Soleil - Définition

Origine et étymologie du terme

Soleil provient du latin populaire soliculus, dérivé du latin classique sol, solis désignant l'astre et la divinité, mais aussi employé par métaphore en poésie pour « jour, journée » et par analogie aux sens de « plein jour », de « vie publique » et de « grand homme » (voir le Roi Soleil). Ces différents sens se retrouvent dans de nombreuses périphrases qui le caractérisent : l'œil du ciel, le maître des astres, l'âme du monde, le seigneur des étoiles, le père du jour, le fils aîné de la nature, le grand flambeau, etc.

Histoire naturelle

Le Soleil est une étoile âgée de 4,6 milliards d’années, soit à peu près la moitié de son chemin sur la séquence principale. On admet généralement qu’il s’est formé sous l’effet des ondes de choc produites par une (ou plusieurs) supernova(e) sur une nébuleuse dont elle(s) étai(en)t même peut-être issue(s).

Dans son état actuel, le cœur du Soleil transforme à chaque seconde plus de 4 millions de tonnes de matière (de masse) en énergie qui est transmise aux couches supérieures de l’astre et émise dans l’espace sous forme de rayonnement électromagnétique (lumière, rayonnement solaire) et de flux de particules (vent solaire).

Durant les 7,6 milliards d'années à venir, le Soleil épuisera petit à petit ses réserves d’hydrogène ; sa brillance augmentera d’environ 7 % par milliard d’années, suite à l'augmentation du rythme des réactions de fusion par la lente contraction du cœur.

Lorsqu’il sera âgé de plus de 12 milliards d’années, l’équilibre hydrostatique sera rompu. Le noyau se contractera et s'échauffera fortement tandis que les couches superficielles, dilatées par le flux thermique croissant et ainsi partiellement libérées de l’effet gravitationnel, seront progressivement repoussées : le Soleil se dilatera et se transformera en géante rouge. Au terme de ce processus, le diamètre du Soleil sera environ 100 fois supérieur à l’actuel ; il dépassera l’orbite de Mercure et de Vénus. La Terre, si elle subsiste encore, ne sera plus qu’un désert calciné.

C'est durant cette phase de gonflement que son cœur en contraction arrivera aux environs de 100 millions de kelvins, initiant les réactions de fusion de l'hélium (voir : réaction triple-alpha). La cendre (d'hélium) deviendra elle-même carburant, le cœur du Soleil sera lancé dans un second cycle de fusion. Néanmoins cet allumage sera brutal (voir : flash de l'hélium), le réarrangement des couches du Soleil fera diminuer son diamètre jusqu'à ce qu'il se stabilise à une taille de plusieurs fois (jusqu'à 10 fois) sa taille actuelle, soit d'environ 10 millions de km de diamètre. Il sera devenu une sous-géante.

Son cœur fusionnera l'hélium principalement en carbone (et du carbone et de l'hélium en oxygène), alors qu'une couronne externe du cœur fusionnera l'hydrogène en hélium. La masse du Soleil est insuffisante pour qu’il explose en supernova. Environ 200 millions d’années plus tard, lorsque le cœur aura transformé tout l'hélium central en carbone et oxygène, le noyau s’effondrera de nouveau sur lui-même tandis que les couches superficielles seront de nouveau repoussées : le Soleil deviendra de nouveau une géante rouge, d'au moins la taille de l'orbite terrestre actuelle.

Enfin, les couches externes seront éjectées dans l’espace et donneront naissance à une nébuleuse planétaire. Les restes du cœur interne de l’étoile s'effondreront pour former une naine blanche d'une taille comparable à la Terre, qui pourra briller encore plusieurs milliards d’années au cours desquelles elle se refroidira lentement avant de s’éteindre définitivement, et devenir une naine noire.

Ce scénario est caractéristique des étoiles de faible à moyenne masse ; de ~0,5 à ~4 M.

Cycle de vie du Soleil, il est similaire à celui d'une naine jaune (trop court de 2 milliards d'années, manque la « courte » phase de sous-géante).