Des scientifiques de Skoltech et leurs collègues de l'Université de Graz et de l'Observatoire de Kanzelhöhe (Autriche), de l'Observatoire de Hvar (Croatie) et du Centre d'excellence solaire-terrestre belge - SILSO, Observatoire royal de Belgique ont présenté une nouvelle méthode pour prédire la force de le cycle solaire de 11 ans. Les résultats sont importants pour anticiper et atténuer les effets de la météo spatiale sur les astronautes, les pilotes et les systèmes technologiques modernes, tant dans l'espace que sur Terre. L'étude sera publiée dans Astronomy &Astrophysics .

Le soleil est la source d'explosions puissantes qui peuvent affecter les astronautes et les technologies modernes dans l'espace et sur Terre. Au début du 17ème siècle, Galileo Galilei dirigea son télescope vers le soleil et découvrit des taches solaires. Au 19ème siècle, il est devenu clair que les taches solaires apparaissent et disparaissent avec une certaine périodicité, en moyenne tous les 11 ans. Les taches solaires sont désormais régulièrement surveillées par plus de 80 observatoires à travers le monde et les chercheurs ont compilé des enregistrements continus de taches solaires pendant plus de quatre siècles, ce qui constitue la plus longue expérience scientifique de l'histoire de l'humanité.

Les taches solaires sont des manifestations visuelles de puissants champs magnétiques qui se sont élevés de l'intérieur solaire à travers sa surface. Les tubes magnétiques transportant la matière solaire émergent d'une tache solaire, formant une boucle géante, pénétrant à nouveau dans la surface par une autre tache solaire. Par conséquent, la plupart des taches solaires se présentent par paires, qui, comme un aimant, ont des polarités opposées, l'une étant positive et l'autre négative. L'énergie magnétique libre s'accumule dans ces boucles et peut être soudainement libérée, par exemple sous la forme d'une éruption ou d'une éjection de plasma.

En quelques minutes seulement, une éruption solaire peut libérer 100 000 fois plus d'énergie que toutes les centrales électriques sur Terre n'en produisent au cours d'une année. La lumière de l'éruption atteint la Terre en huit minutes; l'atmosphère dense de la Terre absorbe le rayonnement dangereux de l'éruption, protégeant la vie à la surface. Mais néanmoins, cela fait des ravages, la communication radio et le GPS peuvent être perturbés. Par exemple, en novembre 2015 en Suède, des avions ont disparu des radars à cause d'une éruption solaire. Et lorsque le soleil est d'humeur orageuse, les compagnies aériennes sont obligées d'annuler les vols au-dessus des pôles car il n'y a pas de communication radio pendant les orages. Souvent, juste après une éruption, des nuages ​​de plasma sont éjectés de la couronne solaire et projetés dans l'espace. Les éjections de masse coronale, des bulles de plasma magnétiques géantes d'un milliard de tonnes, s'étendent rapidement vers l'extérieur du soleil et peuvent frapper la Terre en quelques jours si son orbite se croise. C'est ainsi que le soleil transmet son humeur à notre planète :une tempête géomagnétique fait rage et les aurores boréales apparaissent.

"Actuellement, nous sommes entrés dans la phase ascendante d'un nouveau cycle solaire (n° 25) et voyons comment de plus en plus de taches solaires apparaissent sur le soleil. Plus de taches solaires - plus de tempêtes solaires, d'éruptions et d'éjections de masse coronale. Récemment, SpaceX a lancé 49 satellites comme une partie du projet Internet Starlink d'Elon Musk. Mais malheureusement, la plupart des CubeSats ont été perdus et n'ont pas atteint leur orbite prévue. Cet échec a coûté plus de 50 millions de dollars et a été causé par une tempête solaire. Ainsi, les prédictions de l'activité solaire sont extrêmement importants pour planifier les lancements de satellites, les missions spatiales à long terme, la prédiction des expositions aux rayonnements sur les vols d'avion et de nombreuses autres applications météorologiques spatiales pour vivre en harmonie avec une humeur orageuse du soleil ", déclare Tatiana Podladchikova, professeure associée à Skoltech, responsable de l'étude auteur principal.

Les auteurs de l'étude récente dans Astronomy &Astrophysics est venu avec une nouvelle méthode pour prédire la force du cycle solaire de 11 ans. L'équipe a montré que le taux de croissance maximal de l'activité des taches solaires dans la phase ascendante d'un cycle solaire est un précurseur efficace de l'amplitude du cycle solaire. En utilisant le nouveau catalogue Hemispheric Sunspot Numbers, récemment présenté par l'équipe, ils ont montré que les prédictions des amplitudes du cycle solaire sont plus précises lorsque l'évolution de l'activité solaire est considérée séparément pour les deux hémisphères du soleil.

"Le champ magnétique solaire est le moteur du cycle solaire de 11 ans et des éruptions énergétiques de notre soleil. Nous avons appris de notre étude que nous pouvons obtenir des prédictions plus précises de l'activité solaire en utilisant les données des taches solaires hémisphériques, qui capturent l'asymétrie et comportement déphasé de l'évolution du champ magnétique solaire dans les hémisphères solaires nord et sud", explique la co-auteure de l'étude Astrid Veronig, professeur à l'Université de Graz et responsable de l'Observatoire Kanzelhöhe pour la recherche solaire et environnementale.

Doctorat Skoltech Shantanu Jain, étudiant et co-auteur de l'étude, a souligné l'importance pratique de leur nouvelle étude sur les prévisions du cycle solaire :"Cette étude nous permet de déterminer avec précision l'évolution du cycle solaire bien à l'avance et de nous préparer en cas d'événement météorologique spatial extrême. Avec la dépendance croissante à l'égard de la technologie au 21e siècle, un événement météorologique spatial extrême peut perturber notre vie quotidienne car il peut endommager les réseaux électriques, les lignes de communication et affecter Internet, entraînant des pertes économiques massives. Cependant, des techniques de prévision météorologique spatiale efficaces et précises peuvent aider nous pour empêcher de tels scénarios."

"Notre travail confirme la grande importance d'une étude indépendante des hémisphères solaires et de la collecte régulière de données pour eux. Il convient également de noter que notre méthode peut être utilisée en temps réel, nous pouvons prédire l'amplitude du cycle en continu sur le développement de la phase ascendante d'un cycle solaire et mettre à jour la prédiction lorsque la dernière valeur du taux de croissance est supérieure à la précédente. Avec les données actuellement disponibles, nous prévoyons que l'estimation inférieure de l'amplitude du cycle solaire actuel (n ° 25) sera de 110 ± 26 , qui est comparable au cycle solaire précédent de 11 ans (n° 24)", déclare Olga Sutyrina, co-auteure de l'étude et diplômée de la maîtrise ès sciences de Skoltech, qui poursuit actuellement sa carrière de chercheuse scientifique chez Schlumberger.

"De telles prédictions à moyen terme ne peuvent reposer que sur de longues séries de données retraçant l'évolution réelle du cycle solaire au cours des siècles. Plus précisément, ce travail a tiré parti du nombre de taches solaires nouvellement recalibré de WDC-SILSO, combiné avec des informations hémisphériques récupérées à partir de le catalogue photographique de Greenwich. Cette combinaison de données a produit une base statistique encore plus riche pour construire cette nouvelle technique de prédiction », a commenté Frédéric Clette, co-auteur de l'étude et responsable du World Data Center SILSO.

"Et quelles que soient les tempêtes qui font rage, nous souhaitons à tous du beau temps dans l'espace", a conclu Tatiana Podladchikova. + Explorer plus loin

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