Comment fonctionnent les éruptions solaires et les risques qu'elles présentent

Un éclair soudain de luminosité à la surface du soleil est appelé éruption solaire. Si l'effet est vu sur une étoile en plus du Soleil, le phénomène est appelé éruption stellaire. Une éruption stellaire ou solaire libère une grande quantité de énergie, typiquement de l'ordre de 1 × 10²⁵ joules, sur un large éventail de longueurs d'onde et particules. Cette quantité d'énergie est comparable à l'explosion d'un milliard de mégatonnes de TNT ou dix millions d'éruptions volcaniques. En plus de la lumière, une éruption solaire peut éjecter des atomes, des électrons et des ions dans l'espace dans ce qu'on appelle une éjection de masse coronale. Lorsque les particules sont libérées par le Soleil, elles peuvent atteindre la Terre en un jour ou deux. Heureusement, la masse peut être éjectée vers l'extérieur dans n'importe quelle direction, de sorte que la Terre n'est pas toujours affectée. Malheureusement, les scientifiques ne sont pas en mesure de prévoir les éruptions, ne donnent un avertissement que lorsqu'une s'est produite.

L'éruption solaire la plus puissante a été la première observée. L'événement s'est produit le 1er septembre 1859 et s'appelle le Tempête solaire de 1859 ou le "Carrington Event". Il a été rapporté indépendamment par l'astronome Richard Carrington et Richard Hodgson. Cette fusée était visible à l'œil nu, a mis le feu aux systèmes télégraphiques et a produit des aurores jusqu'à Hawaï et Cuba. Alors que les scientifiques de l'époque n'avaient pas la capacité de mesurer la force de l'éruption solaire, les scientifiques modernes ont pu reconstruire l'événement sur la base du nitrate et de l'isotope béryllium-10 produit par le rayonnement. Essentiellement, les preuves de la torche ont été conservées dans la glace au Groenland.

Comme les planètes, les étoiles se composent de plusieurs couches. Dans le cas d'une éruption solaire, toutes les couches de l'atmosphère solaire sont affectées. En d'autres termes, l'énergie est libérée de la photosphère, de la chromosphère et de la couronne. Les éruptions ont tendance à se produire près des taches solaires, qui sont des régions de champs magnétiques intenses. Ces champs relient l'atmosphère du Soleil à son intérieur. On pense que les éruptions sont le résultat d'un processus appelé reconnexion magnétique, lorsque des boucles de force magnétique se séparent, se rejoignent et libèrent de l'énergie. Lorsque l'énergie magnétique est soudainement libérée par la couronne (ce qui signifie soudainement en quelques minutes), la lumière et les particules sont accélérées dans l'espace. La source de la matière libérée semble provenir du champ magnétique hélicoïdal non connecté, cependant, les scientifiques n'ont pas complètement compris comment fonctionnent les torches et pourquoi il y a parfois plus de particules libérées que la quantité dans un boucle coronale. Le plasma dans la zone touchée atteint des températures de l'ordre de des dizaines de millions de Kelvin, qui est presque aussi chaud que le cœur du Soleil. Les électrons, les protons et les ions sont accélérés par l'énergie intense à presque la vitesse de la lumière. Un rayonnement électromagnétique couvre tout le spectre, des rayons gamma aux ondes radio. L'énergie libérée dans la partie visible du spectre rend certaines éruptions solaires observables à l'œil nu, mais la plupart de l'énergie est en dehors de la plage visible, donc des éruptions sont observées en utilisant une instrumentation scientifique. Il n'est pas facile de prévoir si une éruption solaire s'accompagne ou non d'une éjection de masse coronale. Les éruptions solaires peuvent également libérer un jet de lumière parasite, ce qui implique une éjection de matériau plus rapide qu'une protubérance solaire. Les particules libérées par un jet de torche peuvent atteindre une vitesse de 20 à 200 kilomètres par seconde (kps). Pour mettre cela en perspective, le vitesse de la lumière est de 299,7 kps!

Les éruptions solaires plus petites se produisent plus souvent que les grandes. La fréquence de toute éruption cutanée dépend de l'activité du soleil. Après le cycle solaire de 11 ans, il peut y avoir plusieurs éruptions par jour pendant une partie active du cycle, contre moins d'une par semaine pendant une phase calme. Pendant l'activité maximale, il peut y avoir 20 poussées par jour et plus de 100 par semaine.

Une méthode antérieure de classification des éruptions solaires était basée sur l'intensité de la raie Hα du spectre solaire. Le système de classification moderne classe les éruptions en fonction de leur flux de pointe de 100 à 800 picomètres X, comme observé par le vaisseau spatial GOES en orbite autour de la Terre.

Chaque catégorie est en outre classée sur une échelle linéaire, de sorte qu'une fusée X2 est deux fois plus puissante qu'une fusée X1.

Les éruptions solaires produisent ce qu'on appelle la météo solaire sur Terre. Le vent solaire impacte la magnétosphère de la Terre, produisant des aurores boréales et australis, et présentant un risque de rayonnement pour les satellites, les vaisseaux spatiaux et les astronautes. La plupart des risques concernent les objets en orbite terrestre basse, mais les éjections de masse coronale des éruptions solaires peuvent assommer les systèmes électriques sur Terre et désactiver complètement les satellites. Si les satellites tombaient, les téléphones portables et les systèmes GPS seraient sans service. le lumière ultraviolette et rayons X libéré par une torche perturbe la radio à longue portée et augmente probablement le risque de coups de soleil et de cancer.

En un mot: oui. Alors que la planète elle-même survivrait à une rencontre avec une "superflare", l'atmosphère pourrait être bombardée de radiations et toute vie pourrait être effacée. Les scientifiques ont observé la libération de superflares d'autres étoiles jusqu'à 10 000 fois plus puissantes qu'une éruption solaire typique. Alors que la plupart de ces éruptions se produisent dans des étoiles qui ont des champs magnétiques plus puissants que notre Soleil, environ 10% du temps, l'étoile est comparable ou plus faible que le Soleil. En étudiant les anneaux des arbres, les chercheurs pensent que la Terre a connu deux petites superflares - une en 773 et une autre en 993 avant notre ère. Il est possible que nous puissions nous attendre à une superflare environ une fois par millénaire. La probabilité d'une superflare de niveau d'extinction est inconnue.

Même des fusées éclairantes normales peuvent avoir des conséquences dévastatrices. La NASA a révélé que la Terre avait raté de peu une éruption solaire catastrophique le 23 juillet 2012. Si la poussée s'était produite juste une semaine plus tôt, alors qu'elle était dirigée directement vers nous, la société aurait été renvoyée au Moyen Âge. Le rayonnement intense aurait désactivé les réseaux électriques, la communication et le GPS à l'échelle mondiale.

Quelle est la probabilité d'un tel événement à l'avenir? Le physicien Pete Rile calcule que la probabilité d'une éruption solaire perturbatrice est de 12% tous les 10 ans.

À l'heure actuelle, les scientifiques ne peuvent prédire une éruption solaire avec un certain degré de précision. Cependant, une activité élevée des taches solaires est associée à un risque accru de production de poussées. L'observation des taches solaires, en particulier du type appelé taches delta, est utilisée pour calculer la probabilité d'apparition d'une éruption et sa force. Si une forte poussée (classe M ou X) est prévue, la US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) émet une prévision / un avertissement. Habituellement, l'avertissement autorise 1-2 jours de préparation. Si une éruption solaire et une éjection de masse coronale se produisent, la gravité de l'impact de l'éruption sur la Terre dépend du type de particules libérées et de la façon dont l'éruption fait face à la Terre.

• "Big Sunspot 1520 lance une fusée éclairante de classe X1.4 avec CME dirigé vers la terre". NASA. 12 juillet 2012.
• "Description d'une apparence singulière vue au soleil le 1er septembre 1859", Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, v20, pp13 +, 1859.
• Karoff, Christoffer. "Preuve observationnelle d'une activité magnétique accrue des étoiles superflare." Nature Communications volume 7, Mads Faurschou Knudsen, Peter De Cat, et al., Numéro d'article: 11058, 24 mars 2016.