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Résoudre l’énigme solaire pourrait aider à sauver la Terre des pannes d’électricité planétaires

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Les tempêtes solaires pourraient-elles mettre hors service l’électronique, l’électricité et l’Internet mondial ? Oui, mais nous ne savons pas quand ni comment cela pourrait se produire. Le mathématicien Geoffrey Vasil a proposé une nouvelle compréhension de la zone de convection du Soleil pour nous aider.

Des scientifiques de l’université de Sydney et des États-Unis ont résolu un mystère de longue date concernant le Soleil, qui pourrait aider les astronomes à prévoir la météo spatiale et nous aider à nous préparer à des tempêtes géomagnétiques potentiellement dévastatrices si elles devaient frapper la Terre.

Le champ magnétique interne du Soleil est directement responsable de la météorologie de l’espace – des flux de particules à haute énergie provenant du Soleil qui peuvent être déclenchés par des éruptions solaires, des taches solaires ou des éjections de masse coronale qui produisent des tempêtes géomagnétiques. Pourtant, la manière dont ces phénomènes se produisent n’est pas claire et il est impossible de prévoir quand ces événements se produiront.

Diagramme montrant la structure interne du Soleil basé sur la théorie existante qui suppose des cellules de convection circulaires près de la surface solaire. Le nouveau modèle de M. Vasil suggère que des cellules de convection plus fines, en forme de cigare, alimentent la dynamo magnétique du Soleil. Crédit : NASA

Une nouvelle étude dirigée par Geoffrey Vasil, de l’école de mathématiques et de statistiques de l’université de Sydney, pourrait fournir un cadre théorique solide pour améliorer notre compréhension de la dynamo magnétique interne du Soleil, qui contribue à la météorologie spatiale proche de la Terre.

Le Soleil est composé de plusieurs régions distinctes. La zone de convection est l’une des plus importantes : il s’agit d’un océan de 200 000 kilomètres de profondeur, constitué de plasma fluide turbulent et roulant très chaud, qui occupe les 30 % extérieurs du diamètre de l’étoile.

La théorie solaire actuelle suggère que les plus grands tourbillons et remous occupent la zone de convection, imaginée comme des cellules de convection circulaires géantes.

Cependant, ces cellules n’ont jamais été trouvées, un problème de longue date connu sous le nom de « Convective Conundrum ».

Selon le Dr Vasil, il y a une raison à cela. Au lieu de cellules circulaires, l’écoulement se divise en grandes colonnes tournantes en forme de cigares de « seulement » 30 000 kilomètres de diamètre. Selon lui, ce phénomène est dû à une influence de la rotation du Soleil beaucoup plus forte qu’on ne le pensait auparavant.

« Vous pouvez faire tenir en équilibre un crayon mince sur sa pointe si vous le faites tourner assez vite », a déclaré M. Vasil, expert en dynamique des fluides. « Les cellules maigres du fluide solaire qui tournent dans la zone de convection peuvent se comporter de la même manière. »

Les résultats ont été publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

« Nous ne savons pas grand-chose de l’intérieur du Soleil, mais c’est extrêmement important si nous voulons comprendre la météo solaire qui peut avoir un impact direct sur la Terre », a déclaré le Dr Vasil.

« On sait qu’une forte rotation modifie complètement les propriétés des dynamos magnétiques, dont le Soleil fait partie. »

Le Dr Vasil et ses collaborateurs, le professeur Keith Julien de l’Université du Colorado et le Dr Nicholas Featherstone du Southwest Research Institute à Boulder, affirment que cette rotation rapide prévue à l’intérieur du Soleil supprime ce qui serait des flux à plus grande échelle, créant une dynamique plus variée pour le tiers extérieur de la profondeur solaire.

« En tenant correctement compte de la rotation, notre nouveau modèle du Soleil s’adapte aux données observées et pourrait améliorer considérablement notre compréhension du comportement électromagnétique du Soleil », a déclaré le Dr Vasil, qui est l’auteur principal de l’étude.

Dans les cas les plus extrêmes, les tempêtes géomagnétiques solaires peuvent arroser la Terre d’impulsions de rayonnement capables de faire frire notre infrastructure électronique et de la communication mondiale sophistiquée d’aujourd’hui.

Une énorme tempête géomagnétique de ce type s’est abattue sur la Terre en 1859, connue sous le nom d’événement de Carrington, mais c’était avant notre dépendance mondiale à l’électronique. Le système télégraphique naissant de Melbourne à New York avait été touché.

« Un événement similaire aujourd’hui pourrait détruire des infrastructures mondiales d’une valeur de plusieurs milliards de dollars et prendre des mois, voire des années, pour être réparé », a déclaré M. Vasil.

Une éjection de masse coronale solaire en août 2012

En 1989, un événement de faible ampleur a provoqué des pannes d’électricité massives au Canada et certains avaient d’abord pensé à une attaque nucléaire. En 2012, une tempête solaire d’une ampleur similaire à celle de l’événement de Carrington est passée à côté de la Terre sans l’impacter, manquant notre orbite autour du Soleil de seulement neuf jours.

« Le prochain maximum solaire se situe au milieu de cette décennie, mais nous n’en savons toujours pas assez sur le Soleil pour prédire si ces événements cycliques produiront une tempête dangereuse », a déclaré le Dr Vasil.

« Bien qu’une tempête solaire frappant la Terre soit très peu probable, comme un tremblement de terre, elle finira par se produire et nous devons nous y préparer. »

Les tempêtes solaires émergeant de l’intérieur du Soleil peuvent prendre de plusieurs heures à plusieurs jours pour atteindre la Terre. Selon le Dr Vasil, une meilleure connaissance du dynamisme interne de notre étoile pourrait nous aider à éviter le désastre si on dispose d’un avertissement suffisant pour arrêter les équipements avant qu’une explosion de particules énergétiques ne grille tout.

« Nous ne pouvons pas expliquer comment se forment les taches solaires. Nous ne pouvons pas non plus discerner quels groupes de taches solaires sont les plus enclins à une rupture violente. Les responsables politiques doivent savoir combien de fois il sera nécessaire de procéder à un arrêt d’urgence de plusieurs jours pour éviter une catastrophe grave », a-t-il ajouté.

Le modèle théorique de M. Vasil et de ses collègues devra maintenant être testé par l’observation afin d’améliorer encore la modélisation des processus internes du Soleil. Pour ce faire, les scientifiques utiliseront une technique connue sous le nom d’héliosismologie, pour écouter l’intérieur du cœur battant de l’étoile.

« Nous espérons que nos résultats inspireront d’autres observations et recherches sur les forces motrices du Soleil », a-t-il déclaré.

Cela pourrait impliquer le lancement sans précédent de satellites d’observation à orbite polaire en dehors du plan elliptique du système solaire.

Adaptation Terra Projects

Source : https://phys.org/

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