Variations du forçage radiatif solaire
Il a fallu attendre la fin des années 70 pour obtenir les premières données précises sur l’irradiance solaire mesurée à partir des satellites. La « constante solaire », introduite par le physicien français Claude Pouillet en 1838, fluctue à court terme et son cycle de 11 ans se caractérise par une variation de l’irradiance totale d’environ 0,1 %. Paradoxalement, l’éclairement augmente avec le nombre de taches solaires : les taches assombrissent le Soleil, mais leur effet est plus que compensé par celui des zones brillantes, les facules, qui leur sont associées.
La compilation des mesures brutes réalisées depuis 1978 par les différents satellites présente des difficultés car les séries ne couvrent pas la totalité des trois derniers cycles. Les travaux récents convergent vers une courbe synthétique montrant que le cycle de onze ans se superpose à une ligne de base évoluant faiblement, probablement à la baisse. Les données des satellites montrent aussi que les variations d’irradiance solaire ne sont pas homogènes sur tout le spectre, avec notamment une plus forte amplitude relative pour les rayons ultra-violets (avec des conséquences importantes sur le chauffage de la stratosphère et sur la formation de l’ozone stratosphérique par des réactions photochimiques).
Pour remonter au-delà des premières mesures par les satellites, il faut étudier d’autres données comme les observations des taches solaires, de la variabilité géomagnétique et des nucléides cosmogéniques. Depuis 20 ans, de nombreux auteurs ont montré que le nombre, et d’autres caractéristiques des taches solaires, peuvent être utilisés pour reconstituer l’irradiance solaire au cours des 3 à 4 derniers siècles. Il est aussi possible de reconstituer l’activité solaire en étudiant l’abondance sur Terre des cosmonucléides. Ces isotopes sont formés par interaction du rayonnement cosmique galactique avec les molécules de l’atmosphère. Les protons du rayonnement primaire étant des particules chargées, la production de cosmonucléides est fortement modulée par l’intensité des champs magnétiques du Soleil et de la Terre. Les géochimistes mesurent l’abondance de ces isotopes dans des archives naturelles comme les glaces polaires (pour le béryllium 10 et le chlore 36), les anneaux d’arbre et les coraux (pour le carbone 14). Le principal enseignement de ces études est que les minima solaires sont nombreux et que le Soleil a passé une partie importante des derniers millénaires en phases calmes (de plusieurs décennies jusqu’au siècle), lorsqu’il présentait une activité magnétique et donc une irradiance plus faible.
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Article paru dans La Lettre du Collège de France n°31, juin 2011
