Structure d'une tache Les anneaux brillants 2.2.3 Manifestation ...

Caractéristiques des taches

Une tache est formée de deux régions concentriques bien distinctes : l'ombre au centre et la pénombre à la périphérie. Cette dernière est constituée de filaments (les fibrilles) alors que l'ombre a une structure quasiment uniforme.

Les taches observées ont en général des rayons compris entre 1800 et 25000 km. Le champ magnétique de l'ordre de 0,3 T au centre décroit à 0,1 T à l'extérieur. La durée de vie maximale est de 2 à 3 rotations, bien qu'on les observe plus généralement durant quelques jours. L'asymétrie Est-Ouest du nombre de taches n'est toujours pas expliquée : le nombre de taches est plus important dans l'hémisphère Est mais l'inverse est vrai après le maximum du cycle. Les petites taches ont une pénombre plus grande que l'ombre lorsqu'elles sont observées près du limbe et l'inverse est vrai pour les grandes taches. Les rayons de l'ombre et de la pénombre sont fonction de la phase de développement de la tache.

L'ombre d'une tache a un diamètre moyen de 10000 km. Plus l'ombre est noire (c'est-à-dire plus la convection est bloquée) et plus elle contient de champ magnétique. L'intensité de l'ombre est de 10 %celle de la photosphère mais elle dépend de la longueur d'onde. Puisque l'on a la relation :

avec 5780 K (température du surface), la température de l'ombre est d'environ 3300 K. L'ombre est plus sombre durant le maximum du cycle solaire que durant le minimum ( Albregtsen et Maltby 1981). Yoshimura (1983) suggère que lorsque les tubes de flux sont ancrés profondément dans la zone convective (au début du cycle), le mécanisme de refroidissement est efficace, et l'ombre est par conséquent plus sombre. A la fin du cycle, les tubes sont ancrés moins profondément, ils sont refroidis moins efficacement et l'ombre s'éclaircit. Yoshimura relie ce phénomène à celui de la variation du nombre de points brillants de la couronne observés aux rayons-X. Les points brillants coronaux sont plus nombreux au minimum du cycle de l'activité (Golub et al. 1979). Lorsqu'au début et au maximum du cycle, les tubes sont ancrés profondément, les petits tubes de flux ont des difficultés à émerger, alors que c'est plus facile lorsque les gros tubes de flux (donnant naissance aux taches) sont ancrés dans les couches superficielles de la zone convective.

A l'intérieur de l'ombre, il est possible de distinguer des points plus clairs (umbral dots). Ils ont un diamètre de 150 à 200 km, une intensité voisine de 13 %celle de la photosphère (ils sont par conséquent plus brillants que l'ombre) et un champ magnétique inférieur à celui de l'ombre. Leur durée de vie est de l'ordre de la demi-heure. La convection étant bloquée par les champs magnétiques très intenses des taches, sous certaines conditions, une convection oscillatoire peut se produire. Ce serait cet effet qui pourrait expliquer les points de l'ombre : les parcelles de gaz chauds monteraient à travers les lignes de force du champ. Des points brillants sont aussi observés dans l'ombre. Ils sont stables durant quelques heures et ont une intensité supérieure à celle des points décrit ci-dessus.

La pénombre encercle l'ombre et ressemble à une couronne sombre composée de filaments brillants, dirigés vers l'ombre et qui consistent en des cellules allongées. La longueur de ces filaments est d'environ 200 km et ils durent un peu moins d'une heure. Ils se dirigent vers l'ombre à une vitesse de l'ordre de 7 à 10 km/s. Leur intensité est en moyenne de 80 %celle de la photosphère et leur champ magnétique est d'environ 0,1 T. Leur origine serait la même que celle des points présents dans l'ombre, mais comme dans l'ombre le champ magnétique est incliné, les parcelles de gaz montantes s'allongeraient pour donner les filaments. Entre ces filaments brillants, il y a des zones sombres qui se dirigent vers l'extérieur avec une vitesse de 5 à 10 km/s : c'est ce qui est appelé l'effet Evershed.

Les taches sont entourées d'un anneau brillant extérieur situé entre la pénombre et la photosphère non perturbée. Leur intensité est de 103 %à 107,5 %celle de la photosphère, leur température est donc de 50 à 100 K supérieure à celle de la photosphère. Il est supposé que l'énergie qui ne peut pas passer à travers la tache est déviée vers l'extérieur où elle apparait sous la forme d'un anneau brillant. Parker (1974) avait proposé cette solution d'un point de vue théorique pour expliquer ce qu'il advenait du flux thermique qui ne pouvait être dissipé lorsque la convection était bloquée par les taches. Mais tous les auteurs ne sont pas d'accord avec d'une part, l'existence d'un anneau brillant et d'autre part, l'hypothèse d'une redistribution du flux immédiate. Quoiqu'il en soit, l'importance de ces anneaux brillants est suffisante pour que l'on s'y arrête un peu. Ils peuvent en effet avoir un rôle non négligeable dans les variations du flux total d'énergie.