Un groupe de chercheurs brésiliens affiliés à l'Institut national de recherche spatiale (INPE) travaille à l'installation d'un réseau composé de magnétomètres (instruments utilisés pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique) à travers l'Amérique du Sud.

Le réseau de magnétomètres Embrace pour l'Amérique du Sud (Embrace MagNet) implique des efforts conjoints d'autres institutions d'Amérique latine dans le but d'étudier les caractéristiques spécifiques des perturbations du champ magnétique sur le continent et de comparer leurs intensités avec celles qui se produisent ailleurs dans le monde. Les dommages possibles causés par la météo spatiale aux appareils électroniques sont également un sujet primordial.

Situé à São José dos Campos, Brésil, au siège de l'Institut national de la recherche spatiale (Inpe), Embrace MagNet a déjà 13 magnétomètres opérationnels. Une fois le réseau terminé, il sera composé de 24 magnétomètres installés dans 16 états brésiliens et en Argentine, Chili et Uruguay.

Avant d'adopter MagNet, Les chercheurs sud-américains se sont appuyés sur les données d'institutions aux États-Unis, l'Europe et le Japon pour étudier les perturbations du champ magnétique sur l'Amérique du Sud, selon le responsable des sciences spatiales et atmosphériques de l'INPE, Clézio Marcos De Nardin.

« Les perturbations magnétiques ne sont pas équivalentes dans les hémisphères nord et sud. Plusieurs publications dans la littérature scientifique montrent que les aurores boréales et les aurores australes ne sont pas symétriques, Soit, " dit le chercheur. " Sur la base de leurs données, quand nous avons entendu que le champ magnétique était perturbé, nous n'avions aucune idée si la perturbation avait atteint le Brésil ou si nous pouvions supposer que la perturbation s'est produite dans ce secteur, " il ajoute.

L'initiative a fait l'objet de deux articles rédigés par De Nardin et ses collègues, récemment publié dans Radio-sciences , un journal de l'American Geophysical Union. Le premier article décrit les objectifs scientifiques du réseau et détaille sa conception, équipement, et l'installation et le traitement des données qu'il produit. Dans le deuxième article, les auteurs dévoilent les premiers résultats scientifiques de l'initiative.

Les éruptions solaires provoquent des phénomènes importants dans le champ magnétique. Ils éjectent un rayonnement électromagnétique (lumière) et des quantités massives de particules hautement énergisées dans l'espace. Voyager à plus de 2 millions de kilomètres à l'heure, les particules atteignent la Terre en quelques jours, bombarder le champ magnétique qui entoure et protège la planète.

Les interactions entre les particules solaires sous tension et le champ magnétique terrestre provoquent des perturbations dans le monde entier, produisant des aurores dans la stratosphère au-dessus des pôles Nord et Sud.

« Dans les régions aurorales, les interactions des nuages ​​magnétiques avec le champ magnétique créent un système de courants à une altitude de 100 km pouvant endommager les équipements au sol, " a déclaré le co-auteur Paulo Roberto Fagundes. Fagundes est professeur à l'Université de la vallée de Paraíba (UNIVAP) à São José dos Campos, État de São Paulo.

Les phénomènes solaires qui atteignent la Terre peuvent provoquer des interférences dans les systèmes de navigation par satellite, comme le GPS utilisé par les véhicules à moteur, avions et navires, dont le fonctionnement serait fortement dégradé. Les éruptions solaires peuvent également induire des courants électriques dans les transformateurs des lignes électriques et affecter la protection des oléoducs et des gazoducs.

Dans le cas des centrales électriques, les conséquences peuvent être encore pires. Lorsqu'un nuage magnétique solaire heurte le champ magnétique terrestre, des aurores apparaissent dans le ciel et des courants électriques dans le sol. A proximité d'une centrale hydroélectrique, les courants peuvent endommager les transformateurs et perturber le réseau, provoquant une panne d'électricité.

Un tel scénario s'est produit en Amérique du Nord le 13 mars 1989, trois jours et demi après une énorme tempête solaire et une éruption solaire. Les phénomènes ont induit de puissants courants dans le sol à divers endroits en Amérique du Nord, provoquant une panne de neuf heures dans la province canadienne du Québec et une panne majeure de la transmission par satellite, satellites météorologiques et autres.

"Des études récentes publiées dans la revue Analyse de risque estimer que, si un événement géomagnétique comme la tempête solaire de 1989 se produisait aujourd'hui, cela causerait des dommages s'élevant entre 2 400 et 3 400 milliards de dollars dans le monde, " a déclaré De Nardin.

Il ne faut pas une énorme tempête solaire pour endommager le réseau électrique, toutefois. Tout orage solaire provoque des courants de terre qui affectent les transformateurs. En outre, les centrales hydroélectriques construites à côté de grands barrages et réservoirs sont particulièrement vulnérables aux courants de sol provoqués par les tempêtes solaires. L'eau dans les réservoirs augmente la transmission du courant. Pire encore, lorsque l'eau s'écoule à travers les turbines des centrales électriques, il transmet le courant directement aux transformateurs.

Des fréquences plus ou moins élevées d'explosions solaires sont directement liées au cycle solaire (c'est-à-dire le cycle d'activité magnétique solaire), qui dure 11 ans et se caractérise par des augmentations et des diminutions successives du nombre et de la surface des taches solaires.

"En période de pic d'activité solaire, la dégradation du transformateur s'aggrave. Des articles publiés par l'IEEE [Institute of Electric and Electronics Engineers] basés sur des recherches menées en Afrique du Sud montrent que les transformateurs peuvent exploser si un entretien approprié n'est pas effectué, " dit De Nardin, qui est également directeur adjoint du Service international de l'environnement spatial (ISES), un réseau collaboratif d'organisations de services de météorologie spatiale à travers le monde.

Sur la base de leur analyse de la montagne de données collectées chaque jour par Embrace MagNet, Des chercheurs brésiliens développent un indice K magnétique spécifique pour l'Amérique du Sud, appelé indice Ksa. Les indices K quantifient les perturbations dans la composante horizontale du champ magnétique terrestre et caractérisent les magnitudes des orages géomagnétiques.

"Notre objectif est de produire un K-index spécifiquement pour l'Amérique du Sud, d'où le « sa » dans l'acronyme. Nous savons déjà que ce qui se passe dans le reste du monde n'est pas le même que ce qui se passe ici, " a dit De Nardin. " De plus, nous avons également réussi à capturer la variation d'une explosion solaire au moment où le rayonnement du soleil a atteint la Terre, avant la tempête."

En plus d'étudier le champ magnétique à l'aide d'Embrace MagNet, le projet a également produit une découverte scientifique importante, dit Fagundes. "Nous avons détecté l'existence d'une quatrième couche dans l'ionosphère, la couche F4."

L'ionosphère est la partie de la haute atmosphère terrestre qui se trouve entre environ 60 km et 500 km au-dessus de la surface. Le rayonnement solaire ionise les atomes et les molécules de cette couche, créer une couche d'électrons. "Nous connaissions la F1, Couches F2 et F3. Maintenant, nous avons découvert F4, la couche la plus externe, au-dessus de 350 km d'altitude. Nous étudions le mécanisme qui crée cette structure, ", a déclaré Fagundes.