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La Terre subit en permanence les vents solaires éjectés par le Soleil ; des flux de particules chargées qui, pour la grande majorité, sont déviées par le champ magnétique terrestre. Et lorsque ces particules passent à travers certaines zones affaiblies du champ géomagnétique, de magnifiques aurores polaires illuminent le ciel. Ces tempêtes magnétiques se forment lorsque les lignes magnétiques terrestres se reconnectent et, jusqu’à présent, les géophysiciens pensaient que ce processus de reconnexion se déroulait relativement loin de la Terre. Mais une étude récente, publiée dans la revue Nature Physics, révèle qu’en réalité il a lieu bien plus près que les modèles ne le suggéraient.

La Terre est protégée par une bulle protectrice connue sous le nom de magnétosphère, qui bloque le rayonnement solaire. Mais lorsque le Soleil émet occasionnellement des flux de rayonnement à grande vitesse — et, avec lui, des lignes de champ magnétique intenses — ils peuvent fortement interagir avec le champ magnétique de notre planète.

Lorsque ce vent solaire frappe la magnétosphère, les deux ensembles de lignes de champ magnétique s’entremêlent. Cette interaction génère de la chaleur et accélère les particules chargées — ions et électrons — amenées par le vent solaire, affaiblissant temporairement le champ magnétique de la planète et créant de puissantes tempêtes magnétiques qui nous apparaissent comme des aurores polaires.

Des événements de reconnexion magnétique plus proches que précédemment estimé

Mais parce que ces tempêtes sont rares et qu’il n’y a pas assez de satellites pour les observer, on ne sait pas exactement où et comment cette reconnexion des lignes de champ magnétique se produit.

Pour comprendre cela, des chercheurs ont utilisé les observations des satellites Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) de la NASA. Pendant les tempêtes solaires, ces satellites sont assis à la magnéto-queue de la Terre — la partie de la magnétosphère du côté de la planète qui n’est pas face au soleil — qui s’allonge avec le vent solaire.

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reconnexion magnetique

Cette illustration montre la magnétosphère terrestre pendant une tempête magnétique. À droite, trois satellites ont observé une reconnexion près de l’orbite géosynchrone, où résident de nombreux autres satellites critiques. La croix rouge identifie le site de reconnexion et les flèches jaunes indiquent la direction des sorties de particules énergétiques vers et loin de la Terre. Les électrons dirigés vers la Terre (représentés en rouge et rose) transportent l’énergie le long des lignes de champ magnétique pour alimenter l’aurore aux pôles nord et sud de la Terre. Ces électrons énergétiques ont été détectés par un satellite météorologique (centre). Crédits : Emmanuel Masongsong/UCLA

Les chercheurs ont découvert que cette reconnexion magnétique — l’événement qui déclenche les orages magnétiques — peut se produire beaucoup plus près de notre planète qu’on ne le pensait auparavant : à environ trois à quatre diamètres de la Terre. De plus, un satellite météorologique sur une orbite proche de la Terre (en orbite géosynchrone) a détecté des électrons énergétiques après la tempête, ce qui suggère que l’événement de reconnexion a incité les ions et les électrons à accélérer à des énergies élevées.

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

Mieux comprendre la magnétosphère et la dynamique des vents solaires

Les électrons qui se dirigent vers la planète transportent de l’énergie le long des lignes de champ magnétique pour créer les aurores que nous voyons. Cette accélération peut être dangereuse pour les centaines de satellites se déplaçant en orbite géosynchrone et peut également être nocive pour l’ADN humain, posant ainsi un risque pour les astronautes, selon les auteurs.

De plus, les tempêtes solaires peuvent avoir un impact significatif sur les populations. En 1921, par exemple, une tempête magnétique a perturbé les communications télégraphiques et provoqué des pannes de courant qui ont conduit à l’incendie d’une gare à New York.

« En étudiant la magnétosphère, nous améliorons nos chances de faire face à l’un des plus grands dangers pour l’Homme qui s’aventure dans l’espace : les tempêtes solaires. Ces découvertes pourraient aider les astronautes et les habitants de la Terre à mieux se préparer à une météo solaire dangereuse » conclut Vassilis Angelopoulos, professeur de physique solaire à l’UCLA.

Sources : Nature Physics

tempetes solaires

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