Voir la source de Cycle solaire

{{redirect| Cycle de Suess| homonymie=Suess}}
{{Voir homonymes|Cycle solaire (homonymie)}}
{{Mettre à jour|date=avril 2020}}
[[Fichier:Solar-cycle-data.png|vignette|Courbe de 3 cycles solaires.]]
Un '''cycle solaire''' est une période pendant laquelle l'activité du [[Soleil]] varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée précédente. Cette [[activité solaire]] se caractérise par l'intensité du [[Champ magnétique stellaire|champ magnétique]] du Soleil et par le nombre de taches à sa surface.

== Histoire ==
Vue de la [[Terre]], l'influence du Soleil varie principalement selon une période journalière et annuelle. Dans l'absolu, l'activité est réglée par un {{Lien|trad=List of solar cycles|fr=Liste des cycles solaires|texte=cycle solaire|lang=en}} d'une période moyenne de {{unité|11,2 ans}} – d'un maximum au suivant – mais la durée peut varier entre {{unité|8 et 15 ans}}. L'amplitude des maxima peut varier du simple au triple. Le cycle de {{nobr|11 ans}} a été déterminé pour la première fois par l'[[astronome]] amateur [[Allemagne|allemand]] [[Heinrich Schwabe]] vers [[1843]].

En [[1849]], l'astronome suisse [[Johann Rudolf Wolf]] ([[1816]]-[[1893]]) établit une méthode de calcul de l'activité solaire fondée sur le nombre de taches. Les cycles de Schwabe sont numérotés à partir du maximum de [[1761]] (voir tableau).

Le cycle 24 a commencé en 2008 et s'est terminé début 2020 comme le suggère l'inversion du champ magnétique solaire rapportée par une équipe indienne<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Dibyendu|nom1=Nandy|prénom2=Aditi|nom2=Bhatnagar|prénom3=Sanchita|nom3=Pal|titre=Sunspot Cycle 25 is Brewing: Early Signs Herald its Onset|périodique=Research Notes of the AAS|volume=4|numéro=2|date=2020-03-02|issn=2515-5172 |doi=10.3847/2515-5172/ab79a1|lire en ligne=https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ab79a1|consulté le=2020-05-10|pages=30}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|langue=fr|nom1=Mayer|prénom1=Nathalie|titre=Le nouveau cycle d'activité du Soleil a commencé!|url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/soleil-nouveau-cycle-activite-soleil-commence-78864/|site=Futura|consulté le=2020-05-10}}</ref>. Le maximum du cycle 25 est prévu par le [[Space Weather Prediction Center]] pour 2025 et devrait compter {{nobr|115 taches}}<ref>{{Lien web|titre=Solar Cycle Progression {{!}} NOAA / NWS Space Weather Prediction Center|url=https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression|site=www.swpc.noaa.gov|consulté le=2020-05-10}}</ref>.

[[Fichier:Sunspot Numbers.png|vignette|centre|600px|{{nobr|400 ans}} d'observation des taches solaires.]]

{| class="wikitable centre triable"
|+'''Cycles solaires depuis 1755'''<br/>Les nombres maximaux et minimaux de taches sont des nombres de taches solaires listés mensuellement.
|-
! {{numéro}} !! Début !! Fin !! Durée !! Maximum !! Nombre maximal de taches !! Nombre minimal de taches (fin du cycle) !! Nombre de jours sans taches !! Commentaires
|-
| [[Cycle solaire 1|1]] || {{date|août 1755|en astronomie}} || {{date|mars 1766|en astronomie}} || 11,3 ||  {{date|juin 1761}} || 86,5 || 11,2 ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 2|2]] || 1766 || 1775 || 9 || [[1770]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 3|3]] || 1775 || 1784 || 9 || [[1778]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 4|4]] || 1784 || 1798 || 14 || [[1788]] ||  ||  ||  || Peut-être en réalité deux cycles, dont un qui aurait donc duré moins de {{nobr|8 ans}}.
|-
| [[Cycle solaire 5|5]] || 1798 || 1810 || 12 || [[1804]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 6|6]] || 1810 || 1823 || 13 || [[1816]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 7|7]] || 1823 || 1833 || 10 || [[1828]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 8|8]] || 1833 || 1843 || 10 || [[1838]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 9|9]] || 1843 || 1855 || 12 || [[1848]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 10|10]] || 1855 || 1867 || 12 || [[1860]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 11|11]] || 1867 || 1878 || 11 || [[1872]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 12|12]] || 1878 || 1890 || 12 || [[1884]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 13|13]] || 1890 || 1902 || 12 || [[1894]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 14|14]] || 1902 || 1913 || 11 || {{date|février 1906}} || 64,2 ||  ||  || Cycle de faible activité.
|-
| [[Cycle solaire 15|15]] || [[1913]] || 1923 || 10 || [[1917]] ||  ||  ||  || Début du [[maximum moderne]].
|-
| [[Cycle solaire 16|16]] || 1923 || 1933 || 10 || [[1928]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 17|17]] || 1933 || 1944 || 11 || [[1939]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 18|18]] || 1944 || 1954 || 10 || [[1947]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 19|19]] || 1954 || 1964 || 10 || [[1958]] || ~190 ||  ||  || Maximum du [[maximum moderne]].
|-
| [[Cycle solaire 20|20]] || 1964 || 1976 || 12 || [[1968]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 21|21]] || 1976 || 1986 || 10 || [[1981]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 22|22]] || 1986 || mai 1996 || 10 || [[1991]] ||  ||  ||  ||
|-
| [[Cycle solaire 23|23]] || {{date|mai 1996|en astronomie}} || {{date|4 janvier 2008|en astronomie}} || 11,6 || {{date|mars 2000}} || 120,8<ref>Nombre mensuel moyenné sur une période de {{nobr|12 mois}}.</ref> || || Minimum mensuel moyenné : 1,7. || Possiblement le dernier cycle du [[maximum moderne]].
|-
| [[Cycle solaire 24|24]] || {{date|4 janvier 2008|en astronomie}} || {{date|décembre 2019|en astronomie}}<ref name=Futura>{{Lien web |auteur=Rémy Decourt |titre=Le Soleil a débuté son 25e cycle d'activité, annonce la Nasa : qu'est-ce que cela signifie ? |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/soleil-soleil-debute-son-25e-cycle-activite-annonce-nasa-quest-ce-cela-signifie-78864/ |site=[[Futura (portail web)|Futura]] |date=2020-09-16 |consulté le=2020-09-16}}</ref> ||  || [[2011]] ({{1er|pic}}) <br/> début [[2014]] ({{2nd}} pic) || 99 <br/> 101 ||  ||  || Cycle de faible activité.
|-
| [[Cycle solaire 25|25]] || {{date|décembre 2019|en astronomie}}<ref name=Futura/> || Prévu vers 2031 ||  || Prévu vers {{date|juillet 2025}} || Prévu à 115 +/- 10 ||  ||  ||
|}

En liaison avec le cycle de {{nobr|11 ans}}, existe un cycle de {{nobr|22 ans}} qui concerne le champ magnétique solaire. En effet, les polarités de ce dernier s'inversent à chaque nouveau cycle de {{nobr|11 ans}}. Un cycle de {{nobr|179 ans}} peut être également mis en évidence en relation avec le cycle des planètes géantes gazeuses Jupiter et Saturne. Une théorie développée par Nelson (1951)<ref>Nelson, J. H., Shortwave Radio Propagation Correlation with Planetary Positions, RCA Review, Princeton, NJ, March 1951.</ref>, Takahashi (1967)<ref>Takahashi, K., On the relation between the solar activity cycle and the solar tidal force induced by the planets, Solar Physics, 3, 598-602, 1967.</ref>, Bigg (1967)<ref>Bigg, E. K., Influence of the planet Mercury on sunspots, The Astronomical Journal, 72, 4, 463-466, 1967.</ref>, Wood (1968)<ref>{{Google Livres|Yg_rygAACAAJ|Long range solar flare prediction: long range prediction of the solar cycle based on planetary effects}} K.D. Wood, Denver Research Institute, 1968 - 23 pages</ref>, Blizard (1969)<ref>Blizard J. B., Long range solar flare prediction, NASA Report, CR-61316, 1969. </ref>, Ambroz (1971)<ref>Ambroz, P., Planetary influences on the large-scale distribution of solar activity, Solar Physics, 19, 482-482, 1971. </ref>, Grandpierre (1996)<ref>Grandpierre, A., On the origin of solar cycle periodicity, Astrophysics and Space Science, 243, 393-400, 1996.</ref> et Hung (2007) donne pour raison de ce cycle les « marées » solaires provoquées par les [[planète]]s du [[Système solaire]], principalement [[Vénus (planète)|Vénus]], [[Terre]], [[Mercure (planète)|Mercure]], [[Mars (planète)|Mars]], [[Jupiter (planète)|Jupiter]] et [[Saturne (planète)|Saturne]]. Ching-Cheh Hung, de la [[NASA]], a mis en évidence une relation entre la position des planètes « productrices de marées » (''tide-producing planets''), Mercure, Vénus, Terre et Jupiter, et {{unité|25 [[Éruption solaire|tempêtes solaires]]}} parmi les 38 plus importantes de l'histoire (la probabilité qu'une telle association soit due au hasard serait de 0,039 %). Hung a également isolé un cycle de {{nobr|11 ans}} décrit par le groupe Vénus-Terre-Jupiter correspondant au cycle des taches solaires<ref> CC Hung (2007) [http://www.warwickhughes.com/agri/Apparent%20Relations%20between%20Solar%20Activity%20and%20Solar%20Tides%20Ching-Cheh%20Hung.pdf Apparent relations between solar activity and solar tides caused by the planets] NASA Report, TM-214817, 2007</ref>.

Wolf a également remarqué un cycle de variation des maxima d'une période de {{nobr|90 ans}}.

Pendant les années d'activité maximale, on constate une augmentation :
* du nombre de taches solaires et des [[sursaut solaire|sursauts solaires]] ;
* du rayonnement corpusculaire ;
* du rayonnement électromagnétique.

L'observation régulière de l'activité du Soleil, via les taches solaires, remonte au {{s-|xvii}}. Cette activité est aussi enregistrée dans les [[cerne (botanique)|cernes]] des arbres par leur concentration initiale en [[carbone 14]] (directement liée à l'intensité des [[rayonnement cosmique|rayons cosmiques]]), que l'on peut connaître à partir de leur concentration actuelle quand les cernes sont datés précisément. En 2020, une étude de ce type reconstitue l'histoire de la concentration de {{14}}C dans l'air sur toute la période 969–1933<ref>{{article|langue=en|titre=Eleven-year solar cycles over the last millennium revealed by radiocarbon in tree rings|auteur1=Nicolas Brehm|auteur2=Alex Bayliss|auteur3=Marcus Christl|auteur4=Hans-Arno Synal|auteur5=Florian Adolphi|et al.=oui|périodique=[[Nature Geoscience]]|volume=14|pages=10-15|date=janvier 2021|doi=10.1038/s41561-020-00674-0}}.</ref>. L'étude confirme la présence du cycle de Schwabe depuis 969, ainsi que l'[[Pic de carbone 14 de 993-994|évènement particulièrement énergétique de 993]]. Deux évènements similaires non signalés auparavant apparaissent aussi : en 1052 et en 1279.

== Les taches solaires ==
{{article détaillé|Tache solaire}}
[[Fichier:Vectb.jpg|400px|vignette|Le [[champ magnétique]] au niveau d'un groupe de taches froides de la [[photosphère]] solaire (intensité exprimée en gauss). Les niveaux de couleur décrivent la composante du champ magnétique le long de la ligne de visée. Les traits blancs illustrent la composante du champ perpendiculaire à la ligne de visée. Image obtenue à partir d'observations du [[télescope]] solaire THEMIS<ref>[http://www.themis.iac.es/ Page officielle du télescope THEMIS]</ref> et traitée par BASS 2000<ref>[http://bass2000.bagn.obs-mip.fr/ Page officielle de la base de données solaires BASS 2000]</ref>.]]

Il y a deux mille ans, les astronomes grecs et chinois parlaient dans leurs écrits de taches sombres sur le Soleil dont la forme et l'emplacement changeaient. En avril 1612, [[Galilée (savant)|Galilée]] fut le premier à les observer en détail à l'aide d'une [[lunette astronomique]]. Par la suite, l'[[Observatoire astronomique|observatoire]] de [[Zurich]] en poursuivit l'observation.

Elles apparaissent dans la photosphère comme une zone sombre (l'ombre) entourée d'une région plus claire (la pénombre), sont plus froides que la photosphère ambiante ({{unité|4500 K}} contre environ {{unité|5800 K}} pour la [[photosphère]]), et sont dues au refroidissement consécutif à l'inhibition de la convection de surface par l'augmentation locale du champ magnétique. Leur plus grande dimension peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de [[kilomètre]]s.

Les taches apparaissent souvent en groupe, et sont souvent accompagnées d'autres taches de polarité magnétique opposée (groupe de taches bipolaire). Au début du cycle solaire, les taches apparaissent de préférence à haute latitude dans les deux hémisphères (vers 40[[degré (angle)|°]] ; de plus, les premières taches d'un groupe sont en général de même polarité. Tout au long du cycle, les taches vont se rapprocher de l'équateur jusqu'au début du cycle suivant ; à ce moment-là, la polarité des taches devant changer. En étudiant les mouvements de ces taches solaires, les astronomes ont pu conclure que les régions équatoriales du Soleil tournaient plus vite que ses zones polaires, avant de l'être par d'autres moyens plus modernes, comme l'[[effet Doppler|effet Doppler-Fizeau]].

Les taches solaires sont plus sombres et plus froides que la surface du soleil et diminuent donc l'intensité de la radiation solaire. Mais elles s'accompagnent de points lumineux qui augmentent l'intensité de la radiation solaire. C'est l'effet des points lumineux qui l'emporte, de sorte que la radiation solaire est plus élevée lors des périodes de fortes activités solaire<ref>{{Lien web|langue=en|nom1=Cahalan|prénom1=John Weier, Robert|titre=Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) Fact Sheet : Feature Articles|url=http://earthobservatory.nasa.gov/Features/SORCE/sorce_03.php|site=earthobservatory.nasa.gov|date=2003-01-21|consulté le=2016-11-30}}</ref> (radiation supérieure à la normale d'un facteur de 0,1 % environ).

L'observation des taches solaires est facile et permet de constater la rotation du Soleil sur lui-même en {{nobr|27 jours}}. Les astronomes recommandent de ne jamais regarder directement le Soleil sans lunettes adaptées, en raison des risques élevés de brûlure de la rétine. Un système simple d'observation indirect consiste par exemple à projeter l'image du Soleil sur une feuille de papier à l'aide de jumelles.

== Le nombre de Wolf ou ''Sunspot Number'' ==
{{article détaillé|Nombre de Wolf}}
La formule suivante permet de quantifier l'activité solaire, notée {{mvar|R}}, en fonction du nombre de taches {{mvar|t}},
du nombre de groupes de taches {{mvar|g}}, et d'un coefficient {{mvar|k}} corrigeant le résultat en fonction des moyens d'observation (observateur, instrument{{etc.}}) :
{{retrait|1=<math>R=k\,(t+10\,g)</math>.}}

Lors du cycle 19, le nombre de Wolf a atteint 190 tandis qu'il n'a pas dépassé 70 lors du cycle 14. Malgré son imprécision, le nombre de Wolf a l'intérêt d'exister depuis {{nobr|250 ans}} tandis que l'observation scientifique avec des moyens modernes n'a que quelques cycles dans ses bases de données.

== La mesure du flux radioélectrique solaire ==
La [[radioastronomie]] est née avec le [[radar]], en [[1942]] pendant la [[Seconde Guerre mondiale]]. Les ondes radioélectriques émises par le Soleil proviennent de la [[chromosphère]], là où la matière est entièrement ionisée ([[Physique des plasmas|plasma]]) et de la [[couronne solaire|couronne]]. La [[fréquence]] de l'onde émise dépend de ''n{{ind|e}}'', le nombre d'ions par [[mètre cube]].

Les perturbations solaires ([[éruption solaire|éruption]], [[sursaut solaire|sursauts]]) font varier le [[spectre électromagnétique|spectre]] des émissions radio.

La mesure de l'amplitude du [[rayonnement solaire]] sur {{unité|2800|MHz}} (en W/Hz m{{2}}) donne un indice d'activité solaire plus fiable que le nombre de Wolf. Des mesures sont aussi effectuées sur d'autres fréquences ({{unité|245|MHz}}, {{unité|410|MHz}}... {{unité|15.4|GHz}}).

L'étude de l'activité solaire permet de comprendre les phénomènes de propagation des ondes et de prévoir d'éventuelles perturbations des communications radioélectriques sur Terre.

== Origine ==
L'origine du cycle solaire, de sa quasi périodicité comme de ses fluctuations, est généralement attribuée au fonctionnement interne de la [[dynamo solaire]]<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=Sean |nom=Bailly |titre=L’origine du cycle solaire enfin comprise |url=https://www.pourlascience.fr/sd/astrophysique/l-origine-du-cycle-solaire-enfin-comprise-12662.php |site=Pourlascience.fr |consulté le=2023-04-19}}</ref>, mais sans qu'une théorie fiable soit aujourd'hui établie. L'influence de facteurs externes comme les [[force de marée|forces de marée]] (dues surtout à [[Jupiter (planète)|Jupiter]], [[Vénus (planète)|Vénus]] et la Terre) a été invoquée par certains chercheurs dès 1918<ref>{{article| titre=Sur la période des maxima d’activité solaire| auteur=Jean Malburet| périodique=[[Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences|Comptes Rendus Géoscience]]| volume=351| numéro=4| date=avril-mai 2019| pages=351-354| doi=10.1016/j.crte.2019.04.001}}, reproduction d'un pli cacheté de 1918.</ref>, et l'est encore aujourd'hui<ref>{{article| langue=en| titre=Problems in Modeling and Forecasting Climate Change: CMIP5 General Circulation Models versus a Semi-Empirical Model Based on Natural Oscillations| auteur=N. Scafetta| périodique=International Journal of Heat and Technology| volume=34| numéro=2 (numéro spécial)| année=2016| pages=S435-S442| doi=10.18280/ijht.34S235}}.</ref>.

== Conséquences ==
{{article détaillé|Météorologie de l'espace}}
Les variations de l'activité solaire se traduisent par des fluctuations de la [[Propagation des ondes radio|propagation]] des [[Onde radio|ondes radio]]. La gamme de fréquences la plus touchée couvre les ondes dites ''décamétriques'' ou [[ondes courtes]] qui se propagent à longue distance grâce à l'[[ionosphère]]. Pendant les orages magnétiques, la très forte ionisation des couches hautes de l'atmosphère peut perturber voire interrompre les communications avec les [[satellite artificiel|satellites]]. Cela peut avoir des conséquences graves pour les [[télécommunications]], la navigation et le [[Global positioning system|positionnement géographique]].

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets|commons=Category:Solar cycles}}

=== Bibliographie ===
* [https://arxiv.org/abs/1906.06780 Hazra et Nandy 2019]
* {{article| langue=en| titre=The Solar Clock| auteur1=C. T. Russell| auteur2=L. K. Jian| auteur3=J. G. Luhmann| périodique={{lien|Reviews of Geophysics}}| volume=57| numéro=4| date=décembre 2019|
pages=1129-1145| doi=https://doi.org/10.1029/2019RG000645}}

=== Articles connexes ===
* [[Changements climatiques]]
* [[Dynamo solaire]]
* [[Météorologie solaire]]
* [[Minimum de Maunder]]
* [[Minimum solaire]]

=== Liens externes ===
* {{fr}} [http://system.solaire.free.fr/soleilactivite.htm Activités solaires] sur system.solaire.free.fr
* [https://www.spaceweatherlive.com/fr/activite-solaire.html Page sur l'activité solaire] sur le site SpaceWeatherLive.com
{{Liens}}

{{Palette|Soleil|Étoile}}
{{Portail|astronomie|climat}}

[[Catégorie:Cycle solaire| ]]