Si les prévisions de Scott McIntosh du Centre national pour la recherche atmosphérique sont exactes, cela pourrait signifier des tempêtes solaires plus fréquentes et plus puissante dans les années à venir.
Quand les choses sont en train de se gâter et qu'une grosse tempête se prépare sur la Terre, il y a de fortes chances que les prévisionnistes prédisent à peu près la même chose. Mais lorsqu'il s'agit de météo spatiale et de tempêtes qui émanent du soleil, ce n'est pas toujours le cas. Le soleil a entamé un nouveau cycle de 11 ans et les scientifiques ont des idées très différentes sur la quantité d'énergie qui sera produite pour générer ses éruptions.
Le consensus d'un panel international de 12 scientifiques demande que le nouveau cycle, le cycle solaire 25, soit de taille petite à moyenne, comme son prédécesseur, le cycle solaire 24.
Quand les choses sont en train de se gâter et qu'une grosse tempête se prépare sur la Terre, il y a de fortes chances que les prévisionnistes prédisent à peu près la même chose. Mais lorsqu'il s'agit de météo spatiale et de tempêtes qui émanent du soleil, ce n'est pas toujours le cas. Le soleil a entamé un nouveau cycle de 11 ans et les scientifiques ont des idées très différentes sur la quantité d'énergie qui sera produite pour générer ses éruptions.
Le consensus d'un panel international de 12 scientifiques demande que le nouveau cycle, le cycle solaire 25, soit de taille petite à moyenne, comme son prédécesseur, le cycle solaire 24.
Mais un éminent astrophysicien du Centre national pour la recherche atmosphérique, Scott McIntosh, prévoit que le soleil va se transformer scénario dramatique. Le cycle a déjà commencé, ce qui coïncide avec la publication récente de l'article de McIntosh dans Solar Physics. Cette étude, à laquelle ont contribué plusieurs de ses collègues, prévoit que le cycle naissant des taches solaires deviendra l'un des plus puissant jamais enregistrés.
La météo solaire est importante car les explosions solaires peuvent libérer dans l'atmosphère terrestre des radiations dangereuses pour les voyageurs aériens, interférer avec les vaisseaux spatiaux et les satellites et, dans le pire des cas, infliger des dommages importants aux réseaux et appareillages électriques sur Terre.
Les prévisions pour le nouveau cycle solaire, qui sont divergentes, concernent le nombre de taches solaires que le soleil va produire au cours des 11 prochaines années.
La prévision des taches solaires est importante, car les "éjections de masse coronale" qui en proviennent peuvent envoyer des salves d'énergie magnétique perturbatrices vers la Terre.
Prévoir les taches solaires dans le nouveau cycle solaire
En septembre, la NASA a annoncé que le cycle solaire 24 se terminait en décembre 2019 et que le cycle solaire 25 avait commencé.
Le nombre de taches solaires qui envahissent le disque solaire à un moment donné varie considérablement au cours du cycle solaire. Pendant le minimum solaire - dont nous sortons en ce moment - des semaines peuvent passer sans une seule tache solaire. En fait, 206 jours en 2020 (soit 58 % de l'année) n'ont pas eu de taches solaires orientées vers la Terre.
Mais au plus fort du cycle solaire, le nombre moyen de taches solaires mensuelles varie de 140 à 220.
Répétition du cycle solaire 24 ?
L'activité des taches solaires s'est avérée décevante, le nombre moyen de taches solaires étant de 110 à son apogée.
Un panel international coprésidé par des scientifiques de la NOAA et de la NASA, qui comprenait six scientifiques américains spécialisés dans le domaine du soleil et une demi-douzaine de scientifiques étrangers, prévoit un cycle 25 tout aussi calme que le 24.
D’autres scientifiques prédisent qu'un nouveau cycle solaire est sur le point de commencer et qu'il pourrait être plus fort que le précédent. Ils pensent que ce pic se produira vers juillet 2025, à huit mois près.
McIntosh, qui est maintenant directeur adjoint du NCAR et qui dirigeait auparavant un observatoire de haute altitude, estime que le nombre de taches solaires est plus du double de ce que prévoit ce panel international.
La prédiction du panel international : Un cycle tranquille
Les scientifiques du panel de prévision du cycle solaire 25 ont établi leurs perspectives en examinant et en validant un certain nombre de prévisions dans la communauté des sciences solaires et de l'astrophysique. Parmi eux se trouve Doug Biesecker, co-président du panel et scientifique au Centre de prévision de la météo spatiale de la NOAA.
Au sein de ce panel diversifié, différentes idées ont été discutées et débattues. Les désaccords provenaient souvent de l'état de la science, a expliqué M. Biesecker, et du fait que la physique sous-jacente du soleil est mal comprise.
"Nous avons conclu que sa force serait similaire à celle du cycle qui vient de mourir", a déclaré Gordon Petrie, un scientifique de l'Observatoire solaire national. "C'est un chiffre relativement faible. Le cycle 23 était environ 50 % plus fort que le cycle 24, et dans les années 1950, les cycles étaient beaucoup plus forts encore".
Un loup solitaire avec une prévision qui bouscule
Les prévisions de McIntosh, qui pense que le prochain cycle solaire pourrait être le plus actif depuis un demi-siècle, contrastent fortement avec les prévisions du panel. Il a mis au point une technique de prévision qui, selon lui, préfigure une prochaine période de volatilité solaire.
"Si la relation, qui a été développée sur 24 cycles, se maintient, le nombre de taches solaires qui sortent est le double de ce que les membres du panel avaient prédit", a déclaré M. McIntosh.
Son groupe a fixé sa prévision à "233 taches solaires, avec peu de taux d’erreurs" au plus fort du cycle solaire 25.
"les taux d’erreurs ne sont pas énormes", a ajouté M. McIntosh. "Les données vous frappent juste au visage."
Pourquoi les prévisions sont importantes
Prédire les tâches à la surface d'une étoile située à 93 millions de kilomètres peut sembler être un art abstrait, mais c'est en fait un exercice vital. En effet, la Terre est sensible à la "météo spatiale", c'est-à-dire aux effets des "tempêtes" lancées depuis le soleil. Les tempêtes projettent des particules de haute énergie vers la Terre, ainsi que d'intenses jets d'énergie magnétique.
Cela peut avoir une manifestation assez visible sous la forme d'aurores boréales et australes, mais d'autres impacts peuvent être beaucoup plus graves.
"Les grands cycles solaires font que les choses quittent plus rapidement de l'orbite basse de la Terre", explique Biesecker. Cela peut être problématique pour les satellites, qui font partie intégrante des économies et du commerce mondiaux. "L'énergie des tempêtes solaires peut réchauffer la thermosphère, ou la haute atmosphère, et ce réchauffement entraîne une augmentation de la densité à l'altitude de l'orbite des satellites. Cela ralentit les satellites, parfois au point d'en faire sortir certains de leur orbite.
Cela peut aussi être problématique, car des décennies de lancement de satellites ont encombré l'extrême atmosphère extérieure de restes de satellites et de débris spatiaux. Sans la traînée nécessaire pour éliminer les déchets extraterrestres, le risque qu'un satellite opérationnel soit endommagé par une collision augmente.
Les tempêtes solaires peuvent perturber ou détruire l'électronique à bord des satellites si aucune précaution n'est prise. Une grosse tempête, et "vous verrez littéralement les satellites griller", a prévenu M. McIntosh. "Ils font des économies sur les blindages."
Et les plus grands événements ont même déjà fait tomber des réseaux électriques - bien que des épisodes de cette ampleur soient rares. Le 12 mars 1989, une tempête solaire a amené les aurores boréales jusqu'à Cuba et la Floride, tout en coupant le courant à une grande partie du Québec.
L'épisode a pâli par rapport au tristement célèbre événement de Carrington, qui a provoqué la plus grande tempête géomagnétique jamais enregistrée sur la planète au début du mois de septembre 1859. Les fils télégraphiques ont grillé, tandis que les aurores boréales étaient visibles sur tout le Lower 48.
En 2013, des chercheurs du Royaume-Uni ont publié un article estimant qu'une tempête similaire aujourd'hui pourrait coûter des billions de dollars, réduisant le PIB du pays de 15 %. Certains spéculent même qu'une tempête solaire de cette ampleur paralyserait l'économie mondiale, le rétablissement des services électriques prenant des mois.
Les tempêtes solaires peuvent également augmenter la quantité de radiations solaires auxquelles sont exposés les passagers et les équipages des vols commerciaux près des pôles, atteignant parfois des niveaux dangereux. Les compagnies aériennes réorientent parfois leurs vols si elles en ont été averties à l'avance.
Exploiter le magnétisme du soleil pour faire des prévisions
En comprenant la structure magnétique actuelle et l'intensité du champ du soleil, il est possible pour les physiciens solaires de faire des prévisions sur le nombre de taches solaires. La science en est encore à ses débuts, au mieux, avec quelques techniques principales d'estimation.
"Ce n'est pas une branche mature de la science, je dois dire", a déclaré M. Petrie. "Nous avons un ensemble de ... calculs qui nous guident.
Les scientifiques ont trouvé un lien entre la quantité d'énergie magnétique déversée par le soleil au minimum et le nombre de taches solaires qui se forment plus tard dans le cycle.
Une autre méthode de prédiction se concentre sur le mouvement observé et les signatures visibles à la surface du soleil.
"Elle est basée sur ce que nous voyons sur la surface éclairée et tente de projeter ce que nous verrons sur la surface en fonction de ce que nous avons déjà vu", a déclaré M. Petrie.
McIntosh a adopté une approche entièrement différente dans sa stratégie. Et il pense que cela pourrait être révolutionnaire.
"Jusqu'à il y a quelques années, j'observais le lent déclin de l'activité solaire au cours des 30 dernières années, et j'ai en quelque sorte pris le train en marche cette année-là, qui va se poursuivre", a déclaré M. McIntosh. "Mais ensuite, nous avons fait du bon travail il y a environ 18 mois."
McIntosh s'est mis à essayer de comprendre comment fonctionne la "machine magnétique interne" du soleil. Il en a déduit qu'il y a jusqu'à quatre ceintures magnétiques principales qui encerclent le soleil à tout moment. Les taches solaires, affirme-t-il, sont le résultat d'interférences et de chevauchements entre ces ceintures.
McIntosh postule qu'il n'y a peut-être pas un seul cycle qui explique l'activité des taches solaires mais, en fait, plusieurs, reliés à l'une de ces quatre ceintures magnétiques principales. Il pense qu'elles se chevauchent toutes de manière différente, leurs pics étant légèrement désalignés. La fréquence des taches solaires que nous voyons est le produit de la façon dont ces sous-cycles interagissent.
McIntosh a fait appel à des scientifiques spécialisés dans la fusion des plasmas pour examiner les données passées et faire les calculs nécessaires pour prédire les schémas de taches solaires qui pourraient apparaître dans les années à venir.
Seul le temps nous dira si les prédictions de McIntosh concernant un cycle solaire 25 actif se confirment. Il dit que "la preuve est à l'usage".
Pour l'instant, le panel international est resté silencieux sur ses recherches, mais McIntosh dit que - si ses prédictions se réalisent - le domaine aura beaucoup de travail à faire.
"Ce travail va dans une direction qui dit que la physique du passé n'est pas tout à fait correcte", a-t-il déclaré. "Si nous avons raison, cela indiquera une manière différente de faire fonctionner le soleil".
Matthew Cappucci – Météorologue
Source
La météo solaire est importante car les explosions solaires peuvent libérer dans l'atmosphère terrestre des radiations dangereuses pour les voyageurs aériens, interférer avec les vaisseaux spatiaux et les satellites et, dans le pire des cas, infliger des dommages importants aux réseaux et appareillages électriques sur Terre.
Les prévisions pour le nouveau cycle solaire, qui sont divergentes, concernent le nombre de taches solaires que le soleil va produire au cours des 11 prochaines années.
La prévision des taches solaires est importante, car les "éjections de masse coronale" qui en proviennent peuvent envoyer des salves d'énergie magnétique perturbatrices vers la Terre.
Prévoir les taches solaires dans le nouveau cycle solaire
En septembre, la NASA a annoncé que le cycle solaire 24 se terminait en décembre 2019 et que le cycle solaire 25 avait commencé.
Le nombre de taches solaires qui envahissent le disque solaire à un moment donné varie considérablement au cours du cycle solaire. Pendant le minimum solaire - dont nous sortons en ce moment - des semaines peuvent passer sans une seule tache solaire. En fait, 206 jours en 2020 (soit 58 % de l'année) n'ont pas eu de taches solaires orientées vers la Terre.
Mais au plus fort du cycle solaire, le nombre moyen de taches solaires mensuelles varie de 140 à 220.
Répétition du cycle solaire 24 ?
L'activité des taches solaires s'est avérée décevante, le nombre moyen de taches solaires étant de 110 à son apogée.
Un panel international coprésidé par des scientifiques de la NOAA et de la NASA, qui comprenait six scientifiques américains spécialisés dans le domaine du soleil et une demi-douzaine de scientifiques étrangers, prévoit un cycle 25 tout aussi calme que le 24.
D’autres scientifiques prédisent qu'un nouveau cycle solaire est sur le point de commencer et qu'il pourrait être plus fort que le précédent. Ils pensent que ce pic se produira vers juillet 2025, à huit mois près.
McIntosh, qui est maintenant directeur adjoint du NCAR et qui dirigeait auparavant un observatoire de haute altitude, estime que le nombre de taches solaires est plus du double de ce que prévoit ce panel international.
La prédiction du panel international : Un cycle tranquille
Les scientifiques du panel de prévision du cycle solaire 25 ont établi leurs perspectives en examinant et en validant un certain nombre de prévisions dans la communauté des sciences solaires et de l'astrophysique. Parmi eux se trouve Doug Biesecker, co-président du panel et scientifique au Centre de prévision de la météo spatiale de la NOAA.
Au sein de ce panel diversifié, différentes idées ont été discutées et débattues. Les désaccords provenaient souvent de l'état de la science, a expliqué M. Biesecker, et du fait que la physique sous-jacente du soleil est mal comprise.
"Nous avons conclu que sa force serait similaire à celle du cycle qui vient de mourir", a déclaré Gordon Petrie, un scientifique de l'Observatoire solaire national. "C'est un chiffre relativement faible. Le cycle 23 était environ 50 % plus fort que le cycle 24, et dans les années 1950, les cycles étaient beaucoup plus forts encore".
Un loup solitaire avec une prévision qui bouscule
Les prévisions de McIntosh, qui pense que le prochain cycle solaire pourrait être le plus actif depuis un demi-siècle, contrastent fortement avec les prévisions du panel. Il a mis au point une technique de prévision qui, selon lui, préfigure une prochaine période de volatilité solaire.
"Si la relation, qui a été développée sur 24 cycles, se maintient, le nombre de taches solaires qui sortent est le double de ce que les membres du panel avaient prédit", a déclaré M. McIntosh.
Son groupe a fixé sa prévision à "233 taches solaires, avec peu de taux d’erreurs" au plus fort du cycle solaire 25.
"les taux d’erreurs ne sont pas énormes", a ajouté M. McIntosh. "Les données vous frappent juste au visage."
Pourquoi les prévisions sont importantes
Prédire les tâches à la surface d'une étoile située à 93 millions de kilomètres peut sembler être un art abstrait, mais c'est en fait un exercice vital. En effet, la Terre est sensible à la "météo spatiale", c'est-à-dire aux effets des "tempêtes" lancées depuis le soleil. Les tempêtes projettent des particules de haute énergie vers la Terre, ainsi que d'intenses jets d'énergie magnétique.
Cela peut avoir une manifestation assez visible sous la forme d'aurores boréales et australes, mais d'autres impacts peuvent être beaucoup plus graves.
"Les grands cycles solaires font que les choses quittent plus rapidement de l'orbite basse de la Terre", explique Biesecker. Cela peut être problématique pour les satellites, qui font partie intégrante des économies et du commerce mondiaux. "L'énergie des tempêtes solaires peut réchauffer la thermosphère, ou la haute atmosphère, et ce réchauffement entraîne une augmentation de la densité à l'altitude de l'orbite des satellites. Cela ralentit les satellites, parfois au point d'en faire sortir certains de leur orbite.
Cela peut aussi être problématique, car des décennies de lancement de satellites ont encombré l'extrême atmosphère extérieure de restes de satellites et de débris spatiaux. Sans la traînée nécessaire pour éliminer les déchets extraterrestres, le risque qu'un satellite opérationnel soit endommagé par une collision augmente.
Les tempêtes solaires peuvent perturber ou détruire l'électronique à bord des satellites si aucune précaution n'est prise. Une grosse tempête, et "vous verrez littéralement les satellites griller", a prévenu M. McIntosh. "Ils font des économies sur les blindages."
Et les plus grands événements ont même déjà fait tomber des réseaux électriques - bien que des épisodes de cette ampleur soient rares. Le 12 mars 1989, une tempête solaire a amené les aurores boréales jusqu'à Cuba et la Floride, tout en coupant le courant à une grande partie du Québec.
L'épisode a pâli par rapport au tristement célèbre événement de Carrington, qui a provoqué la plus grande tempête géomagnétique jamais enregistrée sur la planète au début du mois de septembre 1859. Les fils télégraphiques ont grillé, tandis que les aurores boréales étaient visibles sur tout le Lower 48.
En 2013, des chercheurs du Royaume-Uni ont publié un article estimant qu'une tempête similaire aujourd'hui pourrait coûter des billions de dollars, réduisant le PIB du pays de 15 %. Certains spéculent même qu'une tempête solaire de cette ampleur paralyserait l'économie mondiale, le rétablissement des services électriques prenant des mois.
Les tempêtes solaires peuvent également augmenter la quantité de radiations solaires auxquelles sont exposés les passagers et les équipages des vols commerciaux près des pôles, atteignant parfois des niveaux dangereux. Les compagnies aériennes réorientent parfois leurs vols si elles en ont été averties à l'avance.
Exploiter le magnétisme du soleil pour faire des prévisions
En comprenant la structure magnétique actuelle et l'intensité du champ du soleil, il est possible pour les physiciens solaires de faire des prévisions sur le nombre de taches solaires. La science en est encore à ses débuts, au mieux, avec quelques techniques principales d'estimation.
"Ce n'est pas une branche mature de la science, je dois dire", a déclaré M. Petrie. "Nous avons un ensemble de ... calculs qui nous guident.
Les scientifiques ont trouvé un lien entre la quantité d'énergie magnétique déversée par le soleil au minimum et le nombre de taches solaires qui se forment plus tard dans le cycle.
Une autre méthode de prédiction se concentre sur le mouvement observé et les signatures visibles à la surface du soleil.
"Elle est basée sur ce que nous voyons sur la surface éclairée et tente de projeter ce que nous verrons sur la surface en fonction de ce que nous avons déjà vu", a déclaré M. Petrie.
McIntosh a adopté une approche entièrement différente dans sa stratégie. Et il pense que cela pourrait être révolutionnaire.
"Jusqu'à il y a quelques années, j'observais le lent déclin de l'activité solaire au cours des 30 dernières années, et j'ai en quelque sorte pris le train en marche cette année-là, qui va se poursuivre", a déclaré M. McIntosh. "Mais ensuite, nous avons fait du bon travail il y a environ 18 mois."
McIntosh s'est mis à essayer de comprendre comment fonctionne la "machine magnétique interne" du soleil. Il en a déduit qu'il y a jusqu'à quatre ceintures magnétiques principales qui encerclent le soleil à tout moment. Les taches solaires, affirme-t-il, sont le résultat d'interférences et de chevauchements entre ces ceintures.
McIntosh postule qu'il n'y a peut-être pas un seul cycle qui explique l'activité des taches solaires mais, en fait, plusieurs, reliés à l'une de ces quatre ceintures magnétiques principales. Il pense qu'elles se chevauchent toutes de manière différente, leurs pics étant légèrement désalignés. La fréquence des taches solaires que nous voyons est le produit de la façon dont ces sous-cycles interagissent.
McIntosh a fait appel à des scientifiques spécialisés dans la fusion des plasmas pour examiner les données passées et faire les calculs nécessaires pour prédire les schémas de taches solaires qui pourraient apparaître dans les années à venir.
Seul le temps nous dira si les prédictions de McIntosh concernant un cycle solaire 25 actif se confirment. Il dit que "la preuve est à l'usage".
Pour l'instant, le panel international est resté silencieux sur ses recherches, mais McIntosh dit que - si ses prédictions se réalisent - le domaine aura beaucoup de travail à faire.
"Ce travail va dans une direction qui dit que la physique du passé n'est pas tout à fait correcte", a-t-il déclaré. "Si nous avons raison, cela indiquera une manière différente de faire fonctionner le soleil".
Matthew Cappucci – Météorologue
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