Les événements météorologiques spatiaux extrêmes peuvent avoir un impact significatif sur des systèmes tels que les satellites, systèmes de communication, distribution d'énergie et aviation. Ils sont entraînés par l'activité solaire qui est connue pour avoir un cycle irrégulier mais d'environ 11 ans. En imaginant un nouveau, 'horloge solaire' régulière, les chercheurs ont découvert que l'activation et la désactivation des périodes de forte activité solaire sont assez brusques, et sont capables de déterminer les heures de mise en marche/arrêt. Leur analyse montre que si des événements extrêmes peuvent survenir à tout moment, ils sont beaucoup moins susceptibles de se produire dans l'intervalle calme.

L'horloge aidera les scientifiques à déterminer plus précisément quand le risque de tempêtes solaires est le plus élevé et à planifier les impacts de la météo spatiale sur notre infrastructure spatiale, important car le prochain démarrage de l'activité peut être imminent alors que l'activité solaire s'éloigne de son minimum actuel.

Publié dans Lettres de recherche géophysique par une équipe dirigée par l'Université de Warwick, l'horloge solaire utilise l'enregistrement quotidien du nombre de taches solaires disponible depuis 1818 pour cartographier l'activité solaire sur 18 cycles solaires en un cycle standardisé de 11 ans ou « horloge ». Il n'y a pas deux cycles solaires identiques, mais en utilisant une technique mathématique connue sous le nom de transformée de Hilbert, les chercheurs ont pu pour la première fois standardiser le cycle d'activité solaire.

L'horloge a révélé que les transitions entre les périodes calmes et actives de l'activité solaire sont nettes. Une fois que l'horloge est construite à partir des observations des taches solaires, elle peut être utilisée pour commander des observations de l'activité solaire et de la météo spatiale. Il s'agit notamment de l'apparition d'éruptions solaires observées en rayons X par les satellites GOES et du flux radio solaire F10.7 qui suit l'activité coronale solaire. Ce sont tous des moteurs de la météo spatiale sur Terre, dont le record le plus long est l'indice aa basé sur des mesures de champ magnétique au Royaume-Uni et en Australie remontant à plus de 150 ans. Toutes ces observations montrent les mêmes heures d'activation et de désactivation brutales de l'activité.

Une fois les heures de mise en marche/arrêt passées obtenues à partir de l'horloge, le taux d'occurrence d'événements extrêmes lorsque le soleil est actif ou calme peut être calculé.

Auteur principal, la professeure Sandra Chapman, du Centre de fusion de l'Université de Warwick, Espace et Astrophysique, a déclaré :"Les scientifiques passent leur vie à essayer de lire le livre de la nature. Parfois, nous créons une nouvelle façon de transformer les données et ce qui semblait être compliqué et compliqué est soudainement magnifiquement simple. Dans ce cas, notre méthode d'horloge solaire a montré pour la première fois des heures claires d'allumage et d'extinction délimitant des intervalles calmes et actifs pour la météo spatiale.

« De grands événements peuvent survenir à tout moment, mais sont beaucoup plus probables autour du maximum solaire. En ordonnant clairement les observations, nous constatons qu'en 150 ans d'activité géomagnétique sur Terre, seulement quelques pour cent se produisent pendant ces conditions calmes.

« La capacité d'estimer le risque de survenue d'une future super tempête solaire est vitale pour les technologies spatiales et au sol qui sont particulièrement sensibles à la météorologie spatiale, comme les satellites, système de communication, distribution d'énergie et aviation.

« Si vous avez un système sensible à la météo spatiale, vous devez savoir quelle est la probabilité d'un grand événement, et il est utile de savoir quand nous sommes dans une période calme car cela permet la maintenance et d'autres activités qui rendent les systèmes temporairement plus fragiles."

La recherche a été co-écrite par Scott Mcintosh du National Center for Atmospheric Research, Robert Leamon de l'Université du Maryland et du Goddard Space Flight Center de la NASA et Nick Watkins de l'Université de Warwick et de la London School of Economics and Political Science.

Robert Leamon a déclaré :" La transformation de Hilbert est une technique vraiment puissante dans toute la science. Sandra me l'a suggérée sur un projet complètement différent - c'est vraiment une chaîne d'événements fortuits - en raison de son travail dans les plasmas de fusion en laboratoire, et quand on l'appliquait aux taches solaires, nous l'avons vu lié à l'activation brutale de l'activité que nous avions vue ailleurs. Sandra a alors vu l'arrêt en regardant l'indice aa."

Scott Mcintosh a déclaré:"Nous prévoyons que la porte ouverte par ce travail innovant conduira au développement de climatologies significatives pour l'activité solaire et à une meilleure prévisibilité qui en résultera."

« Quantifying the solar cycle modulation of extreme space weather » est publié dans Lettres de recherche géophysique .