La plupart d’entre nous perçoivent le temps comme une flèche, un voyage à sens unique dans le futur. Et bien que ce soit vrai, la nature a un moyen d’interpoler des motifs circulaires sur ce modèle linéaire – le jour suit la nuit, les saisons progressent tout au long de l’année et les générations naissent, vivent et meurent après avoir créé la prochaine génération pour faire l’expérience des mêmes cycles dans l’avenir.

Notre étoile suit également ce modèle cyclique et subit des changements périodiques observables qui intéressent vivement les scientifiques solaires. C’est donc en fanfare qu’ils ont récemment annoncé que le soleil était passé au cycle solaire 25. Mais qu’est-ce que cela signifie exactement? Le visage changeant du Soleil fait-il une grande différence dans la vie quotidienne d’une personne moyenne? L’histoire montre que c’est possible, il est donc avantageux de savoir ce que nous nous réservons au cours des deux prochaines décennies. Bienvenue à votre introduction sur Solar Cycle 25.

Ça va à onze

Depuis que les scientifiques ont eu la capacité d’observer (en toute sécurité) le Soleil, ils ont remarqué que notre étoile n’est pas l’orbe brillant parfait qu’elle semble être au premier abord. Galilée a été parmi les premiers à observer que le Soleil était marqué par de petites imperfections sombres. Les observateurs ont commencé à suivre ces taches solaires, notant non seulement leur nombre variable, mais aussi le fait qu’elles migrent sur la surface du Soleil avec le temps.

Il faudrait près de deux siècles et demi à quiconque pour remarquer la nature périodique des motifs des taches solaires. Le scientifique allemand Samuel Heinrich Schwabe est crédité de la découverte du cycle solaire en 1843 après 17 ans d’observations du nombre moyen de taches solaires. Les scientifiques suisses Rudolf Wolf ont utilisé les observations de Schwabe et d’autres pour revenir en arrière sur les données jusqu’en 1755. Pour les besoins de la science solaire, c’était l’année du début du cycle solaire 1.

Cycles de taches solaires depuis 400 ans. Les premières données sont estimées à partir d’enregistrements géologiques et de cernes. Par Robert A. Rohde, CC BY-SA 3.0

Le cycle que ces scientifiques pionniers du solaire avaient découvert a une période remarquablement régulière de onze ans. La plage de variation est très étroite, de la période de neuf ans du cycle solaire 2 (1766 à 1775) à presque quatorze ans pour le cycle solaire 4 (1784 à 1798). Chaque cycle solaire est calculé à partir d’un minimum solaire, essentiellement lorsque le nombre de taches solaires atteint son minimum local. Le nombre de taches solaires augmente au cours de la première moitié du cycle, culminant au point maximum solaire avant de redescendre pour se diriger vers le prochain minimum solaire.

Le nombre brut de taches solaires n’est pas le seul cycle intéressant que le Soleil affiche. La distribution des taches solaires sur la surface du Soleil change également périodiquement avec le cycle solaire. Au début de chaque cycle solaire, les quelques taches solaires qu’il y a ont tendance à se regrouper à l’équateur du Soleil. Au fur et à mesure que le cycle progresse et que le Soleil devient plus actif, les taches solaires ont tendance à apparaître plus loin de l’équateur, se regroupant généralement autour des latitudes moyennes autour de 30 ° au nord et au sud. Au fur et à mesure que le maximum solaire passe, les taches solaires migrent à nouveau vers l’équateur pour recommencer le cycle.

Renverser les poteaux magnétiques

Les changements périodiques dans le nombre et la distribution des taches solaires peuvent être une observation intéressante, mais qu’est-ce que cela signifie ici sur Terre? Pour aider à comprendre cela, il est utile de se rappeler que malgré leur apparence sombre, les taches solaires ne sont que légèrement plus froides que le matériau solaire environnant. Les taches solaires sont toujours des zones extrêmement énergétiques, et à mesure que le nombre de taches solaires augmente, la sortie du soleil (en termes de luminosité) augmente.

Les taches solaires représentent des endroits où des lignes concentrées de force magnétique émergent des profondeurs de l’intérieur du Soleil. Ainsi, un changement du nombre et de l’emplacement des taches solaires révèle des changements dans le champ magnétique du Soleil. Il s’avère que ce qui se cache derrière le cycle solaire, ce sont ces changements périodiques du champ magnétique du Soleil. (Il est important de noter ici que le cycle de onze ans est techniquement le «cycle des taches solaires», et le cycle de retournement des pôles de 22 ans est le vrai «cycle solaire», mais il est courant d’utiliser le «cycle solaire» pour les deux. )

Les pôles magnétiques du Soleil sont constamment en mouvement, les pôles nord et sud basculant tous les onze ans. Au minimum solaire, les pôles magnétiques sont approximativement alignés avec l’axe orbital du Soleil, et les lignes de force magnétiques ont tendance à pénétrer la photosphère près de l’équateur. Lorsque les pôles tournent vers l’équateur, l’activité magnétique reprend, les lignes de force magnétiques se déplacent vers les hautes latitudes, augmentant le nombre de taches solaires là-bas. Le processus se poursuit pendant la moitié arrière du cycle solaire alors que les pôles terminent leur inversion.

Ainsi, à mesure que chaque cycle solaire progresse en raison de la migration du champ magnétique du Soleil, la production solaire augmente. Bien que ces changements soient fractionnaires, ils ont des implications évidentes pour la vie sur Terre. Mais la luminosité croissante de notre Soleil est loin d’être le seul impact ressenti ici. Le champ magnétique changeant du Soleil peut également avoir un impact énorme sur notre planète.

Que se passe-t-il ensuite?

Il est bien connu que l’augmentation des taches solaires est associée à des éjections de masse coronale plus fortes et plus fréquentes, ou CME. Ces événements, parfois énergiques à l’extrême, se produisent lorsque les domaines magnétiques du Soleil deviennent si tordus et contorsionnés qu’ils éclatent vers l’extérieur, captant des gigatonnes de plasma hautement excité de la couronne solaire. Si le CME se produit juste au bon endroit sur la surface du Soleil, l’enchevêtrement violemment éjecté de flux magnétique et de plasma peut frapper la Terre, provoquant n’importe quoi, d’une augmentation des affichages auroraux à la destruction catastrophique de l’infrastructure.

Alors que les CME destructeurs sont plus susceptibles de se produire pendant les maxima solaires – l’événement de Carrington de 1859 s’est produit près du pic du cycle solaire 10 et la catastrophe d’Hydro-Québec en 1989 a eu lieu environ sept mois avant le pic du cycle solaire 22 – il est loin d’être une règle selon laquelle ils ne se produisent qu’alors. De nombreux CME dommageables ou potentiellement dangereux se sont produits pendant les minima solaires. Mais le nombre de CME augmente considérablement avec le nombre de taches solaires, de sorte que le Soleil lance quelques grandes explosions chaque jour lors d’un maximum solaire. Augmenter simplement le nombre de tirs augmente les chances d’une frappe dévastatrice.

Bien que le risque accru de CME frappant la Terre pendant le maximum solaire soit une préoccupation, il est important de garder à l’esprit quelques points. Premièrement, le maximum solaire est encore à environ cinq ans; La NASA dit que le cycle solaire 25 a officiellement commencé en décembre 2019, ce qui signifie que nous sommes toujours dans des conditions minimales solaires. Deuxièmement, tous les cycles solaires ne sont pas créés égaux. En plus du cycle solaire de onze ans se superposent d’autres cycles périodiques que nous commençons seulement à comprendre. L’un est le cycle de Gleissberg, un cycle de 87 ans où les maxima solaires du cycle de onze ans ont tendance à augmenter et à diminuer. Nous sommes actuellement dans la phase décroissante du cycle de Gleissberg, ce qui signifie que le cycle solaire 24 qui vient de s’achever avait un maximum solaire beaucoup plus faible que le cycle précédent. La prédiction actuelle est que le cycle solaire 25 aura à peu près la même intensité que le cycle précédent au maximum solaire et atteindra le maximum solaire vers juillet 2025.

Source: Centre de prévision de la météo spatiale-NOAA

Le potentiel d’un soleil endormi pour les onze prochaines années est une chose «bonne, mauvaise nouvelle». Du côté positif, il existe un risque considérablement réduit – mais loin d’être nul – de subir une CME catastrophique frappant la Terre. Cela signifie moins de risques pour notre infrastructure vulnérable, à la fois terrestre en termes de millions de kilomètres de câbles électriques et de communications que nous avons cousus ensemble, et dans l’espace, car les satellites peuvent être grandement affectés par la météorologie spatiale. D’un autre côté, les opérateurs radioamateurs et autres qui dépendent du saut ionosphérique pour les communications radio à longue portée, comme les opérateurs maritimes, les compagnies aériennes et l’armée, deviennent toujours grincheux lorsque le soleil est moins actif, car moins de taches solaires signifie une ionisation réduite de la Terre. atmosphère.

En fin de compte, le Soleil fera ce qu’il fait, quel que soit son impact sur la vie ici sur Terre. Tout ce que nous pouvons faire, c’est tout apprendre sur l’étoile au centre de notre système solaire, construire de bons modèles pour prédire son comportement dans le temps et construire des systèmes capables de résister aux sautes d’humeur de notre étoile.

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