La petite histoire des taches solaires

Collaboration spéciale de Paul Charbonneau Département de physique, Université de Montréal (Première partie)

En raison de la proximité du Soleil, on pourrait croire que les astronomes ont percé la plupart de ses secrets. Ce n'est pourtant pas le cas. Chaque nouvel instrument pointé vers notre étoile soulève d'autres questions.

En 1609, Galilée met au point un télescope astronomique. Au cours des trois années qui suivent, cet appareil fantastique révèle la présence de nombreuses taches sombres sur la surface de l'astre solaire, ce qui est contraire à la doctrine de l'époque qui le disait immaculé.

Des taches en mouvement

Image que Galilée a dessiné (taches solaires) le 23 juin 1612

Galilée a dessiné ces taches solaires le 23 juin 1612. On note la démarcation très nette entre ombre et pénombre, et entre pénombre et atmosphère.

À la même époque, les observations du jeune Johann Fabricius vont encore plus loin. Il croit que le déplacement des taches sur la surface du Soleil, observé d'une journée à l'autre, s'explique par le fait que le Soleil tourne sur lui-même. D'autres soutiennent que les taches ne sont que l'ombre de planètes orbitant près du Soleil, mais cet argument est rapidement réfuté par Galilée grâce à ses analyses de la variation de leurs formes. Si elles étaient l'ombre de planètes, elles auraient dû avoir une forme circulaire presque parfaite. Or, il démontre qu'elles ont des formes irrégulières variables.

Christoph Scheiner, un autre contemporain de Galilée, prouve que le mouvement de rotation axiale du Soleil proposé par Fabricius et Galilée s'effectue sur un axe légèrement incliné par rapport à l'axe de l'orbite terrestre. Quant à la cause des taches, elle reste un mystère. Comme les taches changent de forme et apparaissent de façon imprévisible, Galilée pense qu'elles sont peut-être un type de nuage dans l'atmosphère solaire.

Les spéculations vont bon train pendant près de trois siècles : les taches sont parfois décrites comme des montagnes sombres perçant l'atmosphère, où encore comme des orifices dans l'atmosphère lumineuse du Soleil à travers desquels on peut apercevoir sa surface sombre et froide (et qui serait habitée, selon certains astronomes influents, dont William Herschell).

Ces taches solaires sont treize fois plus grandes que la surface de la Terre. (Source : SOHO)

Des observations controversées

Image d'un dessin de l'astronome Christoph Scheiner

Dessin de l'astronome Christoph Scheiner qui illustre les trajectoires de deux grosses taches solaires traversant le disque à six mois d'intervalle.

Les observations de Galilée, Fabricius et Scheiner contredisent les dogmes de la physique aristotélicienne, populaire à l'époque, qui est basée sur le mouvement circulaire parfait et l'immuabilité des astres.

D'abord simples curiosités astronomiques, les taches solaires se retrouvent rapidement au coeur d'un débat sur la structure de l'Univers. Les nouvelles théories défient la doctrine géocentrique (où l'Univers tourne autour de la Terre) au profit de la cosmologie héliocentrique (selon laquelle les planètes tournent autour du Soleil) qui avait été introduite par les Grecs de l'Antiquité et que Copernic avait ranimée au milieu du XVIe siècle.

Pour lire la suite