Qui signale les phénomènes météorologiques solaires violents?

Illustration : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA

Les fortes tempêtes solaires et les vents solaires peuvent causer des problèmes à la fois aux satellites, aux réseaux électriques et aux pigeons lettres. Mais Henrik Lundstedt et ses collègues gardent un œil très serré sur ce à quoi ressemble la météo spatiale. Ils font partie de l’un des dix-huit centres régionaux d’alerte du Service international de l’environnement spatial chargé de signaler les phénomènes météorologiques solaires violents. Ce jour-là, la météo spatiale semble plutôt calme.

— « Mais il se passe toujours quelque chose au soleil. Parfois, des tempêtes solaires se produisent, puis elles peuvent être éjectées 50 milliards de tonnes de matière du soleil à une vitesse pouvant atteindre 3 400 kilomètres par seconde », explique Henrik Lundstedt, chercheur en physique solaire à l’Institut de physique spatiale de Lund.

Le soleil est un orbe de plasma. À l’intérieur, il fait environ 15 millions de degrés, ce qui est si chaud que la fusion se produit. Les atomes d’hydrogène fusionnent en raison de la chaleur et la pression, puis une énergie extrêmement importante se forme. L’énergie est ensuite transportée vers la zone de rayonnement où la température n’est que de deux millions de degrés. Et tout comme lorsque l’on fait bouillir de l’eau et que la chaleur est transportée en bouillonnant vers le haut dans la casserole, l’énergie avec de tels mouvements convectifs est transportée vers les parties extérieures du soleil. C’est dans ce processus que le champ magnétique solaire est créé.

Nous sommes « à l’intérieur » du soleil

La partie du soleil que nous voyons un jour sans nuages s’appelle la photosphère. En août 2017, de nombreux Américains ont assisté à une éclipse solaire totale, lorsque la lune a complètement recouvert le disque solaire. En fait, les scientifiques utilisent une éclipse solaire artificielle pour étudier la couronne, le tourbille qui rayonne du soleil et qui est très clairement visible lors d’une éclipse solaire.

La couronne a une température beaucoup plus élevée que la photosphère elle-même, dans les tempêtes solaires, elle peut devenir presque aussi chaude que le noyau solaire. Pourquoi il en est ainsi est toujours un mystère pour les scientifiques. Mais voir le soleil comme un corps céleste qui brille d’une lumière blanche sur Terre est archaïque, croit Henrik Lundstedt. Le soleil est bien plus que ça.

Nous sommes vraiment couchés à l’intérieur du soleil, selon ma façon de le voir. Le champ magnétique de la Terre est notre secours. Sans eux aussi, le rayonnement cosmique était tombé directement sur Terre. Et nous n’aurions pas survécu à cela.

Ce sont diverses particules éjectées du soleil, mais ce sont les protons riches en énergie qui sont lancés et accélérés par les éjections de la coronamasse qui intéressent Henrik Lundstedt et ses collègues.

— « Ils apparaissent sous forme de stries blanches sur les photos (voir image bleue ci-dessous). Nous savons alors qu’il s’agit d’une éjection rapide de la coronamasse qui produira des effets puissants, explique Henrik. Lundstedt. »

Satellites de défense

Dans les tempêtes solaires, les protons sont rapidement projeté hors du soleil. Ces phénomènes sont appelés éjections de la coronamasse et, avec le vent solaire, ils provoquent des perturbations géomagnétiques, donc des perturbations observées ici sur Terre de diverses manières. Au fur et à mesure que ces particules descendent le long du champ magnétique des pôles, des lumières nord et sud se forment. Nous pouvons profiter de cette partie. Mais les tempêtes solaires extrêmes peuvent également causer beaucoup de problèmes sur Terre.

— »Au cours de l’Halloween 2003, il y a eu une tempête solaire qui a fait des enchevêtrements dans plusieurs directions du monde. Il a détruit des appareils spatiaux, refusé les satellites de défense américains, causé des problèmes majeurs aux utilisateurs de GPS et détruit des parties du réseau électrique de Malmö », rapporte Henrik Lundstedt.

Avertit les associations de pigeons de lettre

Un puissant champ magnétique à l’intérieur du soleil traverse la surface et se charge les particules sont projeté dans l’espace. La photo est prise par le Solar Dynamics Observatory de la NASA. S’ ils remarquent qu’un soleil extrême s’est produit, des alertes sont envoyées aux organisations et aux entreprises qui pourraient avoir besoin de ces informations : l’Autorité pour la protection et la préparation communautaires, la police, les enquêtes, les chaînes de médias, les compagnies aériennes — oui, même les associations de pigeons de lettres. Car même les pigeons de lettres, qui utilisent le champ magnétique pour trouver le bon, sont affectés par les tempêtes solaires.

L’activité sur le Soleil se déroule en cycles de 15 à 22 ans. Mais même si le soleil est dans un cycle calme, de fortes tempêtes solaires peuvent encore se produire.

« Le plus grand préjugé contre le soleil est qu’il ne change pas tant que ça. Il est extrêmement actif et varie tout le temps, même à l’intérieur de ses cycles. Nous ne pouvons pas nous détendre simplement parce qu’il s’agit d’un cycle solaire silencieux. Cela nous occupe, les scientifiques, et nous donne constamment quelque chose d’amusant à méditer », note Henrik Lundstedt.

Les parties du soleil

Zone de rayonnement  : zone située à l’extérieur du cœur où l’énergie est transportée par rayonnement.

Photosphère  : la surface dite solaire. Ici, la température est de 5 000 à 6 000 degrés Kelvin (à ces températures, elle est à peu près égale en degrés Celsius).

Chromosphère  : le nom signifie sphère de couleur et vient de la couleur rouge foncé. Peut être vu juste avant l’entrée d’une éclipse solaire totale.

Corona  : ici, des tempêtes solaires ont lieu. Dans les éjections de la Coronamass, 5 à 50 milliards de tonnes de masse sont projetées à des vitesses allant jusqu’à 3 400 km/s ; la plus rapide atteint la Terre en 15 heures. Les chocs créés par les courants d’air rapides peuvent accélérer les protons pour qu’ils atteignent la Terre en moins d’une heure. Les éruptions solaires, les éruptions de rayonnement, peuvent affecte le sol en huit minutes. Une énergie d’environ 1018 kWh est libérée (ce qui correspond aux besoins énergétiques des États-Unis sur plus de 40 000 ans !)

Trou Corona  : d’ici vient le vent solaire rapide qui fournit une activité de tempête magnétique terrestre.

Vent solaire  : flux de particules chargées émises par le soleil. Un vent solaire rapide de plus de 800 km/s sort des trous corona, là où le champ magnétique est ouvert. Zone de convection : zone où l’énergie est transportée par convection. Ici, le champ magnétique est produit par les mouvements et c’est là que commence l’activité magnétique du soleil qui, entre autres, engendre les tempêtes solaires et le vent solaire.

Texte : TOVE SME

Tempête solaire vidéo : le Goddard Space Flight Center de la NASA Images reproduites avec l’aimable autorisation de la NASA/LMSAL/IRIS/SDO Photos du soleil:NASA