2024 soit de 6,9 millions de km et non pas 6,16…
        Ce qui nous donne 639,83 kW/m^2, avec une luminosité du Soleil de 3,828 10^26 W (on trouve d’autres valeurs : 3,826, 3,827, 3,846…), voir ici, par exemple :
        https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/sunfact.html
        Mais cela reste de l’ordre de 640 kW/m^2.
        Vous prenez, étonnamment, une valeur de 20% plus élevée pour la luminosité du Soleil, soit 3,95 10^26 W/m^2 avec 6,16 millions de km.

        Bien cordialement,

        CR

        1. Reprenant la lecture de votre message ce matin je vois que vous dites que je fournis une valeur 20 plus élevée que celles auxquelles vous vous référées. Il ne s’agit pas de 20% mais de 3 % lesquels s’expliquent facilement par les approximations dont je vous parle dans un message précédent. En refaisant ces calculs avec la température plus précise (quoi que la moyenne de température de surface est assez délicate à obtenir en raison des phénomènes locaux d’assombrissement et de brillances de facules) indiqué dans le site que vous citez de 5772 K au lieu de mon arrondi à 5800, et d’une rayon solaire (lui aussi discutable en raison de l’aplatissement du rayon polaire mais surtout du flou de l’altitude de surface quelque part entre la photosphère et la chromosphère sans frontière nettement définie ) de 695700 km au lieu de mon arrondi de 700000 km le résultat est de 383*10^26 watts soit un écart de 3%…. loin des 20% dont vous parlez. Il en ressort, qu’à la distance indiquée dans l’article la puissance à laquelle le bouclier thermique de Solar Probe devra résister est bien celle que j’indique et qui sera bien de 178 KW/m^2 supérieure à celle que vous indiquez.
          Cordialement

  7. Petite erreur de frappe dans la relation ; correction

    5,67 * 10^-8 * 5800^4 * 6,1575164 * 10^18 = 3,95 * 10^26 watts, c’est-à-dire :
    Constante de Stefan-Boltzmann, par température de surface puissance 4, par surface du Soleil
    Approximations pour la température 5800 K, et pour le rayon solaire 700 000 km (écarts aux meilleures estimations pas significatifs mais avantage des comptes ronds).
    Cordialement,
    SR

    1. Veuillez m’excuser pour les 20% au lieu de seulement 3% !
      .
      Comment expliquez-vous que votre valeur de luminosité de 3,95 10^26 W n’apparaisse nulle part ?
      Les valeurs que l’on trouve vont de 3,83 à 3,85 10^26 W.
      .
      Avec votre valeur la constante solaire serait de 1397 W/m^2 à 1 UA, alors que la valeur unanimement admise est “seulement” autour de 1360 à 1368 W/m^2, sachant aussi que la valeur mesurée par satellite est de 1367 W/m^2.
      .
      Le chiffre de 475 fois la valeur de la constante solaire et donc de 650 kW/m^2 au périhélie minimal de la sonde solaire Parker n’est pas de moi, mais de la Nasa :
      http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/Spacecraft/index.php#Extreme-Environments
      .
      Si vous avez raison avec vos 828 kW/m^2, je crois hélas ! que l’énergie thermique de maintenant près de 3 GJ/m^2 à dissiper chaque heure ne pourra plus l’être…
      .
      Bien cordialement,
      .
      CR

      1. Pourquoi la valeur que j’ai indiqué 3,95 10^26 W n’apparait nulle part ?
        Mais je vous l’ai expliqué dans un message précédent en corrélation avec l’écart de 3% dû aux approximation par comptes rond que j’ai pris dans les bases de calcul pour la température de surface et le rayon solaire…. Relisez ce message :
        En refaisant ces calculs avec la température plus précise (quoi que la moyenne de température de surface est assez délicate à obtenir en raison des phénomènes locaux d’assombrissement et de brillances de facules) indiqué dans le site que vous citez de 5772 K au lieu de mon arrondi à 5800, et d’une rayon solaire (lui aussi discutable en raison de l’aplatissement du rayon polaire mais surtout du flou de l’altitude de surface quelque part entre la photosphère et la chromosphère sans frontière nettement définie ) de 695700 km au lieu de mon arrondi de 700000 km le résultat est de 383*10^26 watts soit un écart de 3%…. loin des 20% dont vous parlez.
        Vous l’avez pourtant forcément lu puisque vous reconnaissez que l’écart est de 3% et non de 20%. Vous aviez par la même occasion l’explication qu’on ne lit nulle par 395 mais plutôt 383…. Reprenez la relation de Stefan que je vous ai indiqué remplacez 5800 par 5772 et 700000 par 695700 et vous trouverez vos 383 à la place des 395.
        Je n’ai pas le même état d’esprit lorsque je suis sur un forum que celui que j’ai lorsque j’écris un article ou un bouquin. Dans le premier cas j’explique surtout des principes opérant sur des variables que j’ai en mémoire toujours des comptes « ronds » comme le 5800 et le 700000. Dans le second cas je prend la peine de consulter soigneusement les sites de références fournissant les dernières donnés connues et j’aurai bien écrit pour la température de la photosphère 5772 qui n’est d’ailleurs qu’une moyenne, et 695732 ou 695683 selon la référence consultée pour le rayon solaire.
        D’ailleurs si comme vous le dites vous-même si vous lisez selon les sources 383 ou 385 c’est que les auteurs de ces sources eux-mêmes en consultent de différentes. Le diamètre solaire est par exemple beaucoup plus élastique que celui de la Terre qui change également constamment avec le phénomène des marées et différent aussi selon les axes prix en référence, montagnes, dépressions. Vous savez, l’astronomie est certainement la seule science qui doit se contenter quelquefois d’une barre d’erreur du même ordre de grandeur que la mesure elle-même, mais comme nous disons, il vaut mieux se tromper du simple au double plutôt que de ne rien savoir du tout. Appliquez cela également à la « constante »solaire dont le spectre d’émission varie beaucoup dans la distribution à l’intérieur du cycle de Schwab. Si la puissance d’émission reste relativement constante, la distribution par longueur d’onde est assez différentes. En période calme du cycle la distribution est régulière est suit point par point la courbe de Planck dans le temps, alors qu’en période de forte activité les inégalités sont importantes entre différentes zones d’émission. Les taches sombres sont de l’ordre de 4000 K alors que les facules brillantes dont les taches sont à l’origine sont voisines du double, soit 8000 K.
        Cordialement,
        SR

        1. Merci pour toutes vos explications éclairantes complémentaires, en particulier sur la variation cyclique du spectre d’émission du Soleil alors que la puissance d’émission reste quasiment constante !
          .
          J’avais bien suivi et compris vos arrondis et surtout l’effet important dû à la moindre variation de température à la puissance 4 de la loi de Stefan-Boltzmann. Du reste, dans votre livre que vous avez mentionné : “Le regard des hommes sur le Soleil” (à la page 147), vous calculez aussi, et écrivez, ce même chiffre de 3,95 10^26 W — ce qui m’avait déjà étonné —, ainsi que, à la page suivante, la valeur “arrondie”, et inattendue également de ma part, de 1400 W/m^2 pour la constante solaire !
          .
          Rappelons-nous, une fois encore, que le but était de savoir si la sonde pouvait résister au passage à un périhélie minimal de 9,86 rayons solaires, soit à 6,9 millions de km (donc à 6,16 millions de km de la surface du Soleil, comme vous l’indiquez), sachant que, selon les données de la Nasa elle-même, la radiation solaire incidente envisageable extrême serait alors d’au maximum 650 kW/m^2, soit 9,7 GJ d’énergie à dissiper chaque heure par le bouclier thermique de 2,3 m de diamètre et de 4,15 m^2 de surface ; selon vos calculs, ce serait plutôt 828 kW/m^2, soit 12,4 GJ à dissiper chaque heure. On peut constater que votre valeur est bel et bien de 27% plus élevée que celle prévue par la Nasa comme limite physiquement supportable pour la sonde grâce à son bouclier thermique. Je crois avoir ainsi une raison valable de dire finalement que, si la Nasa avait vraiment sous-estimé la chose d’autant, ce ne serait pas sans conséquences !

          Bien cordialement,

          CR

          1. Puisque vous avez cet ouvrage « Le regard des hommes sur le Soleil », vous avez sans doute remarqué que ce n’était pas un livre traitant d’héliophysique et encore moins une communication scientifique, mais un ouvrage de vulgarisation présentant ce que le Soleil a représenté et représente encore pour les hommes. Si c’était le cas, à propos des japonais par exemple, j’y parlerais plus de la sonde solaire Hayabusa que de la déesse du Soleil, Amaterasu, de leur mythologie. En l’occurrence, prenant tout de même le soin d’expliquer la relation entre la température, la surface du Soleil, et l’énergie produite de 3,95 10^26 W je me devais au niveau du lectorat de cet ouvrage d’en fournir les ingrédients. Et je préfère que le néophyte cible de l’ouvrage retienne un rayon solaire de 700 000 km et d’une température de surface de 5800° plutôt que de ne pas se souvenir de quelque chose entre 696 277 et 396 348 Km pour le rayon et de quelque chose entre 4200 et 8500° (voyez, températures elles-mêmes approximatives dans leurs extrêmes) à la surface du Soleil, sans compter que j’aurais dû expliquer de telles différences en rapport avec le flou des limites inférieures et supérieurs de la photosphère. Et donc, pour rester cohérant, ce qui à mon sens est le plus important pour être crédible aux yeux du lecteur, je n’avais pas d’autres choix que de fournir le résultat de l’équation à partir de ces variables :
            3,95* 10^26 W. Je reste donc dubitatif sur l’étonnement que vous dites avoir ressenti à la lecture de ce paragraphe. L’explication vaut également pour la valeur que vous dites « inattendue »( ?) de la constante solaire dont l’ordre de grandeur à une toute autre importance que le milliwatt à droite de la virgule.
            En prenant des valeurs plus précises, ou du moins supposées plus exactes de ces températures et rayons solaire, mais moins faciles à retenir, je vous ai montré dans un message précédent que nous arrivions bien à 3,83* 10^26 W comme pour les différentes puissances d’émission que vous listez après avoir consulté différents sites internet. L’écart de 3% y trouvait son explication.
            Cet écart de 3 % se retrouve également sur la puissance propagée à la distance de 6,16 millions de Km du Soleil telle que rapportée dans l’article objet de la discussion. Ce qui ne fait plus que 803KW/m^2 au lieu des 828 KW/m^2 en appliquant le -3% sur les 828. Mais on trouve la même chose en faisant le développé du calcul si vous n’êtes pas convaincu par l’application de -3% sur la puissance reçue à cette distance compte tenu de la diminution de 3% sur la puissance émise : 3,83* 10^26 / [(6,16 millions Km)^2 * pi * 4] = 803KW/m^2
            Plus loin vous revenez me dire que mon calcul fourni une puissance reçue par la sonde 27% supérieure à celle indiquée par la NASA de 650 kW/m^2. Pour ces 27% plus de 3% sont déjà expliqués avec la pinaillerie sur le rayon solaire et la température. Pour les reste, je ne sais pas ce que dit la NASA mais je sais que « vous dites que la NASA dit 650 kW/m^2 » sans justifier ce qui produit ce résultat.
            Donc pour la suite éventuelle de cette conversation j’attends non pas des allégations mais la justification du calcul produisant ce résultat de 650KW/m^2.
            Je me souviens très bien de vous M. de Reyff, j’ai une excellent e mémoire, et peux vous rapporter très fidèlement nos anciennes conversations. Mais je voudrais tout de même vous convaincre d’une chose : La compréhension des phénomènes et la façon de les modéliser par l’usage des mathématiques est infiniment plus importante qu’un nombre pris ici ou là comme vérité première sans même savoir ce qui le justifie.
            Bien cordialement, et bon week end
            Serge Rochain

  8. Cher Monsieur,
    Bien sûr que je me suis aussi souvenu de nos échanges à propos de la technologie photovoltaïque !
    Pour ce qui en est de ce blog, j’en reste à mes deux dernières phrases et vous renvoie directement à la Nasa pour de plus amples informations de sa part sur ses chiffres.
    Avec mon cordial message,
    CR

  9. Je vois que vous n’avez plus d’idée et que vous n’avez pas réussi à trouver la justification des calculs fournissant les 650 kW/m^2 « NASA » pour me l’opposer, je vais vous aider… La réalité probable et non expliquée dans les articles grand public de la NASA est que cette puissance de 803 KW/m^2 que j’ai calculée (compte tenu du redressement des approximations sur le rayon solaire et la température de surface du Soleil) ne sera reçue au mieux que durant une demie minute tout au plus en raison de la brièveté du passage de la sonde au périhélie. La sonde sera animée à cette distance du Soleil d’une vitesse d’environ 141000 KM/s (facile avec la loi de Kepler mais bien sûr approximatif comparé à un calcul précis) sur une fraction de l’ellipse de l’orbite basse de l’ordre de 4 à 5 millions de km (abaque d’après le schéma de l’article, là encore à la louche) avant de s’en éloigner rapidement. On peut donc facilement imaginer que le temps de propagation de l’onde chaude à travers l’épaisseur du bouclier de plus de 10 cm d’épaisseur dissipera rapidement la salve encaissée de 803KW/m^2 laissant un résiduel énergétique de 650KW/m^2 à la surface du bouclier.
    Quand on n’a pas toutes les billes il ne faut pas commencer par mettre les équations en accusation mais trouver une explication logique qui ne pouvait pas être développée sur des sites destinés à être consultés par le public. Je suis certain que les ordinateurs de la NASA ont chauffé dur pour aller jusqu’au microwatt dans les calculs de dissipation thermiques pour donner le résultat qu’ils ont communiqué sans dire comment ils l’avait obtenu. L’inavouable c’est souvent rester simple et compréhensible.
    Bon WE
    SR

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *