Éruptions solaire et perturbations radioélectriques

Éruptions solaire et perturbations radioélectriques

En même temps que les ouragans IRMA, JOSE et KATIA, 5 éruptions solaires de grandes ampleurs se sont produites presque d'affilé : une première le 4 septembre et les autres les 6, 8 et 10 septembre. La force de ce phénomène a été 10 fois plus forte que ce à quoi on s'attendait.

L'Observatoire des phénomène solaire de la NASA, ainsi que l'Institut de physique Lebedev auprès de l'Académie des sciences de Russie, ont constatés l'ampleur de ces événements.
Heureusement ces éruptions solaires qui ont envoyés des rayonnements nocifs, ne peuvent pas traverser l'atmosphère de la Terre pour affecter physiquement les humains sur le sol ; cependant, lorsqu'ils sont suffisamment intenses, ils peuvent perturber l'atmosphère dans la couche où se déplace le satellites GPS et les signaux de communication.

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La NASA a capturé cette image de l'éruption solaire M8.1 le 8 septembre 2017. L'image est un mélange de lumière ultraviolette extrême dans les longueurs d'onde 131 et 171 angstrom. Crédits: NASA

Cette éruption du 8 septembre est classée comme un événement M8.1. Les éruptions de classe M sont 1/10 de la taille des explosions les plus intenses, celles de classe X.
Le nombre fournit plus d'informations sur sa force. Un M2 est deux fois plus intense qu'un M1, un M3 est trois fois plus intense qu'un M2, etc.

Ces éruptions ont vraisemblablement été accompagnées d'une éjection de masse coronale, c'est-à-dire d'une projection dans l'espace de particules hautement véloces et énergétiques. Ces particules pourraient provoquer une forte tempête magnétique avec la perturbation certaine des satellites de positionnement et des communication radio.

C'est le 4 novembre 2003 que l'éruption solaire la plus puissante de classe X28 a été enregistrée. Heureusement, ce jour-là, le tourbillon de vent solaire ne s'est pas dirigé vers notre planète, épargnant aux habitants de la Terre une tempête géomagnétique catastrophique.

Cela vaut bien quelques explications :

Les éjections de masse coronale (CME) sont d'énormes explosions du champ magnétique et de plasma à la superficie du Soleil.
Elles projettent du plasma ionisé dans l'espace interplanétaire et du gaz neutre associé par collision. Les éjections de masse coronale transportent des milliards de tonnes de matière. Ces CME ont une incidence sur la magnétosphère de la Terre, elles sont responsables des tempêtes géomagnétiques et des aurores.

Les CME se déplacent vers l'extérieur du Soleil habituellement à une vitesse d'environ 300 kilomètres par seconde, mais leur vitesse peut être variable. Elles varient de 100 kilomètres par seconde à plus de 3000 kilomètres par seconde. Les CME les plus rapides entrent en éruption à partir des grandes régions actives des taches solaires, alimentées par de plus fortes concentrations de champs magnétiques. Les plus rapides peuvent atteindre la Terre en seulement 14 à 17 heures. Les plus lentes, généralement des éruptions des  régions tranquilles, prennent plusieurs jours pour atteindre la Terre.
Parce que les CME ont un champ magnétique intégré qui est plus fort que le champ du vent solaire, ils augmentent en taille à mesure qu'ils se propagent vers l'extérieur du Soleil. Au moment où ils atteignent la Terre, ils peuvent être si grands qu'ils remplissent la moitié du volume d'espace entre le Soleil et la Terre. En raison de leur taille immense, ces CME  peuvent prendre 24 à 36 heures pour passer sur la Terre.

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L'atmosphère solaire a été observée par le satellite SDO et  par le satellite Soho (par coronographie)  © reproduction skeeze

Les CME qui voyagent plus rapidement que la vitesse des ondes de plasma du vent solaire (l'équivalent spatial de la vitesse sonore de la Terre), génèrent une onde de choc, tout comme un avion voyageant plus vite que la vitesse du son. Ces ondes de choc accélèrent les particules chargées devant elles pour créer une grande partie de l'orage du rayonnement solaire associé à des éruptions solaires à grande échelle. Souvent, le premier signe d'un CME qui frappe l'environnement terrestre est dû au passage de l'onde de choc.

La taille, la vitesse, la direction et la densité d'un CME sont des paramètres importants pour prédire si et quand cela aura un impact sur la Terre.
Nous pouvons estimer les propriétés d'un CME en observant à l'aide d'un instrument connu sous le nom de CORONOGRAPHE. Celui-ci bloque la lumière brillante du disque solaire, tout comme la Lune le fait dans une éclipse solaire totale, ce qui permet à l'atmosphère solaire externe (chromosphère et coronal) d'être observé. Les CME apparaissent sous forme de nuages ​​lumineux de plasma qui se déplacent vers l'extérieur à travers l'espace interplanétaire.

Voici un exemple concret :

Vidéo des deux éruptions solaires du 6 septembre vues par SOHO. Le Soleil est masqué — Crédit : NASA, ESA, SOHO

Afin de prédire la force de la tempête géomagnétique résultante, les estimations de la force et de la direction du champ magnétique sont importantes. À l'heure actuelle, le champ magnétique ne peut être déterminé tant qu'il n'est pas mesuré par un satellite de surveillance. Si la direction du champ magnétique du CME est opposée à celle du champ magnétique dipolaire de la Terre, la perturbation ou la tempête géomagnétique résultante sera plus grande que si les champs sont dans la même direction.

Certains CME montrent principalement une direction du champ magnétique dans leur passage sur Terre, mais la plupart montrent des directions de champ changeantes uniquement lorsque le grand nuage magnétique passe sur notre magnétosphère relativement petite.
De sorte que la plupart des CME qui ont une incidence sur la magnétosphère terrestre auront à un certain point des conditions de champ magnétique qui favorisent la génération d'assaut géomagnétique avec les écrans auroraux associés et les courants induits par voie géomagnétique dans le sol.

   Voici un tableaux qui décrit les perturbations environnementales pour un type d'événement qui peut intéresser les radioamateurs, l'incidence sur les communication radio et sur la navigation. Les échelles ont des niveaux gradués, analogues aux ouragans, aux tornades et aux tremblements de terre qui transmettent la sévérité de l'évènement. Ils répertorient les effets possibles à chaque niveau et donnent une mesure de l'intensité des causes physiques.

Niveau Description EFFET Mesures
R 5 Extrême

HF Radio : Plus aucune communication radio HF sur tout le côté illuminé par le soleil pendant plusieurs heures.

Navigation : les signaux de navigation à basse fréquence utilisés par les systèmes d'aviation maritimes et généraux émettent des pannes sur le côté éclairé de la Terre pendant de nombreuses heures, entraînant une perte de positionnement. Augmentation des erreurs de navigation par satellite dans le positionnement pendant plusieurs heures sur le côté éclairé par le soleil de la Terre, qui peut se propager durant la nuit.

X20
(2 x 10-3)
R 4 Sévère

Radio HF : Perte de contact radio HF pendant plusieurs heures sur le côté éclairé par le soleil de la Terre

Navigation : forte dégradation de la communication radio HF sur la plupart du côté éclairé par le soleil de la Terre pendant une heure ou deux. HF radio contact perdu pendant ce temps.

X10
(10-3)
R 3 Fort

HF Radio : Perte de contact radio HF pendant environ une heure sur le côté éclairé par le soleil de la Terre.

Navigation : signaux de navigation à basse fréquence dégradés pendant environ une heure.

X1
(10-4)
R 2 Modérer

HF Radio : interruption des communications radio HF limitée sur le côté éclairé par le soleil, perte de contact radio pendant plusieurs dizaines de minutes.

Navigation : Dégradation des signaux de navigation de basse fréquence pendant des dizaines de minutes.

M5
(5 x 10-5)
R 1 Mineur

Radio HF : Dégradations faibles ou mineures des communications radio HF sur le côté éclairé par le soleil, perte occasionnelle de contacts radio.

Navigation : les signaux de navigation de basse fréquence sont dégradés durant de courts intervalles..

M1
(10-5)

► Dernière info du 10 septembre !

Eruption2 1

Une éruption X-Ray X8.2 (R3-Strong blackout radio) s'est produite le 10 septembre à 1606 UTC. La région source était la région 2673, maintenant située juste autour du disque visible. Cet événement R3 a produit une augmentation rapide des niveaux de protons qui sont actuellement au-dessus du seuil S2 (modéré).

Sources :

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/active-region-on-sun-continues-to-emits-solar-flares

http://www.swpc.noaa.gov/news/x82-r3-strong-x-ray-event-observed-101606-utc

http://www.swpc.noaa.gov/news/coronal-mass-ejections-cme-space-weather-phenomena

http://www.swpc.noaa.gov/sites/default/files/images/NOAAscales.pdf

http://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/astronomie-decouverte-atmosphere-solaire-1661/page/8/

Cet article a été rédigé par Albert Müller - ON5AM

 

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