Une équipe dirigée par l'Université du Colorado à Boulder a découvert le mécanisme derrière l'apparition soudaine d'un « thermostat naturel » dans la haute atmosphère terrestre qui refroidit considérablement l'air après qu'il a été chauffé par une violente activité solaire.

Les scientifiques savent que les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (CME) - qui libèrent du plasma électriquement chargé du soleil - peuvent endommager les satellites, provoquer des pannes de courant sur Terre et perturber le service GPS. Les CME sont assez puissants pour envoyer des milliards de tonnes de particules solaires hurlant vers la Terre à plus de 1 million de miles par heure, a déclaré le professeur Delores Knipp de CU Boulder du département des sciences de l'ingénierie aérospatiale.

Maintenant, Knipp et son équipe ont déterminé que lorsque des CME aussi puissants s'éloignent du soleil et se dirigent vers la Terre, ils créent des ondes de choc tout comme les avions supersoniques créent des bangs soniques. Alors que les ondes de choc des CME déversent de l'énergie dans la haute atmosphère terrestre, le gonfler et le chauffer, ils provoquent également la formation de traces d'oxyde nitrique chimique, qui le refroidit ensuite rapidement et le rétrécit, elle a dit.

"Ce qui est nouveau, c'est que nous avons déterminé les circonstances dans lesquelles la haute atmosphère entre dans ce mode de quasi surrefroidissement suite à un échauffement important, " dit Knipp, également membre du Colorado Center for Astrodynamics Research de CU Boulder. "C'est un peu comme avoir un thermostat bloqué - c'est vraiment un cas où la nature se maîtrise."

Knipp a fait une présentation lors de la réunion d'automne 2016 de l'American Geophysical Union qui s'est tenue à San Francisco du 12 au 16 décembre. La présentation était liée à un article à venir qui devrait être publié dans la revue. Météo spatiale .

Les tempêtes solaires peuvent provoquer des changements dramatiques dans les températures de la haute atmosphère, dont l'ionosphère, qui s'étend d'environ 30 miles d'altitude à environ 600 miles de haut, le bord de l'espace. Alors que le matériau CME s'écrasant dans l'atmosphère terrestre peut provoquer des pics de température allant jusqu'à 750 degrés Fahrenheit, l'oxyde nitrique créé par l'infusion d'énergie peut ensuite le refroidir d'environ 930 F, dit Knipp.

La clé pour résoudre le mystère est venue lorsque Knipp examinait les données satellitaires d'une violente tempête solaire qui a frappé la Terre en 1967. "J'ai trouvé un graphique enfoui profondément dans un manuscrit oublié depuis longtemps, " dit-elle. " Cela m'a finalement suggéré ce qui se passait réellement. "

Parce que la haute atmosphère se dilate pendant les CME, les satellites en orbite terrestre basse sont obligés de se déplacer à travers des particules gazeuses supplémentaires, les faisant éprouver plus de traînée. La traînée des satellites - une préoccupation majeure du gouvernement et des entreprises aérospatiales - provoque des désintégrations dans les orbites des engins spatiaux, qui se consument ensuite dans l'atmosphère.

Dans le cadre de la nouvelle étude, Knipp et ses collègues ont comparé deux ensembles de données satellitaires de 15 ans. L'un provenait du sondage de l'atmosphère utilisant l'instrument de radiométrie d'émission à large bande (SABRE) monté sur le satellite TIMED de la NASA. L'autre provenait des données recueillies par les satellites du département américain de la Défense.

« Nous avons découvert que le matériau le plus rapide provenant du soleil déclenchait ces ondes de choc, faisant monter et chauffer l'atmosphère, " dit-elle. " Mais il est devenu très clair que ces ondes de choc étaient à l'origine de la création de l'oxyde nitrique, ce qui a fait que l'atmosphère a perdu de l'énergie et s'est refroidie."

SABRE collecte des données sur l'oxyde nitrique dans l'atmosphère depuis son lancement en 2001, emboîtant le pas à un autre satellite de mesure de l'oxyde nitrique connu sous le nom de Student Nitric Oxide Explorer (SNOE). Lancé en 1998, SNOE a impliqué plus de 100 étudiants de CU Boulder, principalement des étudiants de premier cycle, dans sa conception et sa construction. Une fois en orbite, SNOE a été contrôlé par des étudiants sur le campus 24 heures sur 24 pendant près de six ans.

Les orages géomagnétiques ont eu de graves impacts sur la Terre. Une tempête de 1989 causée par un CME a entraîné l'effondrement du réseau de transport d'électricité d'Hydro-Québec, faisant perdre le pouvoir à six millions de Canadiens. En 1859, une tempête solaire appelée Carrington Event produisit des aurores du pôle Nord à l'Amérique centrale et perturba les communications télégraphiques. provoquant même des incendies dans des bureaux télégraphiques qui ont fait plusieurs morts.