Curiosité physique 1 - Charge surfacique du Soleil

[Dominique Lefebvre]

Bonsoir,

Revenons donc à l'estimation de la charge de l'atmosphère solaire. Celle-ci est un plasma, i.e. un gza composé de protons, d'ions et d'électrons.

Tout ce petit monde se heurte joyeusement et en première approche, pour ce qu'on veut faire, on peut l'assimiler à un gaz de particules.

Première remarque: une particule reste dans le puit de potentiel du Soleil lorsque son énergie cinétique est inférieure à l'énergie de libération, c'est à dire:

(1/2)mv^2 <= m*M*G/R0 avec les notations habituelles.

La mécanique statistique nous dit d'autre part que dans un gaz de particules, l'énergie cinétique moyenne selon une direction de l'espace est (1/2)*k*T, avec k = constante de Boltzmann. Cette énergie ne dépend que de la température (environ 6000 K pour l'atmosphère solaire...).

Si vous faite le calcul, vous constaterez que l'énergie de libération et l'énergie cinétique moyenne sur un axe d'une particule sont du même ordre de grandeur (17 *10^-20 J pour la première et 4*10^-20 J pour la seconde).

Cela signifie que statistiquement, beaucoup d'électrons s'échappent de l'atmosphère solaire. Et donc que cette atmosphère devrait se charger positivement...

Mais heureusement Zorro arrive en la forme de l'attraction électrostatique. A force de perdre des électrons, l'atmosphère se charge donc positivement. Mais il arrive un jour où l'attraction électrostatique des protons restants vient compenser la tendance à s'échapper des électrons (leur énergie cinétique).

La condition dans laquelle l'énergie potentielle des protons dans le champ électrique solaire égale l'énergie potentielle de gravitation nécessaire à capturer un électron s'écrit:

q*Qm/R0 = m*M*G/R0 où Qm est la charge maximum du Soleil, celle que nous cherchons.

On obtient finalement Qm = (4*pi*epsilon0)*(m/q)*MG.

L'application numérique donne Qmax= 150 C environ!
C'est finalement très peu! Cela correspond à un défaut relatif d'environ 10^-19 electrons!

On peut dire que l'atmosphère solaire est électriquement neutre avec une très bonne approximation!!

[cesar]

question secondaire : quelle est la charge des planetes ???
à partir de quelle charge, leur influence sur les plasmas de l'atmosphere solaire deviendrait sensible ?... je n'ai pas la reponse à ces questions, mais on ne sait jamais... :ptdr:

[anima]

question secondaire : quelle est la charge des planetes ???
à partir de quelle charge, leur influence sur les plasmas de l'atmosphere solaire deviendrait sensible ?... je n'ai pas la reponse à ces questions, mais on ne sait jamais... :ptdr:

Si la Terre était un plasma, on aurait...chaud aux fesses. :mur:

[Dominique Lefebvre]

Si la Terre était un plasma, on aurait...chaud aux fesses. :mur:

Bandes d'ignares :ptdr: :ptdr: Certaines parties de la haute atmosphère terrestre peuvent être considérées comme des plasmas!

[anima]

Bandes d'ignares :ptdr: :ptdr: Certaines parties de la haute atmosphère terrestre peuvent être considérées comme des plasmas!

Oui bon..Mais certainement pas la planète comme un tout :mur:

[Dominique Lefebvre]

Oui bon..Mais certainement pas la planète comme un tout :mur:

Mais non, bien sur! A priori, les planètes telluriques ne peuvent être considérées comme des sphères chargées. Mais la question peut être posée pour les géantes gazeuses du style Jupiter. Il faut y réfléchir!

L'étude des plasmas de la haute atmosphère est cependant très intéressante! Il faudra que je te trouve une curiosité dans ce domaine, tiens!

[anima]

Mais non, bien sur! A priori, les planètes telluriques ne peuvent être considérées comme des sphères chargées. Mais la question peut être posée pour les géantes gazeuses du style Jupiter. Il faut y réfléchir!

L'étude des plasmas de la haute atmosphère est cependant très intéressante! Il faudra que je te trouve une curiosité dans ce domaine, tiens!

Tu m'apprendras encore bien des choses si tu en trouves une...J'ai bien une idée par contre: les aurores boréales. C'est de l'électromagnétisme, mais l'approximation qu'a fait mon prof de physique (déflection par un champ magnétique (? lequel? celui de la Terre? pas assez fort...) de particules chargées (? lesquelles? Plasma? Vents solaires?)

[cesar]

Mais non, bien sur! A priori, les planètes telluriques ne peuvent être considérées comme des sphères chargées. Mais la question peut être posée pour les géantes gazeuses du style Jupiter. Il faut y réfléchir!

L'étude des plasmas de la haute atmosphère est cependant très intéressante! Il faudra que je te trouve une curiosité dans ce domaine, tiens!

bonjour,
evidement!!! meme la terre reçoit le vent solaire et donc des particules chargées arrivent et partent... donc à priori, jusqu'à preuve du contraire, il peut y avoir une charge sur une planete comme la terre. Le coté interessant est que le calcul peut se faire comme si la terre était "ponctuelle", comme pour les calcul de meca astro...

[Dominique Lefebvre]

bonjour,
evidement!!! meme la terre reçoit le vent solaire et donc des particules chargées arrivent et partent... donc à priori, jusqu'à preuve du contraire, il peut y avoir une charge sur une planete comme la terre. Le coté interessant est que le calcul peut se faire comme si la terre était "ponctuelle", comme pour les calcul de meca astro...

Bonjour,

Le calcul fait pour la charge de l'atmosphère solaire peut être reproduit pour l'ionosphère terrestre, sachant que c'est la seule partie de notre planète susceptible d'être en déséquilibre global de charge.

Le puit de potentiel gravitationnel terrestre est très inférieur à celui du Soleil.
la couche haute de l'ionosphère (dite "couche F"), située entre 120 et 800 km d'altitude présente un plasma de densité électonique n=10^10 m^-3 et une température de 1300 K environ.

Ces données numériques permettent de calculer la charge globale de ce plasma. Et l'on constate, qu'avec une très bonne approximation, on peut dire que sa charge est globalement neutre.

Il reste que l'influence du vent solaire est important sur la physique de la magnétosphère. Il s'agit essentiellement un plasma de protons avec un peu d'hélium - 5% et des électrons qui maintiennent une charge électrique neutre. Sa vitesse est d'environ 400 km.s-1. Sa densité particulaire sur notre orbite est d'environ n=10.

On pourrait d'ailleurs se faire une petite curiosité physique sur ce phénomène, d'autant qu'Anima voulait parler des aurores boréales, sujet de synthèse tout trouvé!

[anima]

On pourrait d'ailleurs se faire une petite curiosité physique sur ce phénomène, d'autant qu'Anima voulait parler des aurores boréales, sujet de synthèse tout trouvé!

Hé ho...Je voulais parler, mais je n'ai aucune connaissance dessus autre que les approximations de notre prof, et pas assez en niveau d'étude pour aller plus loin par moi-même... :triste: