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L’interaction entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre donne lieu à des processus physiques complexes, découlant directement de la structure de la magnétosphère de notre planète. La Terre est constamment soumise à un flux de particules chargées en provenance du Soleil, et parfois, ce flux s’intensifie lors de tempêtes solaires. Ces particules sont pour la majorité déviées par le champ magnétique terrestre, tandis que l’autre partie est gérée par les différentes régions de la magnétosphère. En analysant les données de la mission Cluster, des astrophysiciens ont découvert que les ondes dissipées dans le champ magnétique terrestre lors d’une tempête solaire possédaient une fréquence complexe pouvant être transformée en sons.

Le son provient d’ondes générées dans le champ magnétique terrestre lors d’une tempête solaire. Une équipe dirigée par Lucile Turc, une ancienne chercheuse de l’ESA basée à l’Université d’Helsinki, en Finlande, a fait cette découverte, publiée dans la revue Geophysical Research Letters, après avoir analysé les données de la Cluster Science Archive. Ces archives fournissent un accès à toutes les données obtenues au cours de la mission Cluster, sur près de deux décennies.

La mission Cluster est constituée de quatre engins spatiaux qui gravitent en formation autour de la Terre. Ils étudient l’environnement magnétique de notre planète et son interaction avec le vent solaire — un flux constant de particules libérées par le soleil dans le Système solaire.

Tempêtes solaires : elles engendrent des ondes magnétiques complexes de fréquences différentes

Dans le cadre de leurs orbites, les engins survolent à maintes reprises l’onde de choc, la région de l’espace située entre la Terre et le Soleil, où le vent solaire ralentit de vitesses super- à sub-soniques avant d’être dévié autour de la Terre.

L’équipe a constaté qu’au début de la mission, de 2001 à 2005, les satellites avait survolé six de ces collisions, enregistrant les vagues générées. La nouvelle analyse montre que lors de la collision, l’onde de choc est amenée à libérer des ondes magnétiques beaucoup plus complexes qu’on ne le pensait au départ.

Lorsque les fréquences de ces ondes magnétiques se transforment en signaux audibles, elles donnent naissance à un son étrange qui pourrait rappeler davantage les effets sonores d’un film de science-fiction qu’un phénomène naturel.

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Dans les moments calmes, lorsqu’aucune tempête solaire ne frappe la Terre, le son est plus sourd et moins complexe, une seule fréquence dominant l’oscillation. Quand une tempête solaire frappe, la fréquence de l’onde est presque doublée, la fréquence précise des ondes résultantes dépendant de la force du champ magnétique.

Non seulement la fréquence de l’onde change, mais elle devient aussi beaucoup plus compliquée que la fréquence unique présente dans les périodes calmes. Une fois que la tempête a atteint l’onde de choc, l’onde se transforme en un réseau complexe de fréquences différentes et plus élevées.

Des simulations informatiques de l’onde de choc, réalisées à l’aide d’un modèle appelé Vlasiator, en cours de développement à l’Université d’Helsinki, illustrent la structure complexe des vagues qui apparaît lors des tempêtes solaires.

Sur le même sujet : Champ magnétique terrestre : comment résiste-t-il aux tempêtes solaires les plus violentes ?

Mieux comprendre les processus de dissipation d’énergie par la magnétosphère

Les changements dans l’onde de choc ont le pouvoir d’influencer la manière dont la tempête solaire se propage à la surface de la Terre. Bien que la question de savoir comment fonctionne ce processus reste une question ouverte, il est clair que l’énergie générée par les vagues dans l’onde de choc ne peut pas retourner dans l’espace, elle est nécessairement dissipée par la Terre.

Avant d’atteindre notre atmosphère, les ondes rencontrent une autre barrière, l’arc de choc, qui est la région magnétique de l’espace qui ralentit les particules du vent solaire avant leur collision avec le champ magnétique terrestre. La collision des ondes magnétiques modifie le comportement de l’arc de choc, modifiant éventuellement la façon dont il dissipe l’énergie de la tempête solaire incidente.

Derrière l’arc de choc, le champs magnétique de la Terre commence à résonner à la fréquence des ondes, ce qui contribue à transmettre les perturbations magnétiques jusqu’au sol. Il s’agit d’un processus rapide, qui prend environ 10 minutes. Lucile et ses collègues s’efforcent maintenant de comprendre exactement comment ces vagues complexes sont générées.

Sources : Geophysical Research Letters

son champ magnetique

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