Nous pourrions être dans un énorme feu d'artifice en 2012. Certaines prévisions mettent le maximum solaire du cycle solaire 24 encore plus énergique que le dernier maximum solaire en 2002-2003 (rappelez-vous tous ces éruptions de classe X record?). Les physiciens solaires sont déjà enthousiasmés par ce prochain cycle et de nouvelles méthodes de prédiction sont mises à profit. Mais faut-il s'inquiéter?
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Selon l'un des nombreux scénarios Doomsday qui nous ont été présentés dans la perspective de la «fin du monde» alimentée par la prophétie maya en 2012, ce scénario est en fait basé sur des données scientifiques. De plus, il peut y avoir une certaine corrélation entre le cycle solaire de 11 ans et les cycles temporels vus dans le calendrier maya, peut-être cette ancienne civilisation a-t-elle compris comment le magnétisme du Soleil subit des changements de polarité à chaque décennie? De plus, les textes religieux (comme la Bible) disent que nous devons une journée de jugement, impliquant beaucoup de feu et de soufre. Il semble donc que nous allons être torréfiés vivants par notre star la plus proche le 21 décembre 2012!
Avant de sauter aux conclusions, prenez du recul et réfléchissez bien. Comme la plupart des différentes façons dont le monde va se terminer en 2012, la possibilité que le Soleil souffle une énorme éruption solaire dévastatrice pour la Terre est très attrayante pour les prophètes du malheur. Mais regardons ce qui se passe réellement lors d'un éruption solaire dirigée vers la Terre, la Terre est en fait très bien protégée. Bien que certains satellites ne soient pas…
La Terre a évolué dans un environnement hautement radioactif. Le Soleil tire constamment des particules de haute énergie de sa surface dominée magnétiquement comme le vent solaire. Pendant le maximum solaire (lorsque le Soleil est le plus actif), la Terre peut avoir la malchance de regarder dans le canon d'une explosion avec l'énergie de 100 milliards de bombes atomiques de la taille d'Hiroshima. Cette explosion est connue comme une éruption solaire et ses effets peuvent causer des problèmes ici sur Terre.
Avant d'examiner les effets de la Terre, examinons le Soleil et comprenons brièvement pourquoi il se met en colère tous les 11 ans environ.
Le cycle solaire
Avant tout, le Soleil a un Naturel cycle d'une durée d'environ 11 ans. Pendant la durée de vie de chaque cycle, les lignes de champ magnétique du Soleil sont entraînées autour du corps solaire par rotation différentielle à l'équateur solaire. Cela signifie que l'équateur tourne plus vite que les pôles magnétiques. Alors que cela continue, le plasma solaire entraîne les lignes de champ magnétique autour du Soleil, provoquant un stress et une accumulation d'énergie (une illustration de cela est illustrée). À mesure que l'énergie magnétique augmente, les plis se forment sous forme de flux magnétique, les forçant à la surface. Ces plis sont connus sous le nom de boucles coronales qui deviennent plus nombreuses pendant les périodes de forte activité solaire.
C'est là que les taches solaires entrent en jeu. Alors que les boucles coronales continuent de surgir à la surface, des taches solaires apparaissent également, souvent situées aux pieds des boucles. Les boucles coronales ont pour effet de repousser les couches superficielles plus chaudes du Soleil (la photosphère et la chromosphère), exposant la zone de convection plus froide (les raisons pour lesquelles la surface solaire et l'atmosphère sont plus chaudes que l'intérieur solaire sont dues au phénomène de chauffage coronal) . À mesure que l'énergie magnétique s'accumule, nous pouvons nous attendre à ce que de plus en plus de flux magnétique soient forcés ensemble. C'est à ce moment qu'un phénomène connu sous le nom de reconnexion magnétique se produit.
La reconnexion est le déclencheur des éruptions solaires de différentes tailles. Comme indiqué précédemment, les éruptions solaires des «nanoflares» aux «éruptions de classe X» sont des événements très énergétiques. Certes, les plus grosses fusées éclairantes génèrent suffisamment d'énergie pour 100 milliards d'explosions atomiques, mais ne vous inquiétez pas. Pour commencer, cette éruption se produit dans la couronne basse, juste à côté de la surface solaire. C'est à près de 100 millions de kilomètres (1AU). La Terre est loin de l'explosion.
Comme les lignes du champ magnétique solaire libèrent une énorme quantité d'énergie, le plasma solaire est accéléré et confiné dans l'environnement magnétique (le plasma solaire est des particules surchauffées comme les protons, les électrons et certains éléments légers tels que les noyaux d'hélium). Lorsque les particules de plasma interagissent, des rayons X peuvent être générés si les conditions sont bonnes et bremsstrahlung est possible. (Bremsstrahlung se produit lorsque des particules chargées interagissent, entraînant une émission de rayons X.) Cela peut créer une éruption de rayons X.
Le problème des éruptions solaires à rayons X
Le plus gros problème avec une éruption de rayons X est que nous recevons peu d'avertissement quand cela va se produire alors que les rayons X se déplacent à la vitesse de la lumière (l'une des éruptions solaires record de 2003 est illustrée à gauche). Les rayons X d'une fusée éclairante de classe X atteindront la Terre en huit minutes environ. Lorsque les rayons X frappent notre atmosphère, ils sont absorbés dans la couche la plus externe appelée ionosphère. Comme vous pouvez le deviner d'après son nom, il s'agit d'un environnement réactif très chargé, plein d'ions (noyaux atomiques et électrons libres).
Pendant les événements solaires puissants tels que les éruptions, les taux d'ionisation entre les rayons X et les gaz atmosphériques augmentent dans les couches des régions D et E de l'ionosphère. Il y a une augmentation soudaine de la production d'électrons dans ces couches. Ces électrons peuvent causer des interférences au passage des ondes radio dans l'atmosphère, absorbant les signaux radio à ondes courtes (dans la gamme des hautes fréquences), bloquant éventuellement les communications mondiales. Ces événements sont connus sous le nom de «perturbations ionosphériques soudaines» (ou SID) et ils deviennent monnaie courante pendant les périodes de forte activité solaire. Fait intéressant, l'augmentation de la densité électronique pendant un SID stimule la propagation de la radio à très basse fréquence (VLF), un phénomène que les scientifiques utilisent pour mesurer l'intensité des rayons X provenant du Soleil.
Éjections de masse coronales?
Les émissions de torches solaires aux rayons X ne sont qu'une partie de l'histoire. Si les conditions sont réunies, une éjection de masse coronale (CME) peut se produire sur le site de la poussée (bien que l'un ou l'autre phénomène puisse se produire indépendamment). Les CME sont plus lents que la propagation des rayons X, mais leurs effets globaux ici sur Terre peuvent être plus problématiques. Ils ne voyagent pas à la vitesse de la lumière, mais ils voyagent toujours vite; ils peuvent voyager à un rythme de 2 millions de miles par heure (3,2 millions de km / h), ce qui signifie qu'ils peuvent nous atteindre en quelques heures.
C'est là que beaucoup d'efforts sont déployés pour la prévision de la météo spatiale. Nous avons une poignée d'engins spatiaux assis entre la Terre et le Soleil au Lagrangien Terre-Soleil (L1) pointez avec des capteurs à bord pour mesurer l'énergie et l'intensité du vent solaire. Si un CME passe par leur emplacement, les particules énergétiques et le champ magnétique interplanétaire (IMF) peuvent être mesurés directement. Une mission appelée Advanced Composition Explorer (ACE) se trouve dans le L1 point et fournit aux scientifiques un avis allant jusqu'à une heure sur l'approche d'un CME. ACE s'associe à l'Observatoire solaire et héliosphérique (SOHO) et à l'Observatoire solaire des relations électriques (STEREO), afin que les CME puissent être suivis de la couronne inférieure dans l'espace interplanétaire, à travers le L1 pointer vers la Terre. Ces missions solaires travaillent activement ensemble pour informer à l'avance les agences spatiales d'un CME dirigé vers la Terre.
Et si un CME atteignait la Terre? Tout d'abord, cela dépend beaucoup de la configuration magnétique du FMI (du Soleil) et du champ géomagnétique de la Terre (la magnétosphère). De manière générale, si les deux champs magnétiques sont alignés avec des polarités pointant dans la même direction, il est très probable que le CME sera repoussé par la magnétosphère. Dans ce cas, le CME glissera au-delà de la Terre, provoquant une certaine pression et distorsion sur la magnétosphère, mais passant autrement sans problème. Cependant, si les lignes de champ magnétique sont dans une configuration anti-parallèle (c'est-à-dire des polarités magnétiques dans des directions opposées), une reconnexion magnétique peut se produire au bord d'attaque de la magnétosphère.
Dans ce cas, le FMI et la magnétosphère fusionneront, reliant le champ magnétique terrestre à celui du Soleil. Cela met en scène l'un des événements les plus impressionnants de la nature: l'aurore.
Satellites en péril
Alors que le champ magnétique CME se connecte à la Terre, des particules de haute énergie sont injectées dans la magnétosphère. En raison de la pression du vent solaire, les lignes de champ magnétique du Soleil se replieront autour de la Terre, balayant derrière notre planète. Les particules injectées dans la «journée» seront acheminées vers les régions polaires de la Terre où elles interagissent avec notre atmosphère, générant de la lumière comme des aurores. Pendant ce temps, la ceinture de Van Allen deviendra également «sur-chargée», créant une région autour de la Terre qui pourrait causer des problèmes aux astronautes non protégés et aux satellites non blindés. Pour en savoir plus sur les dommages pouvant être causés aux astronautes et aux engins spatiaux, consultez «Maladie due aux radiations, dommages cellulaires et risque accru de cancer pour les missions à long terme vers Mars" et "Un nouveau transistor pourrait contourner le problème de rayonnement spatial.”
Comme si le rayonnement de la ceinture de Van Allen n'était pas suffisant, les satellites pourraient succomber à la menace d'une atmosphère en expansion. Comme vous vous en doutez, comme si le Soleil frappait la Terre avec des rayons X et des CME, il y aurait inévitable échauffement et expansion mondiale de l'atmosphère, empiétant peut-être sur les altitudes orbitales des satellites. S'ils ne sont pas contrôlés, un effet d'aérofreinage sur les satellites pourrait les faire ralentir et baisser en altitude. L'aérofreinage a été largement utilisé comme vol spatial outil pour ralentir le vaisseau spatial lorsqu'il est inséré en orbite autour d'une autre planète, mais cela aura un effet néfaste sur les satellites en orbite autour de la Terre car tout ralentissement de la vitesse pourrait la faire rentrer dans l'atmosphère.
On ressent trop les effets sur le terrain
Bien que les satellites soient en première ligne, s'il y a une forte poussée de particules énergétiques pénétrant dans l'atmosphère, nous pouvons également ressentir les effets néfastes ici-bas sur Terre. En raison de la génération d'électrons aux rayons X dans l'ionosphère, certaines formes de communication peuvent devenir inégales (ou être supprimées toutes ensemble), mais ce n'est pas tout ce qui peut se produire. Particulièrement dans les régions de haute latitude, un vaste courant électrique, connu sous le nom d '«électrojet», peut se former à travers l'ionosphère par ces particules entrantes. Avec un courant électrique vient un champ magnétique. Selon l'intensité de la tempête solaire, des courants peuvent être induits ici au sol, ce qui peut surcharger les réseaux électriques nationaux. Le 13 mars 1989, six millions de personnes ont perdu de l'électricité dans la région du Québec au Canada après qu'une énorme augmentation de l'activité solaire a provoqué une poussée de courants induits par le sol. Le Québec a été paralysé pendant neuf heures pendant que les ingénieurs travaillaient sur une solution au problème.
Notre soleil peut-il produire une fusée éclairante?
La réponse courte est «non».
La réponse plus longue est un peu plus complexe. Alors qu'une éruption solaire provenant de l'extérieur du Soleil, visant directement sur nous, pourrait causer des problèmes secondaires tels que des dommages par satellite et des blessures à des astronautes non protégés et des pannes d'électricité, la torche elle-même n'est pas assez puissante pour détruire la Terre, certainement pas en 2012. J'ose dire, dans Dans un avenir lointain, lorsque le soleil commencera à manquer de carburant et à se transformer en une géante rouge, cela pourrait être une mauvaise époque pour la vie sur Terre, mais nous avons quelques milliards d'années pour attendre que cela se produise. Il pourrait même y avoir la possibilité de lancer plusieurs fusées éclairantes de classe X et, par pure malchance, nous pourrions être frappés par une série de CME et de sursauts de rayons X, mais aucun ne sera puissant pour surmonter notre magnétosphère, notre ionosphère et notre atmosphère épaisse ci-dessous.
Des éruptions solaires «tueuses» avoir été observé sur d'autres étoiles. En 2006, l'observatoire Swift de la NASA a vu la plus grande éruption stellaire jamais observée à 135 années-lumière. On estime qu'il a déclenché une énergie de 50 millions mille milliards bombes atomiques, la fusée II Pegasi aurait anéanti la plupart des vies sur Terre si notre Soleil nous tirait des rayons X à partir d'une fusée de cette énergie. Cependant, notre Soleil n'est pas II Pegasi. II Pegasi est une violente étoile géante rouge avec un partenaire binaire sur une orbite très proche. On pense que l'interaction gravitationnelle avec son partenaire binaire et le fait que II Pegasi est une géante rouge est la cause profonde de cet événement de fusée énergétique.
Les détracteurs indiquent que le Soleil est une source potentielle de tueur de la Terre, mais le fait demeure que notre Soleil est une étoile très stable. Il n'a pas de partenaire binaire (comme II Pegasi), il a un cycle prévisible (d'environ 11 ans) et il n'y a aucune preuve que notre Soleil ait contribué à un événement d'extinction de masse dans le passé via une énorme fusée dirigée vers la Terre. De très grosses éruptions solaires ont été observées (comme l'éruption de lumière blanche Carrington de 1859)… mais nous sommes toujours là.
Dans une tournure supplémentaire, les physiciens solaires sont surpris par la manquer de de l'activité solaire au début de ce 24e cycle solaire, conduisant certains scientifiques à spéculer que nous pourrions être sur le point d'un autre minimum de Maunder et du «petit âge glaciaire». Cela contraste fortement avec la prévision de 2006 du physicien solaire de la NASA selon laquelle ce cycle sera un «doozy».
Cela m'amène à conclure que nous avons encore un long chemin à parcourir pour prévoir les éruptions solaires. Bien que les prévisions météorologiques spatiales s'améliorent, il faudra encore quelques années avant que nous puissions lire le Soleil avec suffisamment de précision pour dire avec certitude à quel point un cycle solaire sera actif. Donc, indépendamment de la prophétie, de la prédiction ou du mythe, il n'y a aucun moyen physique de dire que la Terre sera touchée par tout une fusée éclairante, et encore moins une grosse en 2012. Même si une grande fusée éclairante nous a frappés, ce ne sera pas un événement d'extinction. Oui, les satellites peuvent être endommagés, provoquant des problèmes secondaires tels qu'une perte de GPS (qui pourrait perturber le contrôle du trafic aérien par exemple) ou les réseaux électriques nationaux peuvent être submergés par des électrojets auroraux, mais rien de plus extrême que cela.
Mais attendez, pour contourner ce problème, les prophètes du malheur nous disent maintenant qu'une grande éruption solaire volonté nous frappe juste au moment où le champ géomagnétique de la Terre s'affaiblit et s'inverse, nous laissant sans protection contre les ravages d'un CME… Les raisons pour lesquelles cela ne se produira pas en 2012 sont dignes de son propre article. Alors, faites attention au prochain article de 2012 "2012: pas d'inversion géomagnétique“.
Crédits images de référence: MIT (simulation de supernova), NASA / JPL (région active solaire en EUV). Effets et montage: moi-même.
