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Le vent solaire est un flux continu de particules chargées s'échappant du Soleil. Il comporte deux composantes principales : les protons (noyaux d'hydrogène) et les particules alpha (noyaux d'hélium, quatre fois plus lourds). Si les particules ne faisaient que se heurter, les particules alpha lourdes devraient se refroidir en cédant de l'énergie aux protons légers, et au final toutes auraient la même température. Mais les mesures montrent un tableau différent.

Le satellite Wind, lancé en 1994, a enregistré pendant trois décennies la composition et la température du vent solaire. Les scientifiques ont réparti toutes les mesures selon la vitesse du flux : vent lent (jusqu'à 400 km/s), vent rapide (plus de 500 km/s) et vent intermédiaire. Dans le vent lent, où les collisions entre particules sont fréquentes, les températures des protons et des particules alpha sont effectivement presque égales — comme l'eau dans une bouilloire bien mélangée. Dans le vent rapide, où les particules sont raréfiées et se heurtent rarement, les particules alpha se révèlent quatre fois plus chaudes que les protons. Comme dans une foule de coureurs, les athlètes lourds conservent plus d'énergie parce qu'ils sont moins bousculés.

La surprise clé réside dans la dépendance au cycle solaire. Pendant le minimum d'activité, le Soleil émet davantage de vent rapide provenant des trous coronaux polaires (régions à lignes de champ magnétique ouvertes). Au maximum, le vent lent et dense prédomine. Ainsi, le rapport des températures varie d'un cycle à l'autre. Cela signifie que le chauffage des particules à l'orbite terrestre n'est pas déterminé uniquement par les collisions locales, mais aussi par la région du Soleil d'où provient ce flux.

Le vent solaire est comme un fleuve qui tantôt s'étale en un courant lent et dense, tantôt jaillit en un jet rapide depuis les sommets des montagnes. Et la température de l'eau de ce fleuve ne dépend pas seulement de la façon dont les molécules se frottent les unes aux autres, mais aussi de la hauteur d'où vient l'eau et du lit qu'elle a suivi. Trente ans d'observations de Wind ont permis de voir comment ce flux cosmique change de caractère au rythme de la respiration du Soleil.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2608.10819v1

The influence of collisional age $$(A_c)$$ on the alpha-to-proton temperature ratio $$(T_\alpha/T_p)$$ has been explored in the past. However, the modulation of this ratio with respect to the solar cycle has remained unexplored so far. We show solar-cycle modulation of $$T_\alpha/T_p$$ and $$A_c$$ using nearly three decades of in-situ observations from Wind spacecraft across distinct solar wind speed regimes and solar activity phases. Our results reveal that in the slow solar wind with velocity $$<400$$ km s$$^{-1}$$, where $$A_c$$ happens to be typically $$>1$$, the ratio $$T_\alpha/T_p$$ stays close to unity. This suggests frequent Coulomb collisions efficiently iron out temperature differences. In contrast, the fast wind with velocity $$>500$$ km s$$^{-1}$$, where $$A_c$$ happens to be typically $$<1$$, mass-proportional heating is most pronounced, with $$T_\alpha/T_p$$ often exceeding 4. The intermediate speed regime ($$400$$-$$500$$ km s$$^{-1}$$) represents a gradual transition between the slow and fast wind populations in terms of their solar-cycle dependence. This behavior reflects the changing dominance of high-speed streams from polar coronal holes during minima to denser slow wind during maxima. These results suggest that mass-proportional ion heating at 1 AU is not solely governed by local collisional physics but is significantly modulated by the solar cycle dependent variations in the solar wind sources.