Eruptie solară stimulată de o cometă
Eruptie solară provocată de trecerea unei comete
23 decembrie 2004
Frédéric Deroche mi-a semnalat un site:
http://www.jmccanneyscience.com
care aparține lui Jim Mac Canney, care arată videoclipuri interesante legate de trecerile cometei în apropierea Soarelui. Aceste imagini sunt captate cu ajutorul unui coronograf, un dispozitiv simplu în care imaginea Soarelui este acoperită de un disc fixat la capătul unei tije (vizibile). Se poate observa astfel structura coroanei solare. O cometă reprezintă o masă foarte mică în comparație cu Soarele. Cometa Halley are dimensiunile unei coline și este mai puțin masivă. Prin urmare, efectul gravitațional, efectul de mară, poate fi considerat neglijabil. Totuși, în apropierea Soarelui, cometă trece printr-un vânt solar extrem de intens. Se poate presupune că aceasta acumulează o sarcină electrică semnificativă. În film se poate vedea, în momentul în care cometă se află foarte aproape de Soare, că o erupție solară de intensitate mare se manifestă. Se poate presupune că declanșatorul ar putea fi de natură electromagnetică. Mai jos sunt câteva imagini extrase din film:
Imediat înainte de declanșarea fenomenului
Declanșarea rapidă a erupției solare
Înainte de finalizarea erupției
Cometa se îndepărtează
Aceasta este o erupție solară stimulată. Știm că acestea au un efect asupra climatului terestru. Nu este imposibil ca deșeurile unui obiect rupt de efectul de mară să vină într-o zi în masă și să solicite Soarele, conferindu-i o activitate temporară, dar poate extrem de intensă, chiar dăunătoare. Cunoaștem destul de puțin acest ansamblu de fenomene, la fel cum evaluăm greu interacțiunile de tip electromagnetic dintre planete și obiecte vagabonde. Studiile de paleomagnetism arată că au existat variații mari ale geometriei magnetice terestre. Ce ar putea fi responsabil pentru aceste fenomene? În primul rând, trebuie amintit că originea câmpului magnetic terestru rămâne nedeterminată. Cititorul a auzit probabil frecvent despre „efectul magnetocinetic”. Aceasta rămâne... un cuvânt. Am participat în urmă cu câțiva ani la o conferință ținută la Marsilia de un fizician cosmic care s-a specializat în astfel de studii. La finalul acesteia a devenit clar că într-un jumătate de secol teoreticienii nu au făcut niciun progres. Dacă nu știm de ce Pământul ar avea un câmp magnetic, cum am putea imagina fenomenul care ar putea inversa acesta?
Personal, cred că cunoaștem doar parțial obiectele care compun sistemul solar. Avem date despre obiecte care rămân liniștite pe orbitele lor: planete și sateliți, dar nu știm prea multe despre posibilele obiecte vagabonde, capabile să creeze perturbări. Ceea ce știm, din lucrările lui J.M. Souriau, este că sistemul solar tinde spre un stat relaxat, în care intervine și numărul de aur. În acest stat relaxat, planetele tind să se localizeze în același plan: cel al eclipticii. Orbitele se circularizează. Spinurile planetelor și ale sateliților se aliniază. Ceea ce conduce jocul sunt efectele de mară, disipative, din păcate dificil de evaluat și modelat. S-au făcut analize ale sistemului solar folosind calculatoare puternice, reprezentând planetele și alte obiecte ca sfere cu densitate constantă. Atunci „fenomene haotice” pot face ca axa planetelor să se rotească, etc. Iar se scrie că viața nu ar putea să se dezvolte pe o planetă care nu ar avea un satelit, cum este al nostru, din cauza „fenomenelor haotice” care ar putea genera rotații imprevizibile ale axei de rotație.
Sunt de acord cu Souriau, care spune că această abordare nu este valabilă pentru că nu ia în considerare fenomenele disipative. Ce înseamnă asta? Să luăm mai întâi un exemplu de sistem binar presupus inițial nedisipativ. Este tandemul Pluton-Charon. Acestea ar trebui să orbiteze în jurul unui centru de gravitație comun „privindu-se în ochi”, într-un mod „plutostatic”. În acest caz, fiecare corp deformează celălalt conform unui elipsoid care are axa mare orientată către el.
Dar dacă vorbim despre obiecte care orbitează în jurul unui centru de gravitație comun și care au și mișcări de rotație proprii, atunci suprafața lor, chiar și întreaga lor masă, este străbătută de ceea ce am putea numi o „undă de densitate”. Este... un concept vag. Luna deformează suprafața Pământului, creând o undă de amplitudine de un metru (care face un tur complet în 24 de ore). Luna oferă în permanență Pământului forma unui elipsoid alungit. Dacă Luna ar orbita la 40.000 de km de Pământ, ar fi geosincronă. Unda terestră ar fi staționară și nu ar exista un fenomen disipativ. Dar nu este cazul. Luna orbitează în jurul Pământului în 28 de zile, în timp ce Pământul se rotește în jurul axei sale... de 28 de ori mai repede. Astfel, ea trage după ea această „undă” terestră. În mod accidental, acest mic dipol modifică traiectoria Lunii, ca un călăreț care trage de frâul unui cal pentru a-l face să meargă mai repede. Pământul transmite energie Lunii, care astfel se îndepărtează de noi cu 4 cm pe an. În schimb, satelitul nostru încetinește mișcarea de rotație a Pământului. Ziua era mai scurtă în trecut.
Deplasarea relativă a acestei unde de densitate, a acestei unde care traversează Pământul în 24 de ore, implică amestecarea, deci încălzirea și în final o disipare de energie prin radiație.
Cele două obiecte interacționează. În prezent, Luna prezintă o mișcare de oscilație, numită librație, care face ca Luna să arate nu 50% din suprafața sa, ci 59%. Înainte, Luna se rotea probabil în jurul axei sale. Dacă s-a format ca un material proiectat în urma unei coliziuni cu Pământul, poate că avea un magma, sau cel puțin fluiditatea ei ar fi fost mai mare. Evoluția sistemului Pământ-Lună rămâne de modelat. Într-adevăr, de o dată relativ recentă, ipoteza formării Lunii ca urmare a coliziunii dintre Pământ și un corp de dimensiuni asemănătoare cu Marte a revenit în mod puternic. Distribuția masei lunare nu prezintă o simetrie sferică. Luna are un „balans”. Acest lucru se potrivește cu ipoteza că, când Luna s-a format, ar fi putut fi un obiect relativ fluid. Astfel, speciile cele mai dense ar fi putut migra spre centrul său și, în mod secundar, spre fața care se întoarce spre Pământ. Apoi, în timp, magma lunar nu poate decât să se răcească, până la solidificare, ceea ce indică absența seismicității lunare constatate.
Să revenim la sistemul solar. Io orbitează foarte aproape de Jupiter și se rotește și în jurul axei sale. Jupiter încearcă să-i dea unei forme ușor eliptice (întotdeauna un elipsoid alungit). Mișcarea de rotație a lui Io implică un amestec al corpului. Aici, fenomenul disipativ este imediat vizibil: menține un vulcanism intens pe Io. Magma lui Io nu se răcește, fiind alimentată în mod constant cu energie prin amestecarea constantă impusă de Jupiter (la ritmul rotației lui Io în jurul axei sale, în 1,77 zile terestre). Astronomii cred că amestecarea lui Io ar putea fi atribuită și prezenței surorilor sale, Europa și Ganymede.
Mecanismele disipative conduc sistemele către stări în care schimburile de energie sunt minime. Dacă am avea un sistem planetar format dintr-o stea și două planete, care orbitează în jurul acesteia cu perioadele T1 și T2, acestea ar interacționa folosind materialul fluid al stelei ca „antenă”. Ar deforma suprafața stelei, ceea ce ar altera geometria câmpului gravitațional. Sistemul ar evolua până când orbitele ar corespunde unui stat de schimb minim, adică până când rapoartele perioadelor ar corespunde „numărului cel mai puțin rezonant”, mai cunoscut sub numele de numărul de aur.
Dacă un sistem este format din mai multe planete, efectele disipative tind să plaseze planetele pe orbite circulare, distribuite nu după legea Titus-Bode (care reprezintă o aproximare), ci după legea aurie a lui Souriau:
1,9n
Legea Titus-Bode fiind:
2,4 (0,4 + 0,3 x 2n)
Mai jos, cele două legi, comparate:
Legi, în coordonate logaritmice.
Dar sistemul solar nu corespunde exact acestei sau acestor legi. Există abateri. Sistemul are o centură de asteroizi. Pluto orbitează într-un plan destul de diferit de cel al eclipticii. Orbita lui Uranus este complet întinsă în acest plan, etc. De unde provine acest lucru? De când datează? Nu știm nimic, la fel cum nu știm vârsta ... inelelor lui Saturn. Știm doar că aceste inele se află în interiorul sferei Roche a planetei, spațiul în care un corp ale cărui componente ar fi legate doar de forța gravitațională care le leagă ar fi dezintegrat. Saturn are un diametru de 120.660 km. Diametrul sferei Roche este deci de 2,5 x 10.660 = 300.000 km. Într-adevăr, diametrul inelului D, descoperit în 1969 de astronomul francez Pierre Guérin, la telescopul de la Pic du Midi, se află la 141.000 km de centrul lui Saturn. Este posibil ca aceste inele să fie resturile unui sau mai multor sateliți care, din cauza uzurii orbitei, ar fi pătruns în această zonă și ar fi fost distruse. Dar când? Mister. Inelele lui Saturn ar putea avea zece mii de ani sau miliarde de ani.
Este bine să ne dăm seama de ignoranța noastră. La fel, nu știm cu adevărat cum s-a format sistemul solar, planetoizi sau nu planetoizi. Inventarea unui cuvânt nu a închis niciodată un problemă. Îmi amintesc că acum mai puțin de zece ani, Pierre Guérin îmi spunea: „știi, dacă îi spui la stânga și la dreapta că Soarele s-a născut într-un amas de stele, o să te faci de râs”. În acea vreme, teza dominantă era cea a unei nașteri izolate. De ce? Să nu știm. Un „efect de consens”, probabil. Într-o zi, jurnalistul științific Serge Jodra a publicat un articol în Ciel et Espace cu titlul „dar unde au dispărut surorile Soarelui”. Astăzi, consensul s-a mutat în favoarea unei nașteri a Soarelui într-un amas de stele. Câte stele erau acolo, care erau masele lor? Greu de spus. Jodra sugera cifra de două sute, doar așa.
Ceea ce putem imagina este că într-un amas tânăr de acest tip, interacțiunile dintre obiecte recent formate, sub formă de proto-stele, puteau fi intense. Cu două mecanisme extreme: „canibalismul” și efectul de frână. Canibalismul este ușor de imaginat. Efectul de frână comunique obiectelor mai ușoare un surplus de viteză, care le poate ejecta din amas (la fel cum sistemul solar a ejectat deșeurile mai mici, care s-au pierdut în spațiul interstelar sau au format acea depărtată suburbie unde „trăiesc” cometele și asteroizii. În această optică, revenind la această dinamică a amasului, stelele cele mai ușoare ar fi cele care ar părăsi amasul primele. Trebuie văzut aici manifestarea unei tendințe către echilibrul termodinamic. Aceste proto-sisteme solare se comportă ca moleculele unui gaz. Interacțiunile lor cu schimburi de energie cinetică tind să dea distribuției lor de viteză o formă de curbă Gauss, în formă de clopot, cu obiecte rapide, care ... părăsesc amasul. Adăugați efectul de forfecare legat de rotația amasului în jurul galaxiei. Acesta se deformează în cele din urmă ca o picătură de cerneală aruncată pe suprafața unui lichid în rotație.
Coliziunile dintre proto-sisteme solare transmit un moment cinetic învelișurilor lor de gaz și praf, pe care aceste sisteme îl vor păstra după ce stelele s-au dispersat în toate părțile galaxiei.
Ceea ce nu știm, dar îl imaginez destul de clar, sunt fenomenele electromagnetice intense care ar fi putut domini în aceste proto-sisteme planetare, obiectele cerești încărcându-se electric pe măsură ce trec prin praf. Când sistemul solar era în formare, proto-planetele trebuiau să circule printr-un nor de praf și molecule, în care ar fi avut loc furtuni ale căror intensități ar fi putut depăși imaginația noastră.
În articolul său, Jodra sugera că amasul primordial, din care a emergat Soarele nostru, ar fi putut conține o stea masivă sau mai multe, cu durate de viață scurte, aceleași care ar fi, ca niște spori cosmici, furnizat altor proto-stele cortegiul lor de praf, destinat ulterior formării planetelor terestre. Când aceste stele de 20 și câteva mase solare explodează, cine poate spune ce devine nucleul lor de fier? Când steaua SN 1987A a explodat, singura supernovă care a putut fi observată „de aproape”, în norul Magellan, o galaxie foarte apropiată de a noastră, obiectul rezidual, asemănător a două inele de fum, a pus fizicienii cosmici în cea mai mare încurcătură. Astfel, o supernovă care explodează poate trimite în spațiu... orice, inclusiv fragmente de fier de dimensiuni mari. Unul dintre acestea ar fi putut foarte bine, după părerea mea, constitui actualul nucleu metalic al Pământului.
Care este valoarea câmpului magnetic care dominează în centrul unei stele masive? Este probabil important, în măsura în care pulsarul este considerat un nucleu de stea masivă dezgolit. Devenind stele neutron, aceste obiecte se rotesc rapid asupra lor însele. Ele emit unde electromagnetice. De ce? Pentru că un dipol magnetic rotitor radiază. Dacă nucleul de fier al stelei masive nu s-a transformat în stea neutron, ar fi putut să se spargă în numeroase fragmente. Este aceasta originea meteoritelor ferroase? Nucleul dens al Pământului corespunde unei coliziuni între un Pământ „normal”, ale cărui magme se răceau liniștit și un fragment vagabond de nucleu de stea masivă? În aceste condiții, câmpul magnetic terestru nu ar corespunde pur și simplu momentului magnetic al bucății de fier înghițite de tânărul Pământ? Nimic nu ar impune ca acest moment magnetic să coincidă cu axa de rotație a Pământului, dar putem presupune că, interacționând cu magma, cei doi rotații ar fi tendința să se alinieze.
Totul acesta face multe „dacă” și grâul de măcinat pentru planetologi. Ceea ce putem imagina apoi este că sistemul solar ar fi fost vizitat de timp în timp de fragmente de fier, deșeuri ale nucleului unei stele masive care a explodat. Aceste fragmente ar putea avea un moment magnetic suficient de puternic pentru a provoca, în timpul trecerii, o rotație a polilor magnetici ai Pământului, chiar dacă efectele de mară legate de masa relativ mică a acestor obiecte ar produce un efect neglijabil asupra planetei, în afară de această puternică alterare a geometriei magnetice.
Aceasta este ceea ce îmi amintește filmul care arată erupția solară provocată de atingerea unei minuscule comete: un scenariu în care efectul electromagnetic domină față de