D'où vient l'énergie du soleil ?

Le soleil, nous le voyons tous les jours et nous profitons de l'énergie gratuite qu'il dégage chaque seconde qui passe. Nous nous rendons pourtant compte bien assez vite que nous ne savons pas grand-chose sur lui.

Heureusement, les chercheurs ont passé beaucoup de temps à étudier cette source de chaleur et d'énergie illimitée. Grâce à eux, nous savons, par exemple, d'où vient l'énergie dégagée par le soleil.

SirEnergies vous explique d'où vient cette énergie du soleil qui nous est si chère.

Le soleil : de quoi s'agit-il ?

Le soleil est une étoile de dimension moyenne, une sphère de gaz dont l'hydrogène est la composante principale. Vous vous en doutiez probablement, la température est très élevée sur le soleil. En effet, il y ferait 15 millions de degrés !

Le soleil est l'étoile la plus proche de la Terre, située à 149,6 millions de kilomètres de notre planète. Il s'agit ainsi d'un énorme réacteur nucléaire au sein duquel les noyaux d'hydrogène fusionnent.

Ce phénomène va produire une réaction en chaîne continue qui va, à son tour, produire des noyaux d'hélium et une légère perte de masse. C'est cette dernière qui sera convertie en énergie. Elle se présente sous forme de lumière et de particules appelées neutrinos.

Le soleil est donc une sphère qui est toujours en activité. C'est sa réaction thermonucléaire qui dégage la lumière et le vent solaire dont bénéficie notre planète.

Pourquoi le soleil brille-t-il ?

Le soleil est composé principalement d'hydrogène, un élément atomique dont le noyau se réduit à un proton. Lorsque le nuage de matière stellaire (hydrogène) qui forme le soleil se contracte sous l'effet de l'attraction de la gravitation, il va s'échauffer, créant des réactions nucléaires. C'est de ce phénomène que provient l'énergie du soleil.

La réaction nucléaire, qui est à l'origine de l'énergie solaire, résulte de la fusion de deux protons, usant l'hydrogène comme combustible. Cela va créer ce qu'on appelle un noyau de deutérium.

Il s'agit d'un phénomène qui libère environ 2 millions d'électronvolts. Pour qu'il y ait cette réaction, les protons ou les noyaux d'hydrogène doivent cependant entrer en contact. Or, ce n'est possible qu'à des températures très élevées, au-delà d'un million de degrés (rien que ça !).

L'énergie solaire, un phénomène proche de la radioactivité

L'énergie solaire provient d'un phénomène similaire à la radioactivité. En effet, le noyau de deutérium est composé d'un proton et d'un neutron. Il faut savoir que la transformation d'un proton en neutron n'est possible qu'avec les forces nucléaires qui proviennent de la radioactivité bêta appelée également forces faibles.

Sans cette radioactivité, cette réaction de fusion serait impossible, car les protons se repoussent. Heureusement, chacun des deux protons peut se transformer en un neutron.

Lors de sa transformation, le neutron va émettre une particule que l'on appelle boson W. En général, cette particule est immédiatement réabsorbée, ce qui fait que le neutron va redevenir proton.

Toutefois (et heureusement pour nous), il arrive quand même que le boson W trouve le temps de se désintégrer en un positron et un neutrino, ce qui signifie tout simplement que le neutron ne va plus redevenir proton. Il peut ainsi fusionner avec l'autre proton, ce qui va donner vie à un noyau de deutérium.

La réaction de fusion, à l'origine de noyaux essentiels à la vie

La réaction de fusion du neutron et du proton, appelée primordiale, libère de l'énergie et de la chaleur, mais pas seulement. En effet, elle génère également des neutrons, indispensables à la formation de différents atomes qui nous entourent. Par exemple, les neutrons du deutérium sont à l'origine de la formation des noyaux d'hélium, de ceux du carbone et de l'oxygène.

Le soleil, une source d'énergie inépuisable

L'étincelle qui est à l'origine de ce phénomène qu'est le soleil, c'est-à-dire la fusion de l'hydrogène, est très rare et difficile à réaliser. En effet, rares sont les collisions entre protons qui se terminent par une fusion.

Depuis cette étincelle, le soleil vit à un rythme lent, ce qui fait qu'il consomme sa réserve de protons très lentement. Cela explique le fait qu'il brille depuis si longtemps et qu'il continuera à le faire pendant des milliards d'années.

Chaque seconde, le soleil transforme 4 millions de tonnes de sa masse en énergie radiative. Cette dernière doit encore traverser les différentes couches du soleil (elles font au total 700 000 kilomètres) avant d'arriver à sa surface. La lumière libérée au centre du soleil met au moins 100 000 ans avant d'arriver sur la surface du soleil.

Quand la lumière arrive sur la surface du soleil, les choses évoluent bien plus vite ! En effet, les rayons du soleil mettent seulement 8 minutes et 20 secondes pour arriver sur Terre.

L'exploitation de l'énergie solaire

L'énergie solaire, utilisée par les humains, est directement tirée des rayonnements du soleil. Les chercheurs ont mis au point des techniques qui permettent d'utiliser et de récupérer l'énergie solaire pour la transformer en électricité ou en énergie.

C'est en 1916 que de l'énergie a été produite pour la première fois avec une cellule solaire. C'est Robert Andrews Millikan qui a fait cet exploit, mais l'énergie obtenue était insuffisante.

L'énergie solaire n'a été véritablement exploitée que pendant les années soixante-dix. C'est à cette époque que les panneaux photovoltaïques ont été utilisés pour la première fois dans les maisons.

Aujourd'hui, le rayonnement solaire est une source d'énergie renouvelable utilisée par les particuliers, les industriels, les entreprises et les collectivités.

Le soleil va-t-il s'éteindre un jour ?

Selon les chercheurs, le soleil aurait brillé depuis maintenant 4,5 milliards d'années et (bonne nouvelle !) il devrait briller encore pendant 4 à 6 milliards d'années. De quoi cette extinction peut-elle provenir ? Le soleil ne pourra plus briller quand il aura épuisé son hydrogène.

Le soleil va tout simplement s'effondrer sans la pression des rayonnements qu'il émet, car ce sont ces derniers qui contrecarrent l'effet des forces de gravitation. Les neutrinos traversent toutefois le soleil beaucoup plus rapidement que la lumière (en deux secondes). Le soleil a donc encore de beaux jours devant lui.

Pour aller plus loin, n’hésite pas à lire notre article pour savoir qu’est-ce qui rend l’énergie solaire verte ?