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Que sont les cycles solaires et comment nous affectent-ils?

Pendant plus de quatre milliards d’années, la lumière et la chaleur du soleil ont grandement influencé les conditions atmosphériques et météorologiques de la planète. Cependant, l’énergie émise par le soleil n’est pas constante ; elle augmente et diminue périodiquement. Cette variation périodique – qui se produit au cours d’un «cycle solaire» de onze ans – a un impact majeur sur les grands systèmes et régimes météorologiques de la Terre, tels que les vents polaires et El Niño.

Les météorologues estiment aujourd’hui que le cycle solaire pourrait également avoir une incidence sur le climat. Pour mieux comprendre cela, nous devons examiner ce qui motive cette variation cyclique de l’énergie du Soleil, à savoir les taches solaires.

Que sont les taches solaires?

«Les taches solaires sont des régions sombres qui émaillent le soleil de temps en temps. Elles sont enregistrées depuis plus de 400 ans. Nous savons maintenant que ce sont des régions de fort champ magnétique sortant de la surface solaire », explique le Dr Dean Pesnell, scientifique au Goddard Space Flight Center de la NASA.

La première référence aux taches solaires se trouve dans un livre chinois datant d’environ 800 ans av JC. Cependant, ce n’est que récemment que nous avons bien compris pourquoi elles se forment.

Le Soleil n’est pas un corps solide, mais une sphère de plasma, c’est-à-dire un gaz chargé. Par conséquent, différentes parties du Soleil se déplacent à des vitesses différentes. À cause de cela, les lignes magnétiques à la surface du Soleil s’emmêlent – un peu comme les fils d’une boule de fil se mélangeant – produisant de puissants champs magnétiques localisés appelés taches solaires. Lorsque ces lignes magnétiques enchevêtrées se cassent, elles provoquent des éclairs appelés éruptions solaires (à base de lumière et de rayons X) et des éjections de masse coronale ou CME (grandes expulsions d’éléments chargés).

«Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale sont plus courantes lorsqu’il y a plus de taches solaires», explique le Dr Pesnell.

Les activités magnétiques sur le Soleil ont tendance à atteindre un niveau maximum et à diminuer au minimum dans un cycle solaire d’environ 11 ans. Ces deux extrémités du spectre sont appelées maxima et minima solaires. Cela signifie essentiellement que tous les onze ans, les champs magnétiques du Soleil s’inversent complètement, les pôles nord et sud qui changent de place. Par conséquent, le cycle commence par un minimum (lorsque les pôles magnétiques commencent à basculer), atteint le maximum à mi-parcours (lorsque l’enchevêtrement des lignes magnétiques est à son maximum), puis revient finalement à un minimum (lorsque les activités magnétiques s’estompent).

Un astronome allemand, Samuel Heinrich Schwabe, a observé le Soleil pendant 17 ans dans l’espoir de trouver la planète hypothétique Vulcan à proximité. Bien qu’il n’ait pas réussi à trouver Vulcan, il a remarqué une variation dans le nombre de taches solaires et, ce faisant, a découvert le cycle solaire.

Comment le cycle solaire et le climat mondial sont-ils connectés?

Le nombre de taches solaires varie non seulement au cours d’un cycle de 11 ans, mais également d’un cycle à l’autre. Par conséquent, bien que l’impact de ce cycle soit minime dans notre climat quotidien, il joue un rôle important dans la conduite du climat à long terme. Donc, si le nombre de taches solaires augmente de cycle en cycle, la Terre risque de se réchauffer. Et vice versa.

Entre 16h45 et 17h15, l’ Europe subit une période de froid inhabituel. La population islandaise a diminué de moitié au cours de cette période. En Angleterre, la Tamise a gelé, donnant lieu à des « foires du gel » sur ses rives. La raison de ces années terriblement froides en Europe n’a été découverte qu’en 1894 par l’astronome britannique Edward Walter Maunder. Il en a déduit qu’une diminution du nombre de taches solaires d’un cycle à l’autre était à l’origine de la vague de froid meurtrier de cette période. Cette période de gel prolongée est appelée le minimum de Maunder.

Au cours des cinq dernières décennies, le nombre de taches solaires pendant le maximum solaire a encore diminué à chaque cycle. Cette tendance a incité beaucoup de personnes à prédire que le prochain minimum de Maunder approchera peut-être rapidement. Certains ont même postulé que cela entraînerait une phase de refroidissement qui pourrait compenser le réchauffement climatique en cours.

Cependant, des scientifiques n’ont pas tardé à démystifier cette théorie. « Nos travaux montrent que le prochain cycle ne sera pas plus faible, mais qu’il pourrait être plus fort que le précédent. Il n’y a aucune possibilité que l’activité solaire diminue dans un avenir proche, donnant lieu à un refroidissement global. En outre, même si vous pensez que les taches solaires vont continuer à diminuer, il ne suffit pas de compenser le réchauffement actuel, car l’énergie de base du Soleil que nous recevons chaque jour reste constante », explique le Dr Dibyendu Nandi, professeur à l’IISER. Kolkata et chercheur principal du Centre d’excellence en sciences spatiales en Inde. Ce phénomène est à suivre et à en connaître l’aboutissement qui sera observé lors du prochain cycle solaire des années 2020-2030. Est ce que ce cycle sera faible ou fort ? Les projections du prochain cycle 25 diffèrent selon les scientifiques :

Alors, comment les minima solaires peuvent-ils nous impacter?

Cela dit, le prochain minimum solaire qui approche à grands pas pourrait avoir de mauvaises nouvelles pour nous. Les cycles solaires affectent le modèle de température atmosphérique supérieure. Tous les systèmes de communication sur Terre dépendent de la réflectance des signaux provenant de la couche atmosphérique supérieure, appelée ionosphère. Les scientifiques disent que le Soleil et les humains ont tous deux un rôle à jouer dans la qualité de plus en plus médiocre des communications radio ces dernières années.

«Les gaz à effet de serre (GES) réchauffent l’atmosphère terrestre mais entraînent un refroidissement de la haute atmosphère. De plus, lorsque les minima solaires se produisent, le refroidissement de la haute atmosphère qui en résulte réduit la profondeur de l’ionosphère. Ce rétrécissement crée des perturbations dans nos systèmes de communication et peut également réduire la durée de vie des satellites », a déclaré le scientifique basé à Delhi, le Dr Gufran Beig. M. Beig est le premier citoyen indien à remporter le prix de l’Organisation météorologique mondiale (OMM, Nations Unies) pour ses travaux sur le refroidissement de la haute atmosphère induit par les GES.

Il y a plus. Au fur et à mesure que nous nous approchons des minima solaires, les risques liés aux flux magnétiques à haute vitesse du Soleil vont augmenter. «Les flux à haute vitesse sont plus fréquents lorsqu’il y a moins de taches solaires. Et à mesure que nous atteignons un minimum solaire, ces flux peuvent frapper le champ magnétique de la Terre, provoquant des tempêtes géomagnétiques. Les particules énergétiques des tempêtes peuvent arrêter l’électronique des satellites. Sans éjections de masse coronale agissant comme un bouclier, le nombre de rayons cosmiques frappant la Terre augmentera », prévient le Dr Pesnell.

N’avons-nous pas dit quelque chose à propos de l’impact sur la météo ?

Bien que beaucoup aient négligé les impacts du cycle solaire sur la météo locale dans le passé, des études récentes ont mis en évidence de nombreux liens. À l’échelle mondiale, les activités solaires ont des impacts beaucoup plus profonds sur l’Europe et l’Amérique du Nord, en particulier sur le vortex polaire.

« Une des raisons pour lesquelles le cycle solaire est sous-estimé est due au fait que le rendement radiatif visible du soleil change très peu au cours du cycle. Cependant, si nous examinons le rendement radiatif ultraviolet, nous observons un changement de près de 10% par rapport au maximum. Et comme l’absorption du rayonnement ultraviolet par l’ozone génère de la chaleur dans la stratosphère équatoriale, la chaleur générée pendant le minimum solaire est réduite, ce qui réduit le réchauffement à basse latitude réduit le gradient de température pôle-équateur et affaiblit le vortex polaire « , explique le Dr Todd Crawford, météorologue en chef à The Weather Company.

Le vortex polaire est un cône tourbillonnant formé par une zone de basse pression située près des pôles et servant de mur anti-vent froid. Un vortex polaire faible ne retient pas l’air froid près des pôles et lui permet de se répandre dans certaines parties du Canada, des États-Unis et de l’Europe. Par conséquent, les minima solaires entraînent généralement des hivers rigoureux dans ces régions.

Même si le vortex polaire n’a pas d’impact direct sur le climat en Inde, il influe sur les circulations atmosphériques froides qui balayent l’Inde pendant les hivers. L’Inde peut connaître des hivers chauds et secs en raison de l’approche des minima solaires. C’est arrivé avant. En 2009, l’Inde a connu un hiver chaud et sec avec des températures moyennes allant jusqu’à 1,4 ° C par rapport à la normale à certains endroits en raison des effets combinés d’El Niño et du minimum solaire.

Les scientifiques du monde entier tentent toujours de démêler les aspects manquants de la relation multiforme entre le cycle solaire et les conditions météorologiques locales. «Nous n’avons pas encore compris l’impact du cycle solaire sur les conditions météorologiques locales pour des pays comme l’Inde. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour répondre à cette question », déclare le Dr Nandi.

En attendant de nouvelles recherches dans ce domaine, une bonne façon de commencer est d’apprécier à quel point notre mode de vie moderne dépend toujours du soleil.

Adaptation La Terre du Futur

source : https://weather.com/

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