Les fluctuations de l'intensité du champ magnétique terrestre, causées par les changements quotidiens dans la structure du vent solaire et les tempêtes solaires intermittentes, peuvent avoir un impact sur l'utilisation des modèles de champ géomagnétique qui sont essentiels à la navigation des satellites, des avions, des navires et des voitures.

Les modèles de champ magnétique diffèrent en fonction de l'emplacement de la collecte des données, soit sur ou à proximité de la surface de la Terre, soit sur des satellites en orbite terrestre basse. Des recherches antérieures ont attribué les différences entre les modèles aux niveaux d'activité météorologique spatiale, mais une analyse récente de six années de modèles de champ magnétique terrestre et satellitaire a révélé que les écarts entre les modèles sont également dus à des erreurs de modélisation plutôt qu'à des phénomènes géophysiques uniquement. Les résultats sont publiés dans le Journal of Geophysical Research:Space Physics .

L'équipe de recherche de l'Université du Michigan a évalué les différences entre les observations des satellites en orbite terrestre basse de la mission Swarm et un modèle de champ magnétique terrestre, la treizième génération du champ géomagnétique international de référence ou IGRF-13. Ils se sont concentrés sur les différences dans des conditions géomagnétiques faibles à modérées qui couvrent 98,1 % du temps entre les années 2014 et 2020.

Les observations satellitaires collectées à différents endroits au-dessus de la Terre sont sensibles aux fluctuations du champ magnétique, tandis que les modèles de champ magnétique terrestre utilisent des observations pour estimer le champ magnétique interne de la Terre sans tenir compte de l'influence des tempêtes solaires. Les modèles de champ magnétique interne comme l'IGRF-13 sont utilisés pour suivre les changements dans les pôles magnétiques de la Terre, comme le déplacement du pôle Nord d'environ 45 km vers le nord-nord-ouest chaque année.

Comprendre ces grandes différences est important pour l'exploitation des satellites lors de l'utilisation de l'IGRF-13 comme référence et pour la recherche sur la physique de la magnétosphère, de l'ionosphère et de la thermosphère terrestres.

L'incertitude du modèle était la plus élevée dans les régions polaires nord et sud, et une analyse statistique a révélé que l'asymétrie entre les régions polaires nord et sud était un facteur majeur à l'origine des différences entre les modèles.

"Nous supposons souvent un champ magnétique presque symétrique entre les régions polaires nord et sud, mais ils sont en réalité très différents", a déclaré Yining Shi, chercheur adjoint à l'Université du Michigan, science et ingénierie du climat et de l'espace et auteur correspondant de l'étude. .

Les deux pôles géographiques correspondent à des coordonnées géomagnétiques différentes. Le pôle Nord correspond à environ 84° de latitude magnétique (MLAT) et 169° de longitude magnétique (MLON) et le pôle Sud correspond à environ -74° MLAT et 19° MLON.

La trajectoire de l'orbite polaire des satellites Swarm crée un biais d'échantillonnage avec une forte concentration de mesures autour des pôles géographiques, ce qui exacerbe les différences entre les modèles.

"Comprendre que ce qui a été attribué aux perturbations géophysiques est en réalité dû à l'asymétrie du champ magnétique terrestre nous aidera à mieux créer des modèles de champ géomagnétique ainsi qu'à faciliter la navigation par satellite et aérienne", a déclaré Mark Moldwin, professeur Arthur F Thurnau de Sciences et ingénierie du climat et de l'espace à l'UM et auteur de l'étude.

Un autre problème qui préoccupe la communauté des navigateurs est que le champ magnétique polaire a changé rapidement au cours de la dernière décennie.

"Cela ajoute encore plus de complexité à la création de modèles précis de champ magnétique", a déclaré Moldwin.