Le soleil est en train d’atteindre le pic de son cycle d’activité de 11 ans et voilà l’impact pour la Terre <!-- --> | Atlantico.fr
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Le Soleil atteint le maximum de son activité au cours d'un cycle de 11 ans. Cela signifie que nous pouvons nous attendre à de nouvelles explosions de particules.
Le Soleil atteint le maximum de son activité au cours d'un cycle de 11 ans. Cela signifie que nous pouvons nous attendre à de nouvelles explosions de particules.
©TOBIAS SCHWARZ / AFP

Phénomène

Le Soleil atteint le maximum de son activité au cours d'un cycle de 11 ans. Cela signifie que nous pouvons nous attendre à de nouvelles explosions de particules.

Ian Whittaker

Ian Whittaker

Ian Whittaker est maître de conférences en physique, Université de Nottingham Trent.

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Un nombre beaucoup plus important de personnes dans le monde ont récemment pu observer à l'œil nu les aurores boréales et australes. Cet événement inhabituel a été déclenché par une très forte tempête solaire, qui a affecté le mouvement du champ magnétique terrestre.

Le Soleil atteint le maximum de son activité au cours d'un cycle de 11 ans. Cela signifie que nous pouvons nous attendre à de nouvelles explosions de particules. Lorsque les circonstances s'y prêtent, ces particules sont à l'origine des jolies aurores boréales dans le ciel, ainsi que des tempêtes géomagnétiques qui peuvent endommager les infrastructures telles que les réseaux électriques et les satellites en orbite.

Que se passe-t-il donc pour provoquer ces phénomènes ? Les aurores boréales et australes sont généralement confinées à des latitudes très élevées et très basses. Des particules de haute énergie provenant du Soleil se dirigent vers la Terre, guidées par le champ magnétique solaire. Elles sont transférées sur le champ magnétique terrestre par un processus connu sous le nom de reconnexion.

Ces particules très rapides et très chaudes descendent ensuite les lignes du champ magnétique terrestre - la direction de la force d'un aimant - jusqu'à ce qu'elles heurtent une particule atmosphérique neutre et froide comme l'oxygène, l'hydrogène ou l'azote. Elles perdent alors une partie de leur énergie, ce qui a pour effet de réchauffer l'environnement local.

Cependant, les particules atmosphériques n'aiment pas être énergiques et libèrent donc une partie de cette énergie dans la gamme de la lumière visible. En fonction de l'élément trop chaud, vous verrez un ensemble différent de longueurs d'onde - et donc de couleurs - émises dans la gamme de lumière visible du spectre électromagnétique. C'est la source des aurores que l'on peut observer à des latitudes élevées et, lors d'événements solaires importants, à des latitudes plus basses.

Les bleus et les violets des aurores proviennent de l'azote, tandis que les verts et les rouges proviennent de l'oxygène. Ce processus particulier se produit en permanence, mais comme le champ magnétique de la Terre a la forme d'un barreau aimanté, la zone alimentée par les particules entrantes se situe à des latitudes très élevées et très basses (cercle arctique ou Antarctique en général).

Que s'est-il donc passé pour que nous puissions voir les aurores beaucoup plus au sud dans l'hémisphère nord ?

Vous vous souvenez peut-être qu'à l'école, vous saupoudriez de la limaille de fer sur un papier placé au-dessus d'un aimant pour voir comment elle s'aligne sur le champ magnétique. Vous pouvez répéter l'expérience plusieurs fois et observer la même forme à chaque fois.

Le champ magnétique terrestre est également constant, mais il peut être comprimé et relâché en fonction de l'intensité du Soleil. Pour s'en rendre compte, il suffit d'imaginer deux ballons à moitié gonflés, pressés l'un contre l'autre.

Si vous gonflez l'un des ballons en y ajoutant du gaz, la pression augmentera et repoussera le plus petit ballon. Lorsque vous relâchez le gaz supplémentaire, le plus petit ballon se détend et repousse l'autre.

En ce qui nous concerne, plus cette pression est forte, plus les lignes de champ magnétique concernées sont repoussées près de l'équateur, ce qui permet d'observer des aurores.

Tempêtes exceptionnelles

C'est aussi là que les problèmes potentiels apparaissent : un champ magnétique en mouvement peut générer un courant dans tout ce qui conduit l'électricité.

Pour les infrastructures modernes, les courants les plus importants sont générés par les lignes électriques, les voies ferrées et les pipelines souterrains. La vitesse de ce mouvement est également importante et est suivie en mesurant le degré de perturbation du champ magnétique par rapport à la "normale". L'une des mesures utilisées par les chercheurs s'appelle l'indice de temps de tempête perturbé.

Selon cette mesure, les tempêtes géomagnétiques des 10 et 11 mai étaient exceptionnellement fortes. Avec une tempête aussi forte, il y a un risque potentiel d'induction de courants électriques. Les lignes électriques sont les plus menacées, mais elles ont bénéficié des protections intégrées dans les centrales électriques. Ces protections ont été mises en place depuis l'orage géomagnétique de 1989, qui a fait fondre un transformateur électrique au Québec (Canada), provoquant des heures de coupure de courant.

Les pipelines métalliques, qui se corrodent lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique, sont davantage menacés. Il ne s'agit pas d'un effet instantané, mais d'une lente accumulation de matériaux érodés. Ce phénomène peut avoir un effet très important sur les infrastructures, mais il est très difficile à détecter.

Si les courants au sol sont un problème, ils le sont encore plus dans l'espace. Les satellites disposent d'une mise à la terre limitée et une surtension électrique peut détruire les instruments et les communications. Lorsqu'un satellite perd ses communications de cette manière, on parle de satellite zombie et il est souvent complètement perdu, ce qui entraîne une perte d'investissement très importante.

La DST pour la tempête de mai montre qu'elle était exceptionnellement forte (grand creux dans la ligne bleue) Ian Whittaker, Auteur fourni (pas de réutilisation)

Les modifications du champ magnétique terrestre peuvent également affecter la lumière qui les traverse. Nous ne pouvons pas voir ce changement, mais la précision des systèmes de localisation de type GPS peut être fortement affectée, car la lecture d'une position dépend du temps écoulé entre votre appareil et un satellite. L'augmentation de la densité d'électrons (le nombre de particules qui se trouvent sur le chemin du signal) entraîne une courbure de l'onde, ce qui signifie qu'elle met plus de temps à atteindre votre appareil.

Les mêmes changements peuvent également affecter la vitesse de la bande passante de l'internet par satellite et les ceintures de radiation de la planète. Il s'agit d'un tore de particules chargées très énergétiques, principalement des électrons, situé à environ 13 000 km de la surface de la Terre. Une tempête géomagnétique peut pousser ces particules dans la basse atmosphère. Là, les particules peuvent interférer avec les radios à haute fréquence (HF) utilisées par les avions et affecter les concentrations d'ozone.

Les aurores ne sont pas l'apanage de la Terre : de nombreuses planètes en possèdent et elles peuvent nous en apprendre beaucoup sur les champs magnétiques qui existent sur ces objets célestes. Un appareil particulier utilisé pour simuler les aurores est le "planeterella", mis au point au début des années 1900 par le scientifique norvégien Kristian Birkeland.

Une sphère magnétique (représentant la Terre) est placée dans une chambre à vide et le vent solaire est simulé en envoyant des électrons sur la sphère. Au Royaume-Uni, nous disposons de deux de ces instruments dans les universités et ici, à la Nottingham Trent University, j'ai récemment aidé un étudiant à construire une version économique dans le cadre d'un projet de maîtrise.

En modifiant l'intensité du champ magnétique et la distance entre les objets, il est possible d'observer l'évolution des aurores. L'émission est principalement violette, comme on peut s'y attendre dans une atmosphère composée à 72 % d'azote. Un puissant anneau d'émission apparaît autour du sommet, là où l'on verrait l'aurore sur Terre, et cet anneau monte et descend en latitude en fonction de l'intensité du champ magnétique.

En tant qu'événement naturel, les aurores sont une merveille. Mais ce qui est encore mieux, c'est qu'à chaque forte tempête géomagnétique, nous apportons des améliorations qui nous aident à nous protéger contre les dommages potentiels de futures tempêtes.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation.

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