milieu interplanétaire

Le milieu interplanétaire comprend des poussières et des gaz interplanétaires , des rayons cosmiques et du plasma chaud provenant du vent solaire . La densité de ce milieu est très faible, la composante du vent solaire diminuant inversement au carré de la distance au Soleil. Le vent solaire est variable et peut être affecté par les champs magnétiques et les phénomènes d'activité solaire tels que les éjections de masse coronale . Les densités de particules typiques dans le milieu interplanétaire sont d'environ 5 à 40 particules/cm³ ^{Terre , il contient environ 5 particules/cm³ particules/cm³ l'air au niveau de la mer contient environ 2,9 × 10¹⁹ particules par La température du milieu interplanétaire varie à travers le système solaire. Joseph Fourier estima que ce milieu devait avoir des températures comparables à celles observées aux pôles terrestres , mais sur des bases erronées : faute d’estimations modernes du transport de chaleur atmosphérique , il ne voyait pas d’autre moyen d’expliquer la relative constance du climat terrestre . L’existence d’un milieu interplanétaire très chaud demeura une position minoritaire parmi les géophysiciens jusqu’en 1959, lorsque Chapman proposa une température de l’ordre de 10 000 K, mais les observations de l’ exosphère en orbite terrestre basse contredirent rapidement sa position. En réalité, les prédictions finales de Fourier et de Chapman étaient toutes deux correctes : le milieu interplanétaire étant extrêmement raréfié , il n’atteint pas l’équilibre thermodynamique . Ses différents composants présentent donc des températures différentes. Le vent solaire présente des températures compatibles avec l'estimation de Chapman dans l'espace cislunaire , et les particules de poussière proches de l'orbite terrestre présentent des températures °F) , avec une moyenne d'environ °F) . En général, la température du vent solaire diminue proportionnellement au carré inverse de la distance au Soleil ; la température de la poussière diminue proportionnellement à la racine cubique inverse de la distance. Pour les particules de poussière dans la ceinture d'astéroïdes , les températures typiques varient de °F) à 2,2 UA jusqu'à °F) à 3,2 UA.}

Le vent solaire, composante du milieu interplanétaire, est un plasma (ou gaz d' ions ) et possède les caractéristiques physiques d'un plasma, et non d'un simple gaz. Par exemple, il transporte le champ magnétique solaire, est très conducteur d'électricité (ce qui donne lieu à la nappe de courant héliosphérique ), forme des doubles couches de plasma à son contact avec la magnétosphère planétaire ou à l' héliopause , et présente des filaments (comme dans les aurores boréales ).

Le plasma du milieu interplanétaire est également responsable de l'intensité du champ magnétique solaire à l'orbite terrestre, qui est plus de 100 fois supérieure aux estimations initiales. Si l'espace était un vide parfait, le champ magnétique dipolaire du Soleil, d'une intensité de ^10⁻⁴ tesla. Or, les observations satellitaires montrent qu'il est environ 100 fois plus intense à cette distance ^.7 nT . La théorie magnétohydrodynamique (MHD) prédit que le mouvement d'un fluide conducteur (par exemple, le milieu interplanétaire) dans un champ magnétique induit des courants électriques qui à leur tour génèrent des champs magnétiques, et à cet égard, il se comporte comme une dynamo MHD .

La limite extérieure de l' héliosphère est la frontière entre le flux du vent solaire et le milieu interstellaire . Cette frontière est appelée héliopause et est considérée comme une transition relativement abrupte , mesurée à une distance d'environ120 UA du Soleil selon les missions Voyager . Le milieu interplanétaire remplit ainsi le volume contenu dans l'héliopause. La forme exacte de ce volume reste incertaine, s'étendant seulement100 UA vers l' apex solaire , mais jusqu'à800 UA dans la direction polaire.

L'interaction du milieu interplanétaire avec les planètes dépend de la présence ou non d'un champ magnétique . Des corps comme la Lune sont dépourvus de champ magnétique et le vent solaire peut impacter directement leur surface. Pendant des milliards d'années, le régolithe lunaire a agi comme un collecteur de particules du vent solaire ; l'étude des roches lunaires est donc précieuse pour comprendre le vent solaire.

Les particules de haute énergie provenant du vent solaire qui percutent la surface lunaire provoquent également une faible émission aux longueurs d'onde des rayons X.

Les planètes dotées d'un champ magnétique propre, comme la Terre et Jupiter , sont entourées d'une magnétosphère où leur champ magnétique est prédominant par rapport à celui du Soleil . Ceci perturbe le flux du vent solaire, qui est canalisé autour de la magnétosphère. Des particules issues du vent solaire peuvent s'infiltrer dans la magnétosphère, provoquant des aurores boréales et contribuant également à l'enrichissement des ceintures de radiation de Van Allen en matière ionisée.

Le milieu interplanétaire est responsable de plusieurs phénomènes optiques visibles depuis la Terre. La lumière zodiacale est une large bande de faible luminosité parfois observée après le coucher du soleil et avant son lever, s'étendant le long de l' écliptique et apparaissant plus intense près de l'horizon. Cette lueur est due à la diffusion de la lumière solaire par les particules de poussière présentes dans le milieu interplanétaire entre la Terre et le Soleil.

Un phénomène similaire, le gegenschein , centré sur le point antisolaire , est visible dans un ciel nocturne naturellement sombre et sans lune . Bien plus faible que la lumière zodiacale, cet effet est dû à la rétrodiffusion de la lumière solaire par des particules de poussière situées au-delà de l'orbite terrestre.

Le terme « interplanétaire » semble avoir été utilisé pour la première fois dans un texte imprimé en 1691 par le scientifique Robert Boyle : « L'air est différent de l'éther (ou du vide) dans les... espaces interplanétaires » (Boyle, Hist. Air) . En 1898, l'astronome américain Charles Augustus Young écrivait : « L'espace interplanétaire est un vide, bien plus parfait que tout ce que nous pouvons produire artificiellement... » ( The Elements of Astronomy , Charles Augustus Young, 1898).

L'idée que l'espace soit un vide rempli d'« éther », ou simplement un vide froid et obscur, a persisté jusque dans les années 1950. Kenneth R. Lang, professeur d'astronomie à l'université Tufts, notait en 2000 : « Il y a un demi-siècle, la plupart des gens se représentaient notre planète comme une sphère solitaire se déplaçant dans un vide spatial froid et obscur autour du Soleil. » En 2002, Akasofu affirmait : « La conception de l'espace interplanétaire comme un vide dans lequel le Soleil émet par intermittence des flux corpusculaires a été radicalement modifiée par Ludwig Biermann (1951, 1953), qui a proposé, à partir de l'étude des queues de comètes, que le Soleil expulse continuellement son atmosphère dans toutes les directions à une vitesse supersonique. » ( Syun-Ichi Akasofu , <i>Exploring the Secrets of the Aurora</i> , 2002)