Localisation de la dynamo Formation ... 2.2 Champs magnétiques

2.2.3 Manifestation de l'activité magnétique

Le champ magnétique solaire expose une variété de phénomènes différents des plus petites échelles aux plus grandes (quelques dixième d'ArcSec à plusieurs dizaines d'ArcSec). A la surface, les structures magnétiques apparaissent noires (taches ou pores) ou brillantes (facules et réseau photosphérique). Dans la photosphère, et d'ailleurs dans l'intérieur où il prend naissance, le champ magnétique est concentré dans des tubes de flux avec des intensités de l'ordre de 1 à 3 kG. Quatre-vingt-dix pour cent du flux magnétique des régions actives (excepté dans les taches), mesurés dans les magnétogrammes, est convoyé par ces filaments étroits. Ce pourcentage est plus élevé dans les régions calmes (Frazier et Stenflo 1972). Les tubes de flux contiennent pratiquement toute l'énergie magnétique mais couvrent seulement 1 %de la surface solaire : le champ est essentiellement sous forme de filaments.

Les lignes de force du champ apparaissent en effet sous forme de paquets correspondant à un accroissement en intensité dans le réseau photosphérique et à des courants descendants aux bords des cellules. Frazier et Stenflo (1972) suggèrent, d'après leurs observations, que les lignes de champs de ces filaments magnétiques divergent rapidement avec l'altitude et qu'une partie du flux (quelques pour cent) retourne dans les environs photosphériques. Les champs forts des filaments seraient donc entourés de champs faibles (quelques gauss) de polarités opposées. Ceci est déduit des observations aussi bien dans les régions actives que dans les régions calmes et est schématisé sur la figure 2.10. Ils estimaient à cette époque la taille des filaments à 1" (730 km). Stenflo (1973) montre que les champs magnétiques des filaments sont de l'ordre de 0,2 T et que leur taille caratéristique est de l'ordre de 100 à 300 km.

Cette répartition du champ magnétique en surface est dans une large proportion déterminée par les mouvements convectifs du plasma dans les cellules de supergranulation. Ces mouvements concentrent les lignes de force aux bords des cellules là où les courants de gaz froid et descendant ont tendance à se rejoindre. Une autre cause provoquant cette structure est l'effondrement convectif qui transforme de faibles concentrations en des tubes étroits et de forte concentration (Parker 1978). Par ailleurs, des mouvements convectifs plus profonds combinés aux mouvements de cisaillement dus à la rotation différentielle concentrent certaines des lignes de champ en cordes qui émergent à la surface sous forme de taches.

Les observations mettent en évidence deux sortes de structures magnétiques : les petites structures (pores, points brillants, points magnétiques) et les grandes structures (taches essentiellement, régions actives). Ces différentes manifestations de surface des tubes de flux provenant de l'intérieur, sont celles de champs forts. Il existe cependant des régions de champs magnétiques faibles (c'est-à-dire inférieurs à 0,1 T) qui peuvent être éventuellement des zones de champs turbulents entre les tubes de flux.

Les observations montrent aussi que ces phénomènes ne sont pas statiques mais qu'ils évoluent avec des temps caractéristiques soit dans leur taille, soit dans leur vitesse, soit dans leur nombre, direction de propagation ou encore intensité. Toutes ces variations sont autant de contraintes phénoménologiques pour les modélisations.

L'interaction de la convection avec les champs magnétiques diffus a été le sujet de nombre d'études. Galloway et Weiss (1981) ont montré que les lignes d'un courant fermées pouvaient rapidement amplifier le champ près des bords de la cellule et finalement (après plusieurs remontées des cellules) expulser le flux du centre de la cellule. Puisque le flux est concentré dans les régions intercellulaires la convection à ces endroits est réduite. Le résultat est que l'on obtient des régions de champ concentré séparées par des régions de convection. Les calculs de convection compressible de Hurlburt et Toomre (1988) montrent des résultats similaires mais en plus ils indiquent que les champs magnétiques sont concentrés plus intensément aux endroits de courant descendants.

• Formation des champ magnétiques de surface
• Structures à grandes échelles de champ magnétiques forts
  • Les régions actives
  • Les complexes d'activité
  • Structure d'une tache
  • Caractéristiques des taches
  • Les anneaux brillants externes des taches
  • Développement des taches et groupes de taches
• Structures à petites échelles de champ magnétique fort
  • Dans les régions actives
  • Dans les régions calmes
• Champs magnétiques faibles