Qu’est-ce qu’une tempête de radiations solaires?

Une tempête de rayonnement solaire (également connue sous le nom d'événement solaire à protons ou SPE) se produit souvent après des éruptions majeures sur le Soleil, lorsque des protons sont lancés à des vitesses incroyablement élevées, parfois jusqu'à 10 000 km/s. Ces tempêtes de radiations peuvent franchir la distance Soleil-Terre en seulement 30 minutes et durer plusieurs jours. Dans cet article, nous allons expliquer ce qu'est une tempête de radiation solaire et quels sont ses effets sur nous.

Échelle S

La NOAA utilise une échelle à cinq niveaux, appelée échelle S, pour indiquer la gravité d'une tempête de rayonnement solaire. Cette échelle va de S1 à S5, S1 étant le niveau le plus bas et S5 le niveau le plus élevé. Chaque niveau S est associé à un seuil pfu (unité de flux de protons). Par exemple : Les niveaux S1 de tempête de rayonnement solaire sont atteints lorsque le nombre de pfu de 10 MeV atteint une valeur de 10 à l'altitude des satellites géosynchrones. Il convient de noter que cette échelle est en fait logarithmique. Cela signifie qu'un événement à protons modéré (S2) se produit lorsque le flux de protons atteint 100 pfu, et non 20 ! Pour une forte tempête de rayonnement solaire (S3), il faut que le flux de protons atteigne 1000 pfu. Nous utilisons souvent cette échelle S sur le site web, il est donc judicieux de se familiariser avec elle. Nous pouvons définir les classes de tempêtes de rayonnement solaire suivantes :

Les risques

Les tempêtes de rayonnement solaire ne sont pas dangereuses pour les habitants de la Terre. Nous sommes protégés de ces tempêtes par le champ magnétique terrestre et par l'atmosphère de la Terre. L'un des effets que nous constatons sur Terre lors de fortes tempêtes de rayonnement solaire est un risque accru pour les personnes effectuant des vols transpolaires de recevoir une dose de rayonnement plus élevée que la normale. Les vols transpolaires doivent parfois être déroutés ou annulés à cause de ces tempêtes de radiations. Ces tempêtes peuvent également entraîner des problèmes de communication dans les régions polaires. Ces protons constituent également une menace pour les astronautes, en particulier lors de leurs activités extra-véhiculaires (sorties dans l'espace). Les satellites dans l'espace sont également vulnérables : ces protons dégradent l'efficacité des panneaux solaires, les circuits électroniques embarqués peuvent mal fonctionner et les protons créent du bruit dans les systèmes de suivi des étoiles.

Aux latitudes arctiques, les communications radio à haute fréquence (HF) peuvent devenir problématiques, voire impossibles. Les protons en mouvement rapide pénètrent dans la magnétosphère et sont conduits le long des lignes de champ magnétique, pénétrant dans l'atmosphère près des pôles nord et sud. Ces protons ionisent la couche D et ce processus empêche les ondes radio HF d'atteindre les couches E, F1 et F2, beaucoup plus élevées, où ces signaux radio se réfractent normalement et rebondissent vers la Terre. Ces pannes radio sont connues sous le nom d'événements d'absorption de la calotte polaire (PCA) et peuvent durer plusieurs jours. Il en résulte que les communications radio HF sont pratiquement impossibles sur les routes transpolaires. On peut utiliser l'échelle S pour estimer la gravité d'un événement d'absorption de la calotte polaire (PCA).

L'image ci-dessous montre un bon exemple de ce qui arrive aux satellites lors des tempêtes de radiations solaires. De gauche à droite, nous voyons des images provenant de deux instruments SOHO différents. À gauche, vous voyez comment l'image se présente normalement lorsqu'il n'y a pas de tempête de radiations solaires. À droite, vous pouvez voir ce qui se passe lors d'une violente tempête de rayonnement solaire S4. Il y a une telle quantité de protons qui s'écrasent sur le capteur de la caméra qu'il y a beaucoup de bruit sur les images. Les images sont quasiment inutilisables.

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Problèmes avec Advanced Composition Explorer (ACE) pendant les tempêtes de rayonnement solaire

Il est possible que lors d'une tempête de radiation solaire, certaines données provenant du satellite Advanced Composition Explorer (ACE) soient corrompues et enregistrent de fausses valeurs. C'est le cas des paramètres du vent solaire provenant de l'instrument SWEPAM. La vitesse du vent solaire est plus faible qu'elle ne l'est en réalité et la densité est inférieure à 1 proton par centimètre carré. Les données relatives au champ magnétique interplanétaire (FMI) restent fiables pendant une tempête solaire. Ces anomalies peuvent se produire lorsqu'une tempête de rayonnement solaire atteint le niveau S2 (tempête de rayonnement solaire modérée) et peuvent souvent se poursuivre bien après l'arrivée d'une éjection de masse coronale, ce qui rend la détection de l'arrivée d'une éjection de masse coronale beaucoup plus difficile. La sonde DSCOVR, qui a remplacé ACE en 2016, échappe à ces problèmes.

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