L’apparition des comètes dans les traditions populaires a toujours été synonyme de prévisions sinistres ou bienheureuses.

La première description connue des comètes remonte au XIIème siècle avant notre ère, et correspond au passage de la comète de Halley.

Lorsqu’une comète s’approche du Soleil et absorbe son rayonnement, son noyau se vaporise en faisant apparaître une tête brillante entourée d’une " chevelure " prolongée d’une double queue dans la direction opposée au Soleil qui peut atteindre plusieurs centaines de millions de kilomètres.

On observe une queue incurvée de couleur rouge et l’autre de couleur bleue quasiment rectiligne.

L'un de ces mécanismes a été identifié au XVIIIème siècle comme " la pression de radiation ".

L'expérience d’Arrhenius montre que les ailes d'un petit moulin, de couleur noire d’un côté et blanche de l’autre, enfermées dans une ampoule de verre placée en plein soleil, se mettent à tourner progressivement.

A plus grande échelle, 3 voiliers (américain, japonais et français) devaient en 1992, cingler vers la lune en utilisant comme force de propulsion la poussée des seuls photons issus de la radiation électromagnétique du Soleil.

Ces caravelles de l’espace auraient dû, cinq siècles après Christophe Colomb, atteindre la Lune un an après leur départ.

Cette application de la pression de radiation appelée aussi photonique, s’exerçant sur des voilures de plusieurs milliers de mètres carrés, devait permettre en dehors de l’aspect médiatique, de tester une nouvelle technique de propulsion en vue de projets ultérieurs plus ambitieux.

Malheureusement, le départ de la course à la Lune a été remis à une date ultérieure, certainement en raison de difficultés financières.

Gageons qu’au prochain rendez vous, le nombre de concurrents alignés sur la ligne de départ et prêts à larguer les amarres sera encore plus important.

D’ores et déjà, en février 1993 l’astronautique de l’ex Union Soviétique s’est distinguée en dépliant avec succès une voilure en forme de parapluie d’environ 20 mètres de diamètre, mais dans un but un peu différent.

Il s'agissait de valider une opération d'éclairage de la Sibérie à l'aide de réflecteurs, qui pourrait, dans le cas d'un train de satellites, donner une luminosité comparable à la pleine lune.

Cette étude peut dans une certaine mesure donner lieu à quelques inquiétudes sur le futur et également à sourire en comparaison de l’annonce des immenses voilures, mais quand on connaît les difficultés rencontrées dans le vide, le déploiement d’une structure même de petite taille est un exploit.

Dans le cas d’une comète, après sublimation de la glace du noyau, les grains de poussières et de gaz de la chevelure sont affectés par la pression de radiation proportionnellement à la surface exposée, ce qui donne lieu généralement à l’observation de deux sortes de queues :

• une queue de plasma dénommée type I, rectiligne et très fine, formée de particules ionisées,
• une queue assez large appelée type II, constituée de poussières chassées par la pression de radiation de la lumière et nettement courbée par la rotation orbitale du noyau.

Biermann montre l’existence d’une émission continue et quasi régulière de particules ionisées en provenance du Soleil que l’on a appelé le " vent solaire ", confirmée en 1959 par les premières sondes interplanétaires soviétiques Luna 2 et Luna 3.

En fait, tout comme Mairan l'avait déjà suggéré en 1821, le physicien norvégien Olaf Kristian Birkeland affirma en 1896 qu’un apport de matière solaire pouvait être réalisé au niveau de l’orbite terrestre et qu'il pouvait donner naissance aux aurores boréales.

La formation de deux queues de nature différente s’explique par le peu de prise offerte par les poussières. A l’inverse, les particules ionisées se trouvent entraînées par un vent solaire animé de vitesses très rapides (250 à 900 km/s) et composé essentiellement d’électrons, de protons et autres particules lourdes, dont la densité peut fluctuer entre 0,1 et 30 particules par cm³.

Ainsi, en s’imposant au milieu comme une vitesse et non comme une force, le vent solaire est pratiquement sans effet sur les particules plus lourdes telles que les poussières. Il les évite et n’entraîne que les particules légères.

Le vent solaire a certainement pour origine les couches profondes du Soleil. Ce problème n’est pas résolu, on constate seulement qu’il doit être accéléré à partir du niveau de la photosphère et qu’il baigne l’ensemble du système solaire bien au-delà de l’orbite de Saturne (environ 10 UA).

A cette limite appelée héliosphère, le comportement de la rencontre du vent solaire avec le milieu interstellaire est sans réponse. On ne sait toujours pas si l'interpénétration est réalisée de façon diffuse ou au travers d'un choc plus ou moins brutal.

En quittant radialement la surface du Soleil, le vent solaire emmène avec lui une partie du champ magnétique en le gelant dans le plasma qui, du fait de la rotation du Soleil et du temps mis pour atteindre la Terre (plusieurs jours), enroule le champ dans une structure spiralée en balayant la Terre à la manière d'un tourniquet d'arrosage.

Le rebouclage des champs magnétiques peu à peu refermé avec l’altitude, provoque une polarité dominante de signe opposé pour chacun des deux hémisphères.

Il se forme une zone neutre qui ondule autour de l’équateur solaire sous la forme d’une "jupe de ballerine" en raison de la répartition irrégulière du vent solaire entre les deux hémisphères.

Cette configuration du champ magnétique fait que la Terre rencontre des secteurs où le champ est tantôt dirigé vers le Soleil, tantôt dirigé à l’opposé.

Dans ces conditions, on observe au niveau de l’orbite terrestre deux régimes de vent solaire d’environ 250 à 350 km/s pour les plus lents, et de 700 à 900 km/s pour les plus rapides.

Si l’origine des vents rapides liés aux régions polaires dépend de la configuration coronale, en revanche, celle des vents les plus lents observés lorsque la Terre traverse la zone neutre lors des changements de secteur est encore mal connue. Elle proviendrait peut être de la couronne équatoriale.

L'étude des pierres extraterrestres comme celles en provenance de la Lune ou de la planète Mars, sont à l'origine d'une foule de renseignements sur les conditions primitives de la formation du Soleil.

Ainsi, on peut estimer que notre Soleil déversait dans sa jeunesse, un vent solaire d'une intensité équivalente à plusieurs milliers de fois celle observée de nos jour.

On remarque que l’inclinaison de 7°15’ du plan équatorial solaire sur l’écliptique amène la Terre à balayer une zone de 14°30’, et que ce balayage favorise l’effet des vents lents de la lame neutre en Juin et Décembre et celui des vents rapides en Mars et Septembre, donc respectivement à des périodes proches des solstices et des équinoxes.

En 1994, la sonde Ulysse, première sonde spatiale a avoir survolé les pôles Nord et Sud, a confirmé l'existence des deux sortes de vents solaires, et montré que la composition chimique des vents rapides est relativement plus riche en éléments tels que l'hydrogène.

Lors de phénomènes éruptifs, les multiples interactions entre le vent solaire et le champ magnétique produisent un phénomène d’onde de choc comparable à l’impact du vent d’une soufflerie sur un obstacle qui donne naissance à une zone de particules chargées ultra chaudes appelée magnétogaine.

La Terre est entourée d’une magnétosphère correspondant aux limites d'influences de son champ magnétique, qui s’étend côté nuit en une longue queue magnétique de plusieurs dizaines de rayons terrestres.

L'ondulation du champ magnétique interplanétaire issue du magnétisme solaire, favorise la connexion entre les lignes de force des champs terrestre et interplanétaire qui fusionnent en créant un point neutre (1) situé sur la magnétopause (frontière intérieure de la magnétosphère).

L'énergie issue de cette fusion propulse violemment les lignes fusionnées loin du point neutre qui se trouvent entraînées par le vent solaire à la fois vers les deux pôles et vers la partie arrière de la Terre.

On assiste alors à l'écoulement du plasma solaire le long du champ de la magnétosphère terrestre.

La carapace magnétique de la Terre fait apparaître deux brèches en forme de cornets situés aux pôles correspondant à la jonction des côtés jour et nuit par lesquels les particules solaires peuvent se précipiter dans l’atmosphère terrestre soit directement, soit après avoir contourné la queue magnétosphérique.

Côté nuit, les particules arrivent dans une région de zone d’ombre où les lignes de force des champs nord et sud se reconnectent à environ 30 rayons terrestres en créant un nouveau point neutre (2).

Tandis qu’une partie est éjectée vers l’espace, l’autre pénètre dans la cavité interne de la magnétosphère jusqu’à ce que le champ géomagnétique les piège en les obligeant à suivre les lignes de force du champ en spiralant et à s’engouffrer dans les cornets sur un ovale dit "auroral".

Au fur et à mesure du transfert de cette énergie vers la magnétosphère, on observe deux phénomènes cosmiques dus à la conversion de l'énergie magnétique en énergie cinétique :

• création d'un point neutre intermédiaire en amont de celui de la queue,
• formation d'un oeuf de plasma surchauffé, le plasmoïde, placé au-delà du point neutre n°2, situé du côté nuit, pouvant mesurer près de 76 rayons terrestres en longueur, 20 en largeur et 12 en hauteur, et qui se trouve littéralement catapulté de la magnétosphère par le débordement d'énergie.

Après cet état d’excitation, les gaz neutres des hautes altitudes retournent au niveau fondamental en émettant un rayonnement de couleur verte due à l’oxygène atomique. C’est le phénomène de l’aurore diffuse.

Quelquefois, les particules solaires sont assez énergétiques pour descendre dans l’atmosphère aux environs de 80 km et impliquer une désexcitation de l’oxygène moléculaire, de l’oxygène atomique et de l’azote moléculaire.

Il se produit une émission de lumière visible donnant les couleurs :

• oxygène atomique : violet,
• oxygène moléculaire : rouge,
• ion azote moléculaire : bleu foncé, pourpre et du bleu émeraude,
• azote moléculaire : bleu et rouge.

Puis quelques heures après, l'orage magnétique s'arrête et la magnétosphère retrouve son état initial.

Pour mémoire, s’il faut quelques jours au vent solaire pour atteindre la Terre, en période éruptive, la durée du voyage de la matière coronale est de 2 jours, tandis que les protons et les ondes électromagnétiques mettent respectivement quelques dizaines de minutes (à 1/10 de la vitesse de la lumière) et 8 minutes (à la vitesse de la lumière).