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BRUHAT 11

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Ja tache Ouest. On voit que l'équateur solaire y sépare nettement les deux séries de taches, deux taches de

basse latitude, même voisines, ayant des polarités

opposées du moment où elles sont de part et d'autre de l'équateur ; on y voit aussi la coexistence en 1023-24 de taches de basse latitude, appartenant au cycle finissant, et de taches de hautes latitudes, appartenant au cycle commençant, ces deux séries de taches se distinguant par l’inversion de la polarité. É Cette inversion de la polarité des taches à chaque

* minimum d'activité solaire est un phénomène extrêémement important, et il sera intéressant de voir s’il se reproduit au minimum de 1934. Nous n'avons actuellement aucune raison d'en douter, et nous pouvons conclure qu’il établit une différence très nette entre deux cycles de 11 ans consécutifs : ces deux cycles doivent être considérés comme les deux moitiés d’un cycle complet de 23 ans, et c’est cette période de 23 ans qui doit être considérée comme la période véritable des phénomènes solaires.

Les interprétations théoriques

La nature des taches solaires. — Celle des anciennes théories des taches dont il reste le plus de chose aujourd’hui est la théorie cyclonique qui a été proposée par Faye en 1865, et qui les considère comme de gigantesques tourbillons à axe vertical. L'existence du mouvement tourbillonnaire est suggérée par la forme en spirale que présentent souvent les filaments visibles dans la pénombre et par les mouvements en spirales (solar vortices de Hale) qu'on observe quelquefois au spectrohéliographe dans l'hydrogène des couches supérieures de l'atmosphère (page 190) ; elle peut être considérée comme établie par l'existence du à

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champ magnétique révélé par le phénomène de Zeernan,

D'après la théorie de Bjerknes (1926), qui est la plus récente, la tache est un tourbillon de la photosphère, produisant une dépression de sa surface (fig. 27) ; une telle dépression produit dans la photosphère un effet d'aspiration, de sorte que la surface est formée de matières provenant des couches internes, comme l'indiquent les flèches G de la figure 27. Cette ascension correspond à une diminution | de la pression des gaz Ci | ; incandescents, et cette. H ———\ | détente produit un re- :

froidissement des gaz !

qui la subissent, de f sorte que la tempéra- Fe ture de la partie dépri- re K RE mate mée est inférieure à la ans température normale de DNA Ne la photosphère. D’après | les calculs de Bjerknes, des mouvements tour- FIG. 27 billonnaires ayant une vitesse linéaire de cinq kilomètres par seconde à 0.000 kilomètres du centre du tourbillon produitaient une dépression D d'environ un dixième de l'épaisseur H de la couche où ils existent, et un abaissement de température de 11009, qui est à peu près de l’ordre de grandeur donné par l'étude spectrophotométrique des taches (page 151).

Les gaz détendus doivent s'échapper de la tache le long de la photosphère : c’est ce mouvement, radial par rapport au tourbillon, que met en évidence l'effet Évershed des raies métalliques de basse altitude (page 124). D'autre part, la diminution de la radiation photosphérique due à l’abaissement de température

détruit l'équilibre de la chromosphère supérieure, par suite de la réduction de la pression de radiation sélective qui la supporte : les gaz qui la composent tombent sur la surface du Soleil, et sont remplacés par un afflux de gaz extérieurs, que met en évidence l'effet Hvershed des raies de haute altitude. On voit que les mouvements de la couche renversante et de la chromosphère (fig. 27) ne figurent plus un tourbillon à axe vertical. IL peut se créer à nouveau un tel tourbillon dans l’afflux de l'hydrogène des couches supérieures, mais il n’est lié que très indirectement au tourbillon photosphérique qui constitue la tache, et n’a pas nécessairement le même sens de rotation : on explique ainsi que les solar vortices de Hale ne changent pas de sens avec la polarité des taches lorsqu'on passe d’un cycle undécennal au suivant ; leur formation est vraisemblablement déterminée par la rotation solaire, car plus de 80 % d’entre eux, dans chaque hémisphère, ont le même sens que Îes cyclones terrestres correspondants.

L'origine des taches. — Les théories qui cherchent à expliquer l’origine des taches sont encore plus hypothétiques que celles qui étudient leur structure. Parmi les théories antérieures à l'étude magnétique des taches, nous ne citerons que celle d’Emden, qui a mis en évidence l'existence d’une relation entre le mode de rotation du Soleil et la formation des taches : d’après cette théorie, le Soleil est partagé par des surfaces de discontinuité en une série de couches tournant avec des vitesses angulaires différentes, et les tourbillons qui constituent les taches sont provo: qués par le frottement de ces couches les unes st les autres.

Dans la théorie de Bjerknes, il existe dans chaque hémisphère solaire, à l’intérieur de la photosphère

LESiTACHES DU SOLEIL

un immense tourbillon en forme de tore faisant le tour du Soleil en suivant approximativement un parallèle de l’astre ; il émerge par endroit à la surface de la photosphère, et ses deux sections par cette surface représentent deux taches (/ig. 28). On explique ainsi que les taches soientfgroupées en général par

Fic. 28

deux, les deux taches d’un groupe étant sensiblement Sur un même parallèle solaire, et ayant des polarités inverses, puisque les deux sections du tore-tourbillon Semblent, pour l'observateur extérieur, tourner en Sens inverses. On explique aussi que toutes les taches bipolaires d’un cycle

aient mêmes polarités, Pôle en admettant qu’elles Sont toutes formées par le même tourbillon toroïidal.

Pour expliquer la périodicité des taches et leur loi de distribution, Bjerknes admet que le tourbillon toroidal est entraîné dans un mouvement général de circulation de la matière solaire que repré- Fi. 29 sente la figure 29 : dans Chaque hémisphère, la matière de la couche superficielle circule, en se refroidissant par rayonnement, du pôle vers l'équateur, puis revient de l’équateur

Équateur

LE SOLEIL au pôle, à quelques centaines où quelques its de kilomètres de profondeur, en se réchauffant: au contact des couches internes. Il y aurait là une! circulation du fluide quelque peu analogue à la cir-! culation par thermosiphon d’une installation de. chauffage central : les calculs de Bjerknes montrent. qu'elle est mécaniquement et thermodynamiquement stable et qu’elle permet de rendr compte du ralentissement de la rotation aux, hautes latitudes. Le renversement des po larités observé par Hale s'explique alors en admettant que chaque hémisphère contient deux tourbillons toroïdaux A et B de sens inverses (/ig. 30), et que la période de la circulation est de 23 ans. Un cycle d’activité commence lorsque les tourbillons À et A' arrivent près de la surface, aux latitudes de 30 à 409; les taches descendent FIG. 30 vers l'équateur sans changer de polarité à mesure que ces tourbillons sont entraînés vers les basses latitudes par la circulation générale, elles disparaissent à l'équateur au bout de Ir ans, et def taches de sens opposés, produites par les tourbillons E et B', apparaissent en même temps aux hauteslatitudes

mm 166 e*

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Il est certain que la théorie de Bjerknes groupe bien la plupart des résultats donnés par les recherches modernes, mais elle ne nous dit pas quelle est la cause qui détermine la formation des courants de circulation générale et qui règle leur vitesse, et encore moins quelle est celle qui produit les tourbillons toroïdaux origine des taches. Elle contient une large part d’hypothèses, et il ne saurait en être autrement, dans l’incer: titude où nous sommes encore sur les lois de rotation de l’atmosphère solaire et sur les mouvements de cette atmosphère, surtout dans la partie basse, voisine des taches, que n’atteignent guère les recherches spectrohéliographiques. Elle aura probablement le sort des théories précédentes, et sera sans doute abandonnée à son tour; mais elle aura marqué, comme ses devancières, une étape dans la voie de nos connaissances sur le régime des mouvements de la matière solaire, et certaines des idées nouvelles apportées par Bjerknes subsisteront, comme les notions fondamentales établies par ses prédécesseurs, dans les futures théories de l'équilibre solaire.