L'EFFET
DU SOLEIL
SUR LE CLIMAT
|
1ère
PARTIE
L'ACTIVITE
SOLAIRE
La radiation solaire est de 63 Mega Watts/m2
à la surface du soleil. Sur cette énergie
émise par le Soleil il en arrive perpendiculairement
en moyenne au sommet de l'atmosphère entre l'équateur
et les tropiques 1368.W/m2.
Donc en moyenne globale l'énergie reçue
sur le sommet de l'atmosphère de la Terre est de
1368/4.W/m2, soit
342.W/m2. Cette
valeur est modulée annuellement par la variation
de la distance Terre-Soleil (orbite terrestre elliptique).
La valeur maximale de la radiation solaire est d'environ
1415 W/m² au solstice d'hiver soit en janvier et la
valeur minimale de 1326 W/m² au solstice d'été
soit en juin (il faut ajouter une incertitude de 10 W/m²).
Pour
plus d'infos sur la distribution de l'énergie reçue
du Soleil cliquez ici.
Voici une vidéo donnant des
informations sur
notre étoile le Soleil, son énergie, son activité...
Pour
voir une vidéo de 44 minutes sur le Soleil cliquez
ici
Le Soleil connaît
quatre types d'activités qui sont plus ou moins importants
suivant la durée de cette activité. Ces variations
de l'activité solaire ont été étudiées
d'après l'analyse du C14
(carbone 14). Cet isotope se forme par l'action des rayons
cosmiques sur l'azote atmosphérique. Plus le Soleil
est actif plus le vent solaire empêche ces
rayons cosmiques d'entrer dans l'atmosphère. Donc
moins de C14
se forme.
Ce cycle solaire d'une durée de 8 à 13 ans
soit une moyenne de 11 ans est le plus connu des quatre variations
de l'activité solaire. C'est un amateur, Heinrich Schwabe
(1789-1875) qui a découvert ce cycle en observant l'apparition
des taches. Grâce aux satellites
les astronomes ont pu mesurer directement le flux d'énergie
émis par le Soleil durant les cycles les plus récents.
Le flux diminue de 0,10 % du maximum au minimum de ce cycle.
Mais cette activité solaire est plus ou moins importante
suivant les trois autres cycles solaires.
Comme nous le montre le
schéma ci-dessous l'évolution de la température
suit l'évolution de la constante solaire. De 1645 à
1715, lors du minimum de Maunder, aussi bien la constante
solaire que la température étaient basses. La
constante solaire avait baissé de 0,25 %. Ceci c'est
reproduit de 1795 à 1830 pendant le minimum de Dalton.

L'évolution de 1611 à
1980 de la constante solaire et de la température de
l'hémisphère Nord suivant la moyenne de 1960-1990.
Donnée de la NOAA
On retrouve
le même résultat avec le nombre des taches solaires
qui est un bon indicateur pour ce cycle solaire comme on peut
le voir en comparant le schéma ci-dessus avec celui
de ci-dessous.

Ce graphique a été créé
et mis à jours suivant les données de la
NOAA
Cliquez
ici pour agrandir
Ce cycle d'une durée
de 80 à 90 ans fut découvert par Gleissberg
en 1958. Il a des effets sur l'amplitude du cycle solaire
de schwabe de 11 ans.
Toutefois, les cycles
décennaux étant seulement identifiés
sur une période de trois siècles à l'aide
des taches solaires, l'extraction précise de cette
période présente quelques difficultés.
C'est pourquoi d'autres données sont utilisées
(carbone 14). Cette période a aussi été
trouvée dans la variation séculaire du diamètre
solaire. L'évaluation des époques des minimums
et des maximums par Gleissberg a été basée
sur des données de l'activité des aurores de
Schove (1955). Le maximum de Gleissberg autour de 1984 est
le premier dans une longue séquence des maximums liés
aux phases zéro dans le cycle 166 ans. Suivant Gleissberg
les maximums devraient se produire autour 2069, 2159, et 2235.
- LE
CYCLE DE SUESS OU DE VRIES
Les données
de concentration en carbone 14 indiquent aussi une périodicité
d'environ 150 - 200 ans.
MINIMUM
|
DEBUT
|
FIN
|
OORT
|
1010
|
1050
|
WOLF
|
1281
|
1347
|
SPORER
|
1411
|
1524
|
MAUNDER
|
1645
|
1715
|
DALTON
|
1795
|
1830
|
Date de début
et de la fin des minimums de Oort, Wolf, Spörer , Maunder
et Dalton
Les dates des minimums
de Oort, Wolf, Spörer, Maunder et Dalton, présentées
dans le tableau ci-dessus, suggèrent une périodicité
d'environ de l'ordre de un à deux siècles. Elle
conduit à une variabilité de l'amplitude du
cycle de Schawbe, par exemple lorsque l'on compare le cycle
de 1715 avec celui de 1958.

La courbe rouge
représente l'évolution de la température
suivant la moyenne
de 1960-1990 et la courbe bleue la
constante solaire de 843 à 1980
Cliquez
ici pour agrandir
Cela doit avoir des liens
avec la rotation des planètes gazeuses qui ont un effet
sur la variation de la vitesse de l'élan du Soleil
autour du barycentre du Système-Solaire comme il est
expliqué plus loin à CAUSE
DES LONGS CYCLES SOLAIRES.
Le Soleil a une oscillation du diamètre
d'amplitude de 0,5 seconde d'arc avec une période d'environ
900 jours soit 27 mois de même phase.

Mais suivant l'activité solaire cette
oscillation est plus ou moins importante. Lorsque l'activité
du Soleil est au maximum l'oscillation de son diamètre
est moins importante que si l'activité solaire est
au minimum. Ce qui fait que la variation du diamètre
du Soleil varie à l'opposé de la variation de
l'activité solaire comme le montre le schéma
ci-dessous.

Variation du diamètre solaire
et de l'activité solaire de 1978 à 1998. L'activité
solaire
est représenté par le nombre des taches solaires
(en rouge). La variation du
demi-diamètre du Soleil en seconde d'arc est représenté
par les cercles en bleu.
L'oscillation du diamètre présente une anticorrélation
avec le cycle de 11 ans. (Daprès F. Laclare, 1999)
Mouton (1659 à 1661), Picard et Richer
(1666 à 1672) et La Hire (1683 à 1718) et son
fils (1719) ont été parmi les premiers à
mesurer le diamètre du Soleil en fonction du jour de
l'année et aussi suivant les éclipses solaires.
En comparant les valeurs effectuées de 1666 à
1719 ont constate que lors du minimum de Maunder le Soleil
avait un demi-diamètre plus gros d'environs 0,5 seconde
arc par rapport à la fin du minimum de Maunder. Car
lors du minimum de Maunder (1683) le Soleil avait un demi-diamètre
de 962,5 secondes d'arc contre un demi-diamètre de
961,78 secondes d'arc à la fin du minimum de Maunder
soit en 1715. Et actuellement où le Soleil a une activité
plus importante encore, son demi-diamètre est plus
petit comme il oscille entre 959,2 et 959,8 seconde d'arc
lors du cycle de 11 ans (150 km). Soit une différence
d'environs de 3 secondes d'arc par rapport au minimum de Maunder,
ce qui représente 2000 km de plus à la valeur
actuelle de la moyenne du diamètre.

Variation du diamètre solaire,
1860-1940. Les flèches indiquent des
maximums de taches solaires. (From ASO-X6 in The Sun and Solar
System Debris).
La variation du diamètre du Soleil provoque
la variation de la constante solaire. Ce qui a justement
un effet sur le climat comme ça affecte la structure
thermique et dynamique de la stratosphère qui
après entraîne des modifications jusque
dans la troposphère et donc une variation de
la température de la Terre.
Suivant l'équation W = (DR/R)/(DS/S)
où on a le rayon solaire (R) puis de la constante
solaire (S) on peut calculer le rapport de variation
relatif de R et S. Suivant cela W=0,2. D'après
les mesures du diamètre solaire lors du minimum
de Maunder qui avait varié d'environs 1 seconde
d'arc on peut en déduire que la constante solaire
avait bien diminué de 3,5W/m2. Et
c'est la raison pour laquelle qu'il y a une variation
à l'opposé entre la température
et le diamètre du soleil comme le montre le schéma
à droite.
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Anomalies des températures et évolution
du rayon
solaire de 1650 à 1990 (données de Jones
et al., 1999)
en fonction du temps. Sur ces 300 ans, la tendance
climatique corrèle avec l'évolution
du rayon solaire.
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- L'EVOLUTION
DE LA ROTATION DU SOLEIL SUR LUI MEME
En plus de cette variation, la rotation différentielle
du Soleil sur lui même suit l'évolution de l'oscillation
du diamètre du Soleil. L'observation du mouvement des
taches solaires depuis le début du 17èmes
siècles a permis de suivre l'évolution de son
diamètre au cours de ces quatre derniers siècles.
Lors du minimum de Maunder soit quand l'activité
solaire était très faible et que le diamètre
du Soleil était plus important qu'actuellement, la
vitesse de la rotation était de 3% plus faible que
la vitesse actuelle. De plus l'observation des taches solaires
au cours de ces derniers siècles a permis d'évaluer
la rotation différentielle. Celle-ci observée
au alentour du minimum de Maunder, lorsqu'il y avait des taches
solaires, était plus marquée qu'actuellement
à cause d'un gradient latitudinal de la vitesse plus
important que maintenant.
En plus, de l'évolution du diamètre
et de la rotation différentielle du Soleil sur lui
même suivant l'activité solaire, la luminosité
varie aussi. Lors de la période faiblement active du
Soleil soit au minimum de Maunder, on estime que sa luminosité
avait baissé de 0,2 à 0,3%.