La question de savoir pourquoi l’espace de notre système solaire demeure froid malgré la proximité du Soleil peut sembler intrigante, voire paradoxale. Cette interrogation, en apparence simple, ouvre en réalité la porte à une fascinante exploration des mécanismes de transfert de chaleur dans l’univers. Explications.
En premier lieu, notez que l’espace possède une froideur extrême, avec une température de fond moyenne de −270,45°C. En contraste, le Soleil se révèle être une source de chaleur étonnante. Son noyau affiche des températures dépassant les 15 millions de °C, tandis que la surface, appelée photosphère, atteint environ 5 500 °C. Plus étonnant encore, la couronne solaire, située bien au-delà de la photosphère, présente des températures allant jusqu’à 3,5 millions de °C.
Mais alors, pourquoi l’espace de notre système solaire n’est-il pas chaud compte tenu de ces températures extrêmes générées par le Soleil ?
La confusion découle souvent de l’idée intuitive que le Soleil fonctionne comme un feu traditionnel, chauffant directement les objets dans son voisinage. Cependant, le processus est différent dans l’espace. L’apparent paradoxe entre la chaleur du Soleil et la froideur de l’espace s’explique ainsi par la manière dont la chaleur se propage.
Une interaction avec l’atmosphère
La chaleur que nous ressentons sur Terre résulte du rayonnement solaire émis par le Soleil qui comprend diverses longueurs d’onde à travers le spectre électromagnétique, y compris la lumière visible. Ce rayonnement interagit avec les particules présentes sur Terre.
Autrement dit, la chaleur que nous ressentons à la surface de notre planète provient principalement de l’interaction des photons émis par le Soleil avec les particules présentes dans notre atmosphère.
Dans le détail, l’interaction des photons du Soleil avec les particules dans l’atmosphère entraîne une absorption d’énergie par ces dernières. L’énergie absorbée les excite, ce qui signifie qu’elles commencent à vibrer ou à se déplacer plus rapidement. Cette agitation moléculaire accrue se traduit alors par un accroissement de la température, provoquant ainsi le réchauffement de l’atmosphère. De même, lorsque cette énergie atteint la surface terrestre, elle est absorbée, conduisant à l’excitation des particules à la surface et à l’échauffement de la terre.
Dans le vide quasi complet de l’espace, il y a cependant très peu de particules avec lesquelles le rayonnement solaire peut interagir. Par conséquent, il n’y a pas suffisamment de matière pour être chauffée directement par rayonnement, ce qui crée ainsi l’impression de froideur dans l’espace.
Cela ne signifie pas pour autant que l’espace est dépourvu de température. Un objet, comme une sonde spatiale, se trouvant sur le chemin du rayonnement solaire peut en effet être chauffé. Les boucliers de la sonde solaire Parker de la NASA, qui maintiennent sa charge utile à température ambiante, doivent notamment faire face à des températures de 1 400 °C lorsqu’ils s’approchent du Soleil.
En outre, il est essentiel de comprendre que l’énergie du Soleil se propage principalement sous forme de rayonnement électromagnétique, notamment dans l’infrarouge, le visible et l’ultraviolet. Contrairement à la conduction ou à la convection, qui nécessitent un support matériel pour transférer la chaleur, le rayonnement peut voyager dans le vide spatial sans besoin de matière. Cependant, ce rayonnement n’échauffe pas directement le vide de l’espace ; il ne produit de la chaleur que lorsqu’il entre en contact avec un objet, tel qu’une planète, une sonde, ou une particule. Ce phénomène explique pourquoi, en l’absence d’interaction matérielle dans le vide spatial, la sensation de « froideur » domine malgré la puissance énergétique émise par le Soleil.
