Carte représentant un instantané de la structure de la communauté au début. Crédit :Fond de carte crédit :SuperMAG
La météo spatiale se manifeste souvent par des sous-orages, où un magnifique spectacle auroral tel que les aurores boréales est accompagné d'un courant électrique dans l'espace qui a des effets sur la terre qui peuvent interférer et endommager la distribution d'énergie et les systèmes électriques. Maintenant, le cycle de vie de ces sous-orages aurores a été révélé à l'aide d'outils mathématiques inspirés des médias sociaux pour analyser les observations météorologiques spatiales à la surface de la Terre.
Une analyse menée par des chercheurs dirigés par l'Université de Warwick a révélé que ces sous-orages se manifestent sous la forme de systèmes de courant électrique à l'échelle mondiale associés aux spectaculaires aurores, s'étendant sur plus d'un tiers du globe aux hautes latitudes.
Nouvelle recherche qui implique l'Université de Warwick, Université John Hopkins—Laboratoire de physique appliquée, Université de Bergen et Université de Cranfield, et publié aujourd'hui dans la revue Communication Nature traite les données sur les perturbations du champ magnétique terrestre provenant de plus d'une centaine de magnétomètres de l'hémisphère nord à l'aide d'une nouvelle technique qui leur permet de trouver des « amis partageant les mêmes idées ».
Les magnétomètres enregistrent les changements dans le champ magnétique terrestre. Lorsque des particules chargées de notre Soleil bombardent le champ magnétique terrestre, il emmagasine de l'énergie comme une batterie. Finalement, cette énergie est libérée entraînant des courants électriques à grande échelle dans l'ionosphère qui génèrent des perturbations des champs magnétiques au sol. Aux extrêmes, cela peut perturber les lignes électriques, les systèmes et technologies électroniques et de communication tels que le GPS.
En utilisant les données historiques de la collaboration SuperMAG de magnétomètres, les chercheurs ont appliqué des algorithmes de la science des réseaux pour trouver des corrélations entre les signaux du magnétomètre au cours de 41 sous-orages connus qui se sont produits entre 1997 et 2001. Ceux-ci utilisent les mêmes principes qui permettent à un site de réseautage social de recommander de nouveaux amis, ou pour vous envoyer des publicités pertinentes lorsque vous naviguez sur Internet.
Des magnétomètres détectant des signaux cohérents ont été reliés en communautés, quel que soit l'endroit où ils se trouvent sur le globe. Au fur et à mesure que le temps passait, ils ont vu chaque sous-orage se développer à partir de nombreuses communautés plus petites en un seul grand système corrélé ou une communauté à son apogée. Cela a conduit les auteurs à conclure que les sous-orages sont un système de courant cohérent qui s'étend sur la majeure partie du globe nocturne des hautes latitudes, plutôt qu'un certain nombre de systèmes actuels individuels, petits et disjoints.
Carte représentant un instantané de la structure de la communauté au moment de l'expansion aurorale maximale. Crédit :Fond de carte crédit :SuperMAG
Dr Lauren Orr, qui a dirigé la recherche dans le cadre de son doctorat. au Département de physique de l'Université de Warwick et est maintenant basé à l'Université de Lancaster, a déclaré:"Nous avons utilisé une méthode bien établie dans la science des réseaux appelée détection de communauté et l'avons appliquée à un problème de météo spatiale. L'idée est que si vous avez beaucoup de petits sous-groupes au sein d'un grand groupe, il peut sélectionner les sous-groupes.
"Nous avons appliqué cela à la météo spatiale pour sélectionner des groupes au sein des stations magnétométriques sur Terre. À partir de là, nous essayions de savoir s'il existait un seul grand système de courant ou de nombreux systèmes de courant individuels distincts.
"C'est un bon moyen de laisser les données nous dire ce qui se passe, au lieu d'essayer d'adapter les observations à ce que nous pensons qui se passe."
Certains travaux récents ont suggéré que les sous-orages auroraux sont composés d'un certain nombre de systèmes de courant électrique plus petits et le restent tout au long de leur cycle de vie. Cette nouvelle recherche démontre que bien que la sous-orage commence par de nombreuses petites perturbations, il devient assez rapidement un grand système en l'espace d'une dizaine de minutes. L'absence de corrélation à ses débuts peut également suggérer qu'il n'y a pas de mécanisme unique en jeu dans l'évolution de ces sous-orages.
Les résultats ont des implications pour les modèles conçus pour prédire la météo spatiale. La météo spatiale a été incluse dans le registre national des risques du Royaume-Uni en 2012 et mise à jour en 2017 avec une recommandation pour davantage d'investissements dans les prévisions.
La co-auteure, la professeure Sandra Chapman, ajoute :« Notre recherche introduit une toute nouvelle méthodologie pour examiner ces données. Nous sommes passés d'une ère pauvre en données à une ère riche en données dans la physique des plasmas spatiaux et la météo spatiale, nous avons donc besoin de nouveaux outils. C'est une première pour montrer que vous pouvez utiliser l'un de ces outils dans notre domaine et en tirer un résultat vraiment important. Nous avons dû apprendre beaucoup pour pouvoir le faire, mais ce faisant, il ouvre une nouvelle fenêtre sur les données."
