Cette photo de la NASA capture une éruption solaire en action. Voir plus de photos de taches solaires. Centre de recherche Glenn de la NASA (NASA-GRC) Une chanson écrite par Hy Zaret et Lou Singer, popularisé plus tard par le groupe They Might Be Giants, prétend que « le soleil est une masse de gaz incandescent, un gigantesque four nucléaire. » En y regardant de plus près, il apparaît que cette classification initiale du soleil est un peu trop étroite. Il s'avère que le soleil est un corps complexe que nous ne comprenons toujours pas complètement.
Mais voici ce que nous savons :le soleil est un objet massif composé de gaz ionisés. Nous appelons ce type de gaz plasma et c'est l'état de la matière le plus courant dans l'univers. Les atomes qui composent les gaz du soleil sont si chauds qu'ils ne peuvent pas retenir leurs électrons. Les gaz circulent en courants à travers le soleil, emportant des électrons avec eux.
Si vous connaissez les électro-aimants, vous savez qu'un courant électrique peut créer un champ magnétique. C'est le cas du soleil. Le soleil est entouré d'un énorme champ magnétique. La rotation du soleil perpétue ce champ magnétique.
Pour compliquer les choses, les objets chauds ont tendance à se dilater. Le soleil est un objet extrêmement chaud. Mais le soleil est aussi grand et dense, ce qui signifie qu'il a une forte attraction gravitationnelle. La gravité du soleil équilibre sa tendance à s'étendre.
La combinaison de ces forces peut faire changer la surface du soleil de manière dramatique et parfois violente. Les courants de gaz provoquent la torsion des lignes de champ magnétique. Cela peut empêcher les gaz plus chauds du noyau du soleil de remonter à la surface, création taches solaires . Les taches solaires apparaissent plus sombres que le reste de la surface du soleil. Ils sont également plus frais que les zones plus lumineuses qui les entourent.
Le gaz chaud emprisonné sous les taches solaires exerce une pression sur les lignes de champ magnétique qui empêche le gaz d'atteindre la surface. Cela enroule les lignes de champ magnétique dans des bobines plus serrées. Parfois, encore plus de lignes de champ s'emmêlent. De temps à autre, les lignes de champ magnétique se dérouleront sans trop d'incident et la tache solaire s'estompe à mesure que les gaz chauds remontent à la surface. Mais parfois, la pression continue de monter jusqu'à ce que les lignes de champ magnétique se détachent soudainement, provoquant une éruption solaire.
Skylab a pris cette image d'une éruption solaire émanant du soleil en 1973. NASA Johnson Space Center (NASA-JSC) Une éruption solaire n'est pas seulement une explosion de gaz chauds. Il projette des ondes lumineuses sur tout le spectre. Cela inclut la lumière que nous ne pouvons pas voir - y compris le rayonnement sous forme de rayons X et de rayons gamma. Ces rayons peuvent être dangereux pour l'homme. Heureusement, l'atmosphère terrestre absorbe la plupart de ces rayons à haute énergie.
Cela ne veut pas dire que tout le monde est tranquille après une éruption solaire. Les humains dans l'espace ou à haute altitude - à bord d'un avion, par exemple -- pourrait risquer d'être exposé à des radiations intenses. Les dommages à court terme peuvent inclure une irritation de la peau. Les conséquences à long terme pourraient inclure un risque accru de développer un cancer de la peau. Mais il est probable que tout humain affecté finira par se remettre de l'exposition.
L'électronique est également vulnérable à ces rayons. Si des rayons à haute énergie devaient frapper un satellite, ils pourraient retirer des électrons des composants métalliques, en les ionisant. Au fur et à mesure que les électrons se libèrent, ils pourraient court-circuiter l'électronique d'un satellite. Ils pourraient également créer un champ magnétique qui endommagerait les systèmes du satellite. Certains satellites ont un blindage pour les protéger de ces rayons, mais beaucoup sont encore vulnérables.
Parce que notre atmosphère absorbe la plupart de ces rayons dangereux, les systèmes terrestres sont assez à l'abri des éruptions solaires. Mais un autre événement solaire appelé un éjection de masse coronale (CME) peut causer de sérieux problèmes aux systèmes électriques ici sur Terre. Lors d'une FMC, les fluctuations des champs magnétiques du soleil provoquent une expansion rapide d'une grande partie de la surface du soleil, éjecter des milliards de tonnes de particules dans l'espace. Parfois, les CME accompagnent les éruptions solaires - mais toutes les éruptions solaires ne produisent pas de CME et toutes les CME n'accompagnent pas les éruptions solaires.
Contrairement à une éruption solaire, un CME ne produit pas de lumière intense. Mais il produit une onde de choc magnétique qui s'étend sur des milliards de kilomètres dans l'espace. Si la Terre est sur le chemin de cette onde de choc, le champ magnétique de notre planète réagira à l'événement. C'est similaire à ce qui se passe si vous placez un aimant faible à côté d'un aimant puissant. Le champ de l'aimant faible s'alignera sur le champ de l'aimant puissant. Une onde de choc magnétique du soleil pourrait provoquer un décalage imprévisible de l'alignement du champ magnétique terrestre.
Les jolies lumières ne sont pas la seule conséquence d'un CME. Les fluctuations magnétiques peuvent provoquer une panne des boussoles. Et puisque les champs magnétiques peuvent induire de l'électricité, n'importe quel conducteur pourrait devenir un inducteur. Un CME puissant pourrait induire de l'électricité en grande, conducteurs puissants. Cela pourrait surcharger les systèmes électriques et causer des dommages considérables.
Prochain, nous verrons exactement à quel point nous pourrions être mal après un événement CME massif.
Spectacle de lumièreLes aurores boréales et australes sont des exemples observables de la façon dont un CME peut affecter la Terre. Les lumières colorées résultent de particules subatomiques se déplaçant à une vitesse incroyable, ce qui provoque l'ionisation de gaz comme l'oxygène et l'azote. Lorsque les atomes des gaz se recombinent avec les électrons, ils émettent de la lumière. Cela se produit principalement là où les lignes de champ magnétique de la Terre convergent vers les pôles magnétiques de la planète.
Une puissante tempête solaire pourrait provoquer la rupture de lignes électriques sur tout un continent. © iStockphoto.com/prluka Alors qu'une éruption solaire à elle seule pourrait ne pas suffire à causer des problèmes à la surface de la Terre, un CME puissant est une autre histoire. En réalité, des CME massives ont affecté la Terre dans le passé. Mais nous n'étions pas aussi avancés en électronique, nous ne dépendions pas non plus d'eux aussi fortement la dernière fois qu'un CME nous a vraiment frappés.
En 1859, un énorme CME a causé des fluctuations magnétiques massives dans le magnétosphère -- le champ magnétique entourant la planète. Des personnes vivant aussi loin au sud que Cuba ont été témoins du phénomène des aurores boréales. Les boussoles et les systèmes télégraphiques ont échoué. Les scientifiques et les universitaires ont débattu de la cause de toute cette agitation. Nous savons maintenant que c'était dû à une FMC. Le CME était si massif qu'il a provoqué ce que nous appelons une super tempête solaire.
Aujourd'hui, nous dépendons beaucoup plus de l'électronique et de l'électricité qu'en 1859. Si une super tempête solaire similaire devait nous frapper maintenant, nous serions en difficulté. Les forces magnétiques induiraient de l'électricité dans n'importe quel gros conducteur. Cela inclut les transformateurs de puissance et le réseau électrique lui-même.
Ce n'est pas la fin des mauvaises nouvelles. Le réseau électrique en Amérique du Nord fonctionne presque à pleine capacité. Il ne serait pas en mesure de gérer l'augmentation de la charge électrique due à une super tempête solaire. Les lignes électriques pourraient s'affaisser et même se casser en conséquence. Des pannes de courant massives pourraient affecter une grande partie du continent. Les fluctuations magnétiques interféreraient avec les signaux radio, et les systèmes de communication et de satellite s'effondreraient également.
Cela peut prendre des semaines ou des mois pour réparer les dommages. Pendant ce temps, les gens n'auraient aucun moyen de savoir ce qui se passait. Les services d'urgence seraient confrontés à de sérieux défis. Alors que les champs magnétiques ne court-circuiteraient probablement pas les appareils électroniques individuels comme les téléphones portables ou les ordinateurs, les systèmes de communication pourraient échouer au niveau régional. En d'autres termes, les petits appareils fonctionneraient toujours mais n'auraient pas les services dont ils ont besoin pour être utiles.
Il est possible qu'un CME affecte même votre ordinateur et provoque des problèmes. Dans la plupart des cas, un simple redémarrage résoudrait le problème. Mais avec la perte du réseau électrique, vous seriez limité par la charge de votre batterie. Une fois celui-ci épuisé, tu serais coincé.
Il n'y a aucun moyen d'empêcher une super tempête solaire, mais il existe des mesures que nous pouvons prendre pour limiter l'impact d'un CME. L'une consiste à remanier le système de réseau électrique. Nous avons besoin d'un réseau intelligent qui ne fonctionne pas aussi près de sa capacité que notre réseau actuel. Nous devons également développer des blindages pour protéger au maximum nos infrastructures électriques des fluctuations magnétiques.
Même dans ces pires scénarios, les super-tempêtes n'effacent pas tous les systèmes électriques de la planète. Certaines régions resteraient relativement épargnées. Il faudrait un événement solaire d'une ampleur sans précédent pour anéantir les systèmes électriques de la planète. Mais même un modeste CME pourrait démontrer à quel point nous sommes vulnérables aux crises de colère magnétiques du soleil.
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