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Orage magnetique

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Vue d'artiste de l'interaction du vent solaire avec la magnetosphere terrestre .

Un orage magnetique , aussi appele tempete magnetique ou encore tempete geomagnetique , est un phenomene lie aux interactions entre les variations de l' activite solaire et le champ magnetique terrestre , qui menent a des fluctuations energetiques brusques et intenses. Ces fluctuations peuvent influencer l' atmosphere terrestre , notamment l' ionosphere [ 1 ] en creant, notamment, des aurores polaires . Elles ont egalement un effet significatif sur l' electronique . Les effets des orages geomagnetiques varient en fonction, notamment, de l' altitude et de la latitude .

La frequence des orages geomagnetiques fluctue avec le cycle des taches solaires . Les orages geomagnetiques sont plus frequents lors d'un maximum solaire [ 2 ] , [ 3 ] .

Description et caracteristiques physiques [ modifier | modifier le code ]

Schema des differentes phases d'un orage magnetique.

Les orages geomagnetiques sont dans leurs plus simple forme, un changement de la magnetosphere terrestre brusque et rapide en raison de vents solaires intenses ou changeants [ 4 ] , [ 5 ] , [ 2 ] . Ces vents peuvent etre causes par une eruption solaire , une ejection de masse coronale solaire (EMC) ou par l'effet d'un trou coronal .

La magnetosphere est d'abord comprimee lorsque la pression du vent solaire augmente. Le champ magnetique du vent solaire interagit alors avec le champ magnetique de la Terre , transferant plus d'energie dans celle-ci. Les deux interactions engendrent la mobilite du plasma dans la magnetosphere, ce qui amene la creation d'un courant electrique dans la magnetosphere et l' ionosphere [ 3 ] . Pendant la phase principale d'un orage geomagnetique, le courant electrique dans la magnetosphere genere une force magnetique qui pousse la barriere magnetosphere-vent solaire en sens oppose du Soleil [ 6 ] . Ces phenomenes sont responsables d'un certain nombre d'evenements meteorologiques spatiaux [ 7 ] .

Type et intensite [ modifier | modifier le code ]

Magnetosphere dans l'environnement spatial proche de la Terre.

On denombre au moins deux types d'orages magnetiques :

Quant a elle, l'intensite des orages geomagnetiques est evaluee a l'aide d'echelles basees sur les indices Kp et A. Ces indices K vont de 0 a 9 et sont bases sur la plage maximale de variation du champ magnetique dans une echelle quasi logarithmique [ 9 ] , [ 10 ] .

On peut aussi rencontrer dans certains articles la classe G (G1, G2/moderee, G3/fort [ 11 ] a G5) definie par la NOAA , liee a l'indice Kp .

Histoire et observations [ modifier | modifier le code ]

En 1600, William Gilbert publie De Magnete   (en) , qui aborde le magnetisme planetaire et mene eventuellement a l'etude du geomagnetisme [ 9 ] . En 1699, Edmund Halley a fait des observations approfondies sur les conditions du magnetisme terrestre. Cent ans plus tard, au debut du XIX e  siecle , Alexander von Humboldt etudie egalement le phenomene [ 12 ] . Il constate notamment que lors de la disparition des aurores polaires a l' aube cosmique , les perturbations magnetiques disparaissent egalement [ 9 ] .

L' eruption solaire du 1 er septembre 1859 a mene a un orage magnetique majeur sur Terre environ 18 heures plus tard. Elle est la plus grande tempete magnetique enregistree de l'histoire [ 13 ] , [ 14 ] . L'orage engendre la destruction d'une partie du reseau telegraphique americain nouvellement etabli, provoquant des incendies et effrayant certains operateurs telegraphiques.

En novembre 1882, un puissant orage magnetique lie a un enorme groupe de taches solaires produisit des perturbations importantes des systemes telegraphique et telephonique , ainsi que des aurores spectaculaires   (en) [ 15 ] .

Au XX e  siecle , l' orage magnetique de mai 1921 survient a la suite d'une serie d'ejections de masse coronale [ 16 ] .

Dix ans plus tard, en 1931 , Sydney Chapman et Vincenzo C. A. Ferraro publient un article, A New Theory of Magnetic Storms , qui tente d'expliquer le phenomene des orages magnetiques [ 12 ] , [ 17 ] . Ils y argumentent que lorsque le Soleil entre en eruption , il emet egalement un ≪ nuage de plasma ≫ . Ce plasma voyage a une vitesse d'environ 800   km/s et atteint la Terre en un peu plus de deux jours. Le nuage compresse alors le champ magnetique terrestre [ 18 ] .

Enregistrement de l'orage magnetique de 1989.

En mars 1989, des magnetometres au sol detectent un changement rapide du champ magnetique qui indiquent les effets de l' eruption solaire de 1989 [ 17 ] , [ 19 ] .

Effets sur l'activite humaine [ modifier | modifier le code ]

Les orages magnetiques peuvent affecter le materiel electronique, surtout les infrastructures a grande echelle tels que les reseaux de communication, ainsi que les satellites . Ainsi, les systemes electriques peuvent etre endommages par les courants induits [ 20 ] , [ 21 ] , [ 22 ] , [ 23 ] , [ 16 ] , [ 24 ] , [ 25 ] . Par exemple, la tempete geomagnetique en 1989 a suralimente les courants induits par le sol, perturbant la distribution d'electricite dans la majeure partie du Quebec [ 26 ] et provoquant des aurores au sud jusqu'au Texas [ 27 ] .

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

  1. (en) M.C. Kelley, ≪  Encyclopedia of Atmospheric Sciences  ≫, sciencedirect.com , Academic Press,‎ , p.  1022-1030 ( ISBN   9780122270901 , DOI   https://doi.org/10.1016/B0-12-227090-8/00184-6 , lire en ligne )
  2. a et b (en) E. N. Parker, ≪  Interaction of the Solar Wind with the Geomagnetic Field  ≫, aip.scitation.org , The Physics of Fluids,‎ , p.  171-187 ( DOI   https://doi.org/10.1063/1.1724339 , lire en ligne )
  3. a et b (en) L. R. Cander, S. J. Mihajlovic, ≪  Forecasting ionospheric structure during the great geomagnetic storms  ≫, Journal of Geophysical Research: Space Physics , vol.  103, n o  A1,‎ , p.  391?398 ( ISSN   2156-2202 , DOI   10.1029/97JA02418 Accès libre, Bibcode   1998JGR...103..391C )
  4. (en) E. N. Parker, ≪  Dynamical theory of the solar wind  ≫, link.springer.com , Space Sci Rev,‎ , p.  666?708 ( DOI   https://doi.org/10.1007/BF00216273 , lire en ligne )
  5. (en) W. C. Feldman,J. R. Asbridge,S. J. Bame,M. D. Montgomery,S. P. Gary, ≪  Heat flux instabilities in the solar wind  ≫, agupubs.onlinelibrary.wiley.com , Journal of Geophysical Research, vol.  80, n o  31,‎ , p.  4181?4196 ( ISSN   0148-0227 , DOI   https://doi.org/10.1029/JA080i031p04181 , lire en ligne )
  6. (en) Bozhidar Srebrov, Ognyan Kounchev, Georgi Simeonov, ≪  Chapter 19 - Big Data for the Magnetic Field Variations in Solar-Terrestrial Physics and Their Wavelet Analysis  ≫, sciencedirect.com , Petr ?koda, Fathalrahman Adam,‎ , p.  347-370 ( ISBN   9780128191545 , DOI   https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819154-5.00031-X , lire en ligne )
  7. (en) David T.O. Oyedokun, Pierre J. Cilliers,, ≪  Classical and Recent Aspects of Power System Optimization  ≫, sciencedirect.com , Academic Press, vol.  01,‎ , p.  421-462 ( ISBN   9780128124413 , DOI   https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812441-3.00016-1 , lire en ligne )
  8. (en) Pierrard, V., Lazar, M. & ?tverak, S., ≪  Solar Wind Plasma Particles Organized by the Flow Speed  ≫, link.springer.com , Journal of Geophysical Research, n o  151,‎ ( DOI   https://doi.org/10.1007/s11207-020-01730-z , lire en ligne )
  9. a b et c (en) Gurbax S. Lakhina, Bruce T. Tsurutani, ≪  Geomagnetic storms: historical perspective to modern view  ≫, Springerlink, ( DOI   https://doi.org/10.1186/s40562-016-0037-4 )
  10. (en) Judith Palacios,Antonio Guerrero,Consuelo Cid,Elena Saiz, Yolanda Cerrato, ≪  Defining scale thresholds for geomagnetic storms through statistics  ≫, nhess.copernicus.org ,‎ ( DOI   https://doi.org/10.5194/nhess-2018-92 , lire en ligne )
  11. (en) ≪  G3 (Strong) Geomagnetic Storms Now Likely on 01 Dec with a Full Halo CME  ≫, (consulte le )
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  13. (en) B. T. Tsurutani,W. D. Gonzalez,G. S. Lakhina,S. Alex, ≪  The extreme magnetic storm of 1?2 September 1859  ≫, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com , SSolar and Heliospheric Physics, vol.  108, n o  A7,‎ ( ISSN   0148-0227 , DOI   https://doi.org/10.1029/2002JA009504 , lire en ligne )
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  25. (en) ≪  British Government: Space Weather and radiation guidance, Public Health England  ≫ (consulte le )
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  27. (en) ≪  Earth dodges magnetic storm  ≫, sur New Scientist , .

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

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Liens externes [ modifier | modifier le code ]