Un groupe de recherche de Graz a étudié comment les tempêtes solaires peuvent être simulées afin de permettre une prédiction plus précise de leurs effets sur la Terre. Leurs travaux ont fourni un modèle plus précis pour simuler les tempêtes solaires en temps réel.

Le soleil est une étoile extrêmement active qui a un impact sur les planètes du système solaire de différentes manières. L'un des effets les plus visibles est l'aurore boréale. Ces aurores boréales sont causées par le vent solaire, c'est-à-dire un flux constant de protons et d'électrons émis par le soleil, qui interagit avec le champ magnétique terrestre et provoque des effets lumineux colorés. Dans des circonstances normales, le champ magnétique terrestre protège en grande partie la planète du vent solaire, mais parfois, d'énormes fusées éclairantes éclatent au soleil, projeter une grande quantité de matière chaude dans l'espace en un temps relativement court. Ce matériau frappe la Terre quelques jours plus tard sous la forme d'une tempête solaire, qui peuvent endommager les satellites, perturber la navigation GPS ou même provoquer des coupures de courant. Quoi, exactement, est impliqué dans ces événements est encore largement inconnu, c'est pourquoi plusieurs sondes spatiales embarquent des instruments pour enregistrer les tempêtes solaires depuis l'espace.

Un groupe de recherche dirigé par l'astrophysicien Christian Möstl de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie autrichienne des sciences basé à Graz travaille sur une série de projets financés par le Fonds scientifique autrichien FWF pour modéliser les tempêtes solaires et leurs effets sur Terre en temps réel, permettant ainsi de prédire de tels événements extrêmes avec une plus grande précision. Dans un projet achevé en 2019, une équipe dirigée par Möstl a développé un modèle particulièrement détaillé pour la propagation des tempêtes solaires.

Forme elliptique

« L'objectif est sans équivoque :nous voulons prédire les tempêtes solaires, " dit Christian Möstl. " Il existe plusieurs sondes spatiales qui peuvent suivre les tempêtes solaires à une certaine distance de la Terre. Dans les années 1990, la sonde SOHO a été la première à faire de tels enregistrements, aujourd'hui, il y a aussi la sonde solaire Parker et deux autres sondes du nom de STEREO. ne peut pas être déterminé avec les sondes actuelles. Les modèles doivent fonctionner sur la base d'hypothèses aussi réalistes que possible. mais c'est irréaliste, " note Möstl. " Dans un projet antérieur, nous avons remplacé les cercles par des arcs de cercle. Dans le récent projet, nous avons maintenant franchi l'étape suivante et utilisé une forme elliptique."

Afin d'augmenter encore la précision, L'équipe de Möstl a ajouté un certain nombre d'effets au modèle. Le vent solaire a généralement une vitesse inférieure à celle des tempêtes solaires et les ralentit. "Les tempêtes solaires réagissent fortement au vent solaire, " explique Möstl. " Notre nouveau modèle est le premier à combiner les observations grand angle de STEREO avec l'effet de traînée créé par le vent solaire. "

Simulation en temps réel

Le modèle a la particularité de pouvoir produire des prévisions en temps réel dès que des données adaptées sont disponibles. De telles données pourraient être fournies au milieu des années 2020 par une mission satellite programmée de l'ESA, comme Tanja Amerstorfer, membre de l'équipe projet, précise :« Il ne s'agit pas de reproduire les effets rétrospectivement, mais d'avoir un outil que nous pouvons utiliser en temps réel." En règle générale, les tempêtes solaires mettent quatre ou cinq jours pour atteindre la Terre. "La vitesse record est de 14 heures, " dit Amerstorfer - assez de temps pour un système d'alerte précoce. À l'heure actuelle, il y a, cependant, aucun organisme officiel pour prédire quand les tempêtes solaires frapperont la Terre. « Il existe un site Web où des groupes de recherche comme nous peuvent parier sur l'heure d'arrivée, " dit Möstl. En 2011, ils ont participé et gagné, mais il dit très clairement qu'il ne s'agit pas d'un système d'avertissement sérieux.

Par conséquent, un système d'alerte précoce fonctionnel fait toujours défaut. "Il y a eu plusieurs tempêtes solaires dans l'histoire qui auraient causé de gros dégâts aujourd'hui, " dit Amerstorfer. Le dernier événement majeur de ce genre a eu lieu en 1989 à Québec, où cela impliquait des coupures de courant. En 1859 et 1921, des tempêtes solaires encore plus importantes ont frappé la terre. À ce moment-là, les lumières polaires étaient même visibles aux latitudes moyennes, par exemple à Rome. Les lignes télégraphiques ont été endommagées par cet événement. Sur les infrastructures d'aujourd'hui, de tels événements auraient des effets dévastateurs. « Les États-Unis et la Grande-Bretagne ont inclus ce scénario dans leurs plans nationaux de catastrophe, " rapporte Amerstorfer. En 2012, une tempête solaire de l'ordre de grandeur de l'événement de 1859 a raté de peu la Terre, incidemment.

Le champ magnétique comme problème

Möstl et Amerstorfer soulignent qu'il reste encore beaucoup à faire avant qu'un système d'alerte fiable puisse être mis en place. L'erreur dans l'estimation de l'heure d'arrivée est actuellement au mieux d'une dizaine d'heures. Selon Möstl, le plus gros problème non résolu est le champ magnétique dans les tempêtes solaires. « Nous savons que ces champs prennent la forme de grands, courbés appelés « tubes de flux ». Mais nous ne pouvons qu'émettre des hypothèses sur la configuration exacte du champ dans ces tubes. Il sera important de connaître la nature du champ magnétique dans une tempête solaire."

Selon Möstl, c'est tout aussi important que la taille de l'orage :« La direction du champ magnétique fonctionne comme un interrupteur. Si le champ magnétique de l'orage a l'orientation opposée à celle de la Terre, il transférera beaucoup plus d'énergie au champ magnétique terrestre que s'il avait la même orientation. tempête rapide a un effet plus fort qu'un plus lent, un plus long. De plus, les tempêtes solaires ne se produisent souvent pas comme un seul événement, mais peuvent immédiatement se succéder et interagir les uns avec les autres.

Simulez toute la chaîne d'effets

Dans les projets ultérieurs de la FWF, le groupe de recherche de Graz travaille désormais sur différents aspects du problème afin de construire toute une chaîne de simulations. "Nous voulons tout combiner dans un seul modèle, de l'éruption de la tempête solaire aux effets sur Terre, les aurores et les courants dans le sol. C'est le but, " dit Möstl.