Oui le Soleil a une atmosphère.
Disclaimer : Je ne suis pas sûr que vous l’ayez voulu, mais votre question implique que le Soleil est une planète. C’est, bien sûr, une étoile et non une planète. Je voulais juste que ce soit clair.
Qu’est-ce qu’une atmosphère ?
Lorsque vous demandez si le Soleil a une atmosphère, vous posez en fait une question délicate. Qu’est-ce que vous entendez par atmosphère ? Comment définissez-vous la limite du Soleil, au-dessus de laquelle tout est considéré comme une atmosphère ? C’est assez facile pour les planètes comme la Terre, car elles ont une belle surface solide. Mais le Soleil est une boule géante de plasma chauffée à des milliers de degrés. Il n’y a pas de division facile ou claire entre la « surface » et l' »atmosphère ». Toute discussion sur l’atmosphère du Soleil implique de définir ce que nous entendons par surface du Soleil.
Profondeur optique
Cela étant dit, les astronomes ont trouvé des moyens (arbitraires) de définir la surface du Soleil. Une métrique courante consiste à utiliser la profondeur optique. La profondeur optique est un nombre sans unité qui définit la capacité d’une personne à « voir » à travers un gaz (ou un plasma). Une profondeur optique de 1 ou plus signifie que le gaz est opaque et ne peut être vu à travers. Une profondeur optique inférieure à 1 signifie que le gaz est transparent et qu’on peut le voir à travers.
Cependant, lorsque vous avez quelque chose le Soleil ou même du brouillard, la profondeur optique varie avec la distance à laquelle vous regardez dans cet objet. Je vais parler du brouillard puisque c’est familier, mais la même idée s’applique à l’atmosphère du Soleil. Disons que vous vous trouvez dans une forêt et qu’il y a beaucoup de brouillard. Il y a un arbre à 1 mètre de vous que vous pouvez voir. Vous pourriez mesurer votre profondeur optique, $\tau$, du brouillard entre vous et l’arbre et trouver que $\tau$ = 0,15$. Puisque $\tau$ est inférieur à un, cela implique que vous pouvez voir l’arbre, mais la valeur de $\tau$ implique également la façon dont vous pouvez le voir. Si $\tau = 0$, il n’y a rien entre vous et l’arbre qui puisse vous empêcher de le voir. Disons qu’il y a un autre arbre à 5 mètres de distance. Il y a maintenant plus de brouillard entre vous et l’arbre et bien que vous puissiez toujours le voir, il est plus difficile de le voir. La profondeur optique du brouillard entre vous et l’arbre situé à 5 mètres pourrait être de $\tau = 0,75$. Elle est toujours inférieure à un, ce qui implique que l’arbre est visible, mais comme il y a plus de brouillard entre vous et l’arbre, la profondeur optique est plus élevée. Enfin, il peut y avoir un arbre à 10 mètres avec tellement de brouillard entre vous et l’arbre que la profondeur optique est de $\tau = 1,5$. Vous ne pouvez pas voir cet arbre parce qu’il y a trop de brouillard sur votre chemin. J’espère que vous comprenez maintenant que tout ce qui se trouve à une distance où $\tau > 1$ n’est pas visible pour vous. Cela définit effectivement une « surface » autour de vous précisément lorsque $\tau = 1$. Tout ce qui est au-delà de ce point n’est pas visible et tout ce qui est plus proche est visible.
Si vous parlez du Soleil, vous pouvez regarder le Soleil, mais vous ne verrez que la lumière qui provient d’un point où $\tau < 1$. D’innombrables photons rebondissent à l’intérieur du Soleil, mais vous ne pouvez pas les voir car ils se trouvent dans une partie opaque du Soleil. Les astronomes utilisent la profondeur optique comme une métrique pour définir la « surface » du Soleil.
N’oubliez pas que la description ci-dessus est très simplifiée, presque au point d’être fausse. La profondeur optique est une métrique utile pour définir une surface, mais elle n’implique pas qu’il y ait un rayon exact pour la surface ou même que la surface soit constante pour chaque longueur d’onde. Il y a beaucoup d’autres facteurs qui rendent la situation beaucoup plus compliquée que ce que je décris ici. J’espère que vous comprenez l’idée générale cependant.
L’atmosphère du Soleil
Pour le Soleil, l’atmosphère serait tout ce qui se trouve au-dessus de la surface. Nominalement, la surface est définie comme le point où le $\tau = 2/3$ (malgré ce que j’ai dit plus haut, et pour des raisons que je ne développerai pas ici). L’atmosphère au-dessus de cette surface est compliquée et difficile à étudier. L’atmosphère, juste au-dessus de la surface, est violente, turbulente, remplie d’éruptions et de champs magnétiques, et extrêmement chaude. Voici quelques images de cette région de l’atmosphère.
Gauche : Image de la couronne pendant une éclipse solaire. A droite : Image de la couronne provenant de SOHO. Un masque occultant a été placé sur le Soleil.
L’atmosphère du Soleil s’étend bien au-delà cependant. En fait, la Terre se déplace actuellement à travers l’atmosphère du Soleil. Elle est très ténue à proximité de la Terre, mais elle existe toujours. L’atmosphère du Soleil qui frappe notre planète est à l’origine des aurores. Au-delà des parties inférieures, l’atmosphère est généralement appelée le vent solaire. Ce vent solaire s’étend en fait très loin, au-delà même de Pluton. La distance exacte est difficile à définir, mais selon les estimations, l’atmosphère de notre Soleil s’étend jusqu’à environ $\sim230\:\mathrm{AU}$. C’est à ce moment-là que se produit le choc d’arc, où l’atmosphère de notre Soleil se heurte au milieu interstellaire qui nous entoure.
L’atmosphère de notre propre Soleil est difficile à étudier à grande échelle puisque nous sommes à l’intérieur, mais nous avons pu observer ce choc d’arc autour d’autres étoiles, comme indiqué ci-dessous.
Choc d’arc deLL Orionis dans la nébuleuse d’Orion. L’atmosphère de l’étoile entre en collision avec le flux de la nébuleuse. Hubble, 1995