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Un nouveau catalogue de taches solaires pour améliorer les prévisions météorologiques spatiales

The Sun - Solar Flare. An illustration of the sun and sun flare with a planet to give scale to the size of the flare.

Des scientifiques de l’université de Graz, de l’observatoire de Kanzelhöhe, de Skoltech et du World Data Center SILSO de l’Observatoire royal de Belgique, ont présenté le catalogue des nombres de taches solaires hémisphériques. Ce catalogue permettra de faire des prévisions plus précises du cycle solaire et de la météo spatiale, qui peuvent affecter les infrastructures humaines sur Terre et en orbite. L’étude a été publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, et le catalogue est disponible auprès de SILSO, le centre mondial de données pour la production, la préservation et la diffusion du nombre international de taches solaires.

Notre Soleil est une grosse boule de gaz en ébullition, dont la majeure partie est si chaude que les électrons sont arrachés aux atomes, créant un mélange circulant de particules chargées, appelé plasma. Ces charges en mouvement confèrent au Soleil un énorme champ magnétique, qui se concentre en s’élevant de l’intérieur du Soleil et crée des zones sombres appelées taches solaires à la surface.

Les taches solaires sont les principales sources des éruptions solaires et des éjections de masse coronale, ou CME. Ces derniers sont d’énormes nuages magnétiques de plasma libérés par le Soleil à grande vitesse. Lorsqu’ils sont dirigés vers la Terre, ils provoquent de puissantes perturbations magnétiques qui peuvent endommager les équipements des satellites, rendre les télécommunications inopérantes et même provoquer des pannes de courant dans une ville – avec des effets dévastateurs sur l’économie.

La photosphère solaire le 30 octobre 2003. Les principaux groupes de taches solaires observés dans les hémisphères nord et sud ont produit une série d’éruptions solaires suivies d’éjections de masse coronale. Elles ont affecté une variété de systèmes technologiques dans le monde entier.

 

L’apparition et la disparition des taches solaires varient selon un cycle d’environ 11 ans. Celui-ci commence par une absence quasi totale de taches solaires. Au fur et à mesure qu’il progresse, de plus en plus de taches apparaissent sur les latitudes moyennes et migrent vers l’équateur solaire. Comme l’équateur du Soleil tourne plus vite que les pôles, son champ magnétique s’enchevêtre et se renforce en faisceaux au cours du cycle. Finalement, les faisceaux de lignes de champ deviennent suffisamment forts pour être poussés à travers la photosphère sous forme de boucles qui piègent et éjectent du plasma sous forme de CME.

La surveillance des taches solaires est donc cruciale pour prévoir les phénomènes météorologiques spatiaux dangereux et leurs effets sur les voyageurs aériens, les astronautes, ainsi que sur les équipements et les infrastructures, que ce soit sur Terre, en orbite ou lors de missions spatiales de longue durée.

Initialement observées par Galilée au XVIIe siècle, les taches solaires sont aujourd’hui surveillées quotidiennement par environ 80 observatoires à travers le monde. Le Centre mondial de données SILSO, situé à l’Observatoire royal de Belgique, est le centre mondial de toutes les données relatives aux taches solaires. Des données systématiques sur le nombre total de taches solaires sont disponibles depuis le 18e siècle. Cependant, des modèles récents suggèrent que l’activité solaire est mieux comprise comme une interaction entre les activités des hémisphères nord et sud considérés séparément. Ces données sont beaucoup plus rares, l’indice d’activité solaire le plus important – l’International Sunspot Number – n’enregistrant le nombre de taches solaires par hémisphère que depuis 1992.

Les auteurs de la récente étude parue dans Astronomy & Astrophysics ont mis au point une méthode permettant d’élargir considérablement les données disponibles en reconstituant les nombres historiques de taches solaires par hémisphère. Ils ont ainsi publié un catalogue continu de données quotidiennes et mensuelles du nombre de taches solaires dans les hémisphères nord et sud, remontant jusqu’en 1874. L’équipe a montré une grande correspondance avec les données hémisphériques existantes et a démontré que les prévisions du cycle solaire sont effectivement plus précises lorsque l’évolution du nombre de taches solaires est considérée séparément pour les deux hémisphères.

« Notre Soleil est une étoile intrigante, et sa physique est à la fois simple et compliquée. Notre étude nous a appris que nous pouvons obtenir une meilleure compréhension de l’évolution à long terme de l’activité du Soleil en traitant d’abord les deux hémisphères séparément et seulement ensuite en additionnant les deux contributions pour obtenir l’activité globale. Les données nouvellement reconstituées sur le nombre de taches solaires hémisphériques seront mises à la disposition de la communauté scientifique, et nous pensons qu’elles peuvent constituer une base importante pour développer de nouveaux schémas de prédiction plus précis de l’activité solaire », a déclaré Astrid Veronig, auteur principal de l’étude, professeur à l’université de Graz et responsable de l’observatoire de Kanzelhöhe pour la recherche solaire et environnementale.

Shantanu Jain, étudiant diplômé de Skoltech et co-auteur de l’étude, a souligné l’utilité pratique du nouveau catalogue : « Nous pensons que ce nouveau catalogue sera essentiel pour prévoir avec précision la météorologie de l’espace, car nous disposons désormais de données hémisphériques continues sur une plus longue période pour faire des prévisions significatives sur les cycles solaires. Si nous devions faire face à des éruptions solaires extrêmes à l’ère de la dépendance technologique actuelle, cela pourrait facilement mettre hors service nos réseaux électriques, les communications par satellite, l’internet, et causer des pertes économiques pouvant atteindre des billions de dollars. Une prédiction précise de la météo spatiale peut nous aider à nous préparer et à éviter un tel scénario. »

« Pour les infrastructures techniques permanentes, pour les problèmes à long terme comme l’appauvrissement de la couche d’ozone ou le climat, et dans la perspective de futures missions spatiales habitées de longue durée vers la Lune ou Mars, il existe un besoin croissant de prévisions à moyen et long terme de la tendance de l’activité solaire au cours des prochains mois ou années. Dans le cadre d’une discipline émergente appelée « climat spatial », ces prévisions à long terme de la force du cycle solaire ne peuvent reposer que sur une connaissance détaillée de l’évolution réelle de nombreux cycles solaires passés. Notre nouvelle série de données étendues est l’une des étapes clés des efforts croissants visant à réexaminer et à exploiter pleinement les anciennes collections de données à l’aide des outils modernes du 21e siècle », a déclaré Frédéric Clette, co-auteur de l’étude et responsable du Centre mondial de données SILSO.

« À l’heure actuelle, nous ne comprenons toujours pas complètement le fonctionnement de la dynamo solaire et la façon dont le champ magnétique solaire est généré au cours du cycle solaire de 11 ans. Toutes les planètes de notre système solaire orbitent autour du Soleil dans un plan dit écliptique. Cela signifie que les observatoires sur Terre ou les instruments à bord de n’importe quel satellite en orbite autour de la Terre qui prennent des images du Soleil ne voient jamais vraiment ce qui se passe aux pôles solaires. Cependant, en février 2020, une mission spatiale révolutionnaire – le Solar Orbiter – a été lancée pour voler très près du Soleil. Il effectuera des manœuvres gravitationnelles pour sortir de l’écliptique et apercevoir les pôles pour la première fois dans l’histoire. Le premier passage polaire devrait avoir lieu en mars 2025, l’engin spatial atteignant une inclinaison de 17 degrés au-dessus du plan de l’écliptique et augmentant à 33 degrés en juillet 2029. Nous pensons que le produit nouvellement développé des nombres de taches solaires hémisphériques ainsi que les observations sans précédent et les connaissances fondamentalement nouvelles de Solar Orbiter nous aideront à faire progresser les études du cycle solaire et les prévisions de la météo spatiale. Et quelles que soient les tempêtes, nous souhaitons à tous un bon temps dans l’espace », a déclaré Tatiana Podladchikova, co-auteur de l’article et professeur adjoint au centre spatial Skoltech.

Adaptation Terra Projects

Source : https://wattsupwiththat.com/

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