Si le Soleil chauffe la Terre, pourquoi le vide spatial reste-t-il glacial ? Spoiler : ce n’est pas un bug du cosmos

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.

Un vrai paradoxe

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.