Peu après 4 heures du matin sur un croustillant, matin de septembre sans nuages ​​en 1859, le ciel au-dessus de ce qui est actuellement le Colorado a éclaté dans des couleurs rouges et vertes vives. Trompé par la luminosité en pensant que c'était une aube matinale, les mineurs de la ruée vers l'or dans la région montagneuse de ce qui s'appelait alors le territoire du Kansas se sont réveillés et ont commencé à préparer le petit-déjeuner. Ce qui s'est passé dans les régions plus développées était encore plus désorientant, et porte un avertissement pour le monde de la haute technologie filaire du 21e siècle.

Alors que le ciel s'illuminait du côté nocturne de la Terre, les systèmes télégraphiques du monde entier sont devenus fous, claquer du code absurde et émettre de grosses étincelles qui ont allumé des incendies dans des piles de ruban de papier à proximité. Les télégraphistes ont subi des brûlures électriques. Même déconnecter les unités télégraphiques de leurs sources d'alimentation n'a pas arrêté la frénésie, parce que les fils de transmission eux-mêmes transportaient d'énormes courants électriques. La technologie moderne venait d'être humiliée par une violente tempête météorologique spatiale venue du soleil, le plus grand jamais enregistré - et plus de deux fois plus puissant qu'une tempête neuf ans plus tôt, qui avait été elle-même la plus grande de l'histoire connue.

Mes sept années de recherche sur la prévision des tempêtes solaires, combiné avec mes décennies d'utilisation des signaux satellites GPS dans diverses conditions de tempête solaire, indiquent que l'électronique et les satellites encore plus sensibles d'aujourd'hui seraient dévastés si un événement de cette ampleur se reproduisait. En 2008, un groupe d'experts mandaté par la National Academy of Sciences a publié un rapport détaillé avec une conclusion qui donne à réfléchir :le monde serait renvoyé à la vie du début des années 1800, et il faudrait des années – voire une décennie – pour se remettre d'un événement aussi important.

Une explosion solaire

Les tempêtes de la météo spatiale se sont produites depuis la naissance du système solaire, et ont frappé la Terre plusieurs fois, avant et après cet événement massif de 1859, qui a été nommé l'événement Carrington d'après un astronome britannique qui a enregistré ses observations du soleil à l'époque. Ils sont causés par d'énormes explosions électromagnétiques à la surface du soleil, appelées éjections de masse coronale. Chaque explosion envoie des milliards de protons et d'électrons, dans une boule de plasma surchauffée, dans le système solaire.

Environ 1 éjection de masse coronale sur 20 se dirige dans une direction qui coupe l'orbite de la Terre. Environ trois jours plus tard, notre planète subit ce qu'on appelle une tempête météorologique spatiale ou une tempête géomagnétique.

Bien que ces événements soient décrits à l'aide de termes tels que « temps » et « tempête, " ils n'affectent pas s'il pleut ou s'il fait beau, chaud ou froid, ou d'autres aspects de ce que c'est que de vivre à l'extérieur un jour donné. Leurs effets ne sont pas météorologiques, mais seulement électromagnétique.

Frapper la Terre

Lorsque l'éjection de masse coronale arrive sur Terre, les particules chargées entrent en collision avec des molécules d'air dans la haute atmosphère, produisant de la chaleur et de la lumière appelée aurore.

Aussi, comme cela arrive chaque fois que des charges électriques en mouvement rencontrent un champ magnétique, l'interaction crée un courant électrique spontané dans n'importe quel conducteur disponible. Si la boule de plasma est assez grosse, son interaction avec le champ magnétique terrestre peut induire des courants importants sur de longs fils au sol, comme celui qui a surchargé les circuits télégraphiques en 1859.

Le 13 mars, 1989, une tempête seulement environ un cinquième de la force de l'événement Carrington a frappé la Terre. Il a induit une forte surtension dans les longues lignes électriques du réseau électrique d'Hydro-Québec, causant des dommages physiques aux équipements de transmission et laissant 6 millions de personnes sans électricité pendant neuf heures. Une autre surtension provoquée par une tempête a détruit un gros transformateur dans une centrale nucléaire du New Jersey. Même si un transformateur de rechange était à proximité, il a encore fallu six mois pour retirer et remplacer l'unité fondue. Certaines personnes craignaient que les brillantes lumières aurorales signifient que la guerre nucléaire avait éclaté.

Et en octobre 2003, une série rapide de tempêtes solaires a affecté la Terre. Appelée collectivement la tempête solaire d'Halloween, cette série a provoqué des surtensions qui ont menacé le réseau électrique nord-américain. Ses effets sur les satellites ont rendu la navigation GPS erratique et les connexions de communication interrompues au plus fort de la tempête.

De plus grosses tempêtes auront des effets plus larges, causer plus de dégâts et prendre plus de temps à récupérer.

Effets de grande envergure

Les orages géomagnétiques attaquent l'élément vital de la technologie moderne :l'électricité. Une tempête météorologique spatiale dure généralement deux ou trois jours, durant laquelle la planète entière est soumise à de puissantes forces électromagnétiques. L'étude de la National Academy of Sciences a conclu qu'une tempête particulièrement massive endommagerait et fermerait les réseaux électriques et de communication des villes du monde entier.

Après le passage de l'orage, il n'y aurait pas de moyen simple de rétablir le courant. Les usines de fabrication qui construisent des remplacements pour les lignes ou les transformateurs de puissance grillés n'auraient pas d'électricité elles-mêmes. Les camions nécessaires pour livrer les matières premières et les équipements finis ne pourraient pas faire le plein, soit :Les pompes à essence fonctionnent à l'électricité. Et les pompes qui fonctionnaient se tariraient bientôt, parce que l'électricité fait également fonctionner les machines qui extraient le pétrole du sol et le raffinent en carburant utilisable.

Avec le transport bloqué, la nourriture n'irait pas des fermes aux magasins. Même des systèmes qui semblent non technologiques, comme l'approvisionnement public en eau, s'arrêterait :leurs pompes et leurs systèmes de purification ont besoin d'électricité. Les habitants des pays développés se retrouveraient sans eau courante, pas de système d'égouts, pas de nourriture réfrigérée, et aucun moyen de faire transporter de la nourriture ou d'autres nécessités de loin. Les gens dans les endroits avec des économies plus basiques seraient également sans fournitures nécessaires de loin.

Cela pourrait prendre entre quatre et 10 ans pour réparer tous les dommages. En attendant, les gens auraient besoin de cultiver leur propre nourriture, trouver et transporter et purifier l'eau, et cuisiner des repas sur des feux.

Certains systèmes continueraient à fonctionner, bien sûr :des vélos, calèches et voiliers. Mais un autre type d'équipement qui continuerait à fonctionner fournit un indice pour prévenir ce type de catastrophe :les voitures électriques continueraient à fonctionner, mais seulement dans les endroits où il y avait des panneaux solaires et des éoliennes pour les recharger.

Préparer et protéger

Geomagnetic storms would affect those small-scale installations far less than grid-scale systems. It's a basic principle of electricity and magnetism that the longer a wire that's exposed to a moving magnetic field, the larger the current that's induced in that wire.

In 1859, the telegraph system was so profoundly affected because it had wires stretching from city to city across the U.S. Those very long wires had to handle enormous amounts of energy all at once, and failed. Aujourd'hui, there are long runs of wires connecting power generators to consumers – such as from Niagara Falls to New York City – that would be similarly susceptible to large induced currents.

The only way to reduce vulnerability to geomagnetic storms is to substantially revamp the power grid. Maintenant, it is a vast web of wires that effectively spans continents. Gouvernements, businesses and communities need to work together to split it into much smaller components, each serving a town or perhaps even a neighborhood – or an individual house. These "microgrids" can be connected to each other, but should have protections built in to allow them to be disconnected quickly when a storm approaches. De cette façon, the length of wires affected by the storm will be shorter, reducing the potential for damage.

A family using solar panels and batteries for storage and an electric car to get around would likely find its water supply, natural gas or internet service disrupted. But their freedom to travel, and to use electric lights to work after dark, would provide a much better chance at survival.

When will the next storm hit?

People should start preparing today. It's impossible to know when a major storm will hit next:The most we'll get is a three-day warning when something happens on the surface of the sun. It's really only a matter of time before there is another one like the Carrington event.

Solar astrophysicists are also studying the sun to identify any events or conditions that might herald a coronal mass ejection. They're collecting enormous amounts of data about the sun and using computer analysis to try to connect that information to geomagnetic storms on Earth. This work is underway and will become more refined over time. The research has not yet yielded a reliable prediction of a coming solar storm before an ejection occurs, but it improves each year.

À mon avis, the safest course of action involves developing microgrids based on renewable energy. That would not only improve people's quality of life around the planet right now, but also provide the best opportunity to maintain that lifestyle when adverse events happen.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.