La surface du Soleil rayonne de l'énergie et éjecte souvent des masses de plasma hautement magnétisé vers la Terre. Parfois, ces émissions sont suffisamment fortes pour percer la magnétosphère - le bouclier magnétique naturel qui protège la Terre - causant des dommages aux satellites ou aux réseaux électriques. Une telle météo spatiale peut avoir des conséquences catastrophiques.
Les astronomes étudient l'activité du Soleil depuis des siècles, aujourd'hui les ordinateurs occupent une place centrale dans la recherche d'une compréhension du comportement du Soleil et de son rôle dans les phénomènes météorologiques spatiaux. La loi bipartite PROSWIFT (Promoting Space Weather Research and Observations to Improve Tomorrow's Forecasting), votée en octobre 2020, formalise la nécessité de développer des outils de prévision météo spatiale plus avancés.
La météo spatiale peut sembler un problème lointain pour beaucoup, mais nous ne réaliserons peut-être pas ses dangers avant qu'il ne soit trop tard. "Nous n'y pensons pas, mais l'électricité, les communications, le GPS et les gadgets du quotidien peuvent être affectés par les effets extrêmes de la météo spatiale", expliquent les chercheurs. De plus, les États-Unis prévoient des missions sur d'autres planètes et sur la Lune. Tout cela nécessite des prévisions très précises de la météo spatiale - pour la conception des vaisseaux spatiaux et pour avertir les astronautes des phénomènes extrêmes.
La turbulence joue un rôle clé dans la dynamique du vent solaire et des éjections de masse coronale. Ce phénomène complexe a de nombreuses facettes, notamment le rôle de l'interaction des ondes de choc avec la turbulence et l'accélération des ions. Le plasma solaire n'est pas en équilibre thermique. Dans un article pour l'Astrophysical Journal, les chercheurs ont décrit le rôle de la capture inverse des ions dans l'accélération des particules chargées dans l'univers. Les ions de retour d'origine interstellaire ou locale sont capturés par le plasma magnétisé du vent solaire et se déplacent radialement vers l'extérieur du Soleil.
Certaines particules non thermiques peuvent être encore accélérées pour créer des particules d'énergie solaire, qui sont particulièrement importantes pour les conditions météorologiques spatiales sur Terre et pour les humains dans l'espace. Les scientifiques ont mené des simulations pour mieux comprendre ce phénomène et le comparer aux observations des engins spatiaux Voyager 1 et 2, qui ont sondé les limites extérieures de l'héliosphère et fournissent désormais des données uniques sur le milieu interstellaire local.
L'un des principaux domaines de la prévision de la météo spatiale est la prédiction correcte de l'apparition des éjections de masse coronale - l'émission de plasma et le champ magnétique qui l'accompagne de la couronne solaire - et la détermination de la direction du champ magnétique qu'elle emporte avec elle. Ceci est facilité par des études sur le flux inverse d'ions, ainsi que par des travaux publiés dans l'Astrophysical Journal en 2020, qui ont utilisé un modèle magnétohydrodynamique basé sur un harnais magnétique pour prédire l'heure d'arrivée sur Terre et la configuration du champ magnétique de une éjection de masse coronale.
Intéressant aussi : Pour la première fois, la sonde Solar Orbiter de la NASA a enregistré une vidéo d'un éjecta de plasma géant de la surface du Soleil
Sonde solaire PARKER dispose d'un instrument – SWEAP – pour étudier le vent solaire, les électrons, les protons et l'alpha. A chaque orbite, la sonde se rapproche du Soleil, fournissant de nouvelles informations de l'instrument sur les caractéristiques du vent solaire. Bientôt, il passera au-delà de la région critique, où le vent solaire deviendra ultrarapide et magnétosonique, et nous aurons des informations sur la physique de son accélération et de son transport.
Alors que la sonde et d'autres nouveaux instruments d'observation arrivent, les scientifiques s'attendent à une multitude de nouvelles données qui peuvent informer et stimuler le développement de nouveaux modèles de prévision de la météo spatiale.
Lisez aussi: