Que sont les éruptions solaires?

Une éruption solaire est une explosion géante a la surface du Soleil, qui survient quand des lignes de champ magnétique des taches solaires s'emmêlent et explosent. Une éruption solaire est définie comme une variation intense, soudaine et rapide, de luminosité. L'éruption solaire survient quand l'énergie magnétique qui s'est developpée dans l'athmosphère solaire est soudainement relachée. La matière est chauffée a plusieurs millions de degrées en quelques minutes et des radiations sont émises a travers tout le spectre electromagnétique, depuis les ondes radio dans les grandes longueurs d'ondes jusqu'au émissions optiques, rayons X et Gamma dans les courtes longueurs d'onde. La quantité d'energe libérée est équivalente a plusieurs millions de bombes nucleaires explosant en même temps. Les eruptuons solaires arrivent régulièrement quand le soleil est actifs, dans les années environnent le maximum solaire. Plusieurs éruptions solaires peuvent survenir pendant une seule journée au court de cette période. Aux alentours du minimum solaire, les éruptions solaire peuvent survenir moins d'une fois par semaine. Les grandes éruptions solairs sont moins fréquentes que les petites. Certaines éruptions solaires (généralement les fortes), peuvent lancer dans l'espace de grands nuages de plasma solaire, ce que nous appelons une éjéction de masse coronale. Quand une éjection de masse coronale arrive sur Terre, elle peut causer une tempête géomagnétique ainsi qu'une intente activité aurorale.

Une éruption solaire capturée par le Solar Dynamics Observatory de la NASA.

Image: Une éruption solaire spectaculaire vue par le Solar Dynamics Observatory de la NASA, à une longueur d'onde de 193 Ångström.

La classification des éruptions solaires

Les éruptions solaires sont classées A, B, C, M ou X en fonction du maximum de flux énérgétique (en watts par mètre carré, W/m²) dans la bande de Rayon-X prêt de la terre, mesuré par l'instrument XRS embarqué par le sattelite GOES-15, en orbite géostationnaire au dessus de l'océan Pacifique. Le tableau ci-dessous récapitule les différentes classes déruptions solaires:

Classes W/m2 entre 1 & 8 Ångströms
A <10-7
B ≥10-7 <10-6
C ≥10-6 <10-5
M ≥10-5 <10-4
X ≥10-4

Chaque classe de Rayon-X est divisé en une sous échelle logarithmique de 1 a 9. Par exemple, B1 a B9, C1 a C9, etc. Une éruptions solaire de classe X2 est deux fois plus puissante qu'une éruption solaire de classe X1, et 4 fois plus puissante qu'une éruption de classe M5. La classe X est légerement différente et ne s'arrête pas a X9. Une éruption solaire de classe X10 est parfois appelées "Super eruption solaire de classe X".

Les classes A & B d'éruptions solaires

Les classes A& B sont les classes les plus basses. Elles sont très habituelles et pas vraiment interessantes. Le flux solaire constamment émis en l'absence d'éruption est toujours dans l'intervalle B pendant le maximum solaire, et dans l'intevalle A durant le minimum solaire.

La classe d'éruption solaire C

Les éruptions solaires de classe C sont mineures et n'ont que peu d'effet sur la Terre. Seules les éruptions solaires de classe C qui ont une longue durée peuvent produire une éjéction de masse coronale, généralement lente, faible et ne causant que rarement des perturbations géomagnétiques sur Terre. Le flux solaire constant (radiations émises quand il n'y a aps d'eruptions) peu être dans le bas de la classe C quand une région complexe de tâche solaire fait face a la Terre.

La classe d'éruptions solaire M

Les éruptions de classe M correpondent a ce que l'on appelle les moyennement grande éruptions. Elles causent des coupures radio de petites (R1) à modérée (R2) sur la face eclairée de la Terre. Certaines éruptions solaires de classe M peuvent aussi causer des tempêtes de radiation solaires. Les éruptions solaires de classe M fortes et longues, sont des candidates assez probables a l'ejection de masses coronales. si l'éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face a la terre et qu'une ejection de masse coronale a lieu en direction de notre planete, il y a de fortes chances qu'une tempête géomagnétique en résulte, donnant lieu a des aurores polaires sur des latitudes moyennes.

La classe d'éruptions solaire X

Les éruptions de classe solaire X sont les plus grandes et les plus puissantes. En moyenne, les tempete solaire e cette magniqute arrivent une dixaine de fois par an et sont lus courante durant le maximum solaire que pendant le minimum solaire. Des interuptions radiode fortes a extrêmes (R3 a R5) peuvent arriver sur la partie éclairée de la Terre pendant une éruptions solaire. Si l'éruption solaire a lieu pret du centre du disque solaire faisant face a la Terre; ell epeut causer une forte et durable tempête de radiation et ejecter une quantité signgificative de masse coronale provoquant des tempêtes géomagnétiques sévères (G4) a extreme (G5).

Les éruptions solaires de classe X vues par le Solar Dynamics Observatory de la NASA a la longueur d'onde de 131 Ångström

Image: Les éruptions solaires de classe X vues par le Solar Dynamics Observatory de la NASA a la longueur d'onde de 131 Ångström

Qu'y à t'il alors au delad de X9. La classe X continue après X9 au lieu d'utiliser une nouvelle lettre, et ces éruptions solaires supérieure a X9 font référence a des "Super classe X". Les éruptions solaires qui atteingent ou dépassent la classe X10 sont très rare et arrivent seulement quelques fois durant le cycle solaire. C'est une bonne chose que ces puissantes éruptions solaires n'arrivent pas si souvent, car les conséquences sur Terre pourraient être sévères. Les éjéections de masse coronale qui peuvent résulter de telles éruption ssolaires sont capables de causer de gros problèmes a nos technologues modernes telles que les satellites et les lignes éléctriques.

Une super éruptions solaire de classe X20, n'est pas 10 fois plus forte qu'une éruptions solaire de classe X10. Une éruption X a un flux de rayons-X de 0.001 Watts/m², tandis qu'une classe X20 a un flux de 0.002 Watts/m², dans les longueurs d'onde 1-8 Ångström.

La plus grosse éruptions solaire enregistrée depuis l'existence des satellites de mesure (1976), est une éruption estimée a X28, le 04 novembre 2003 durant le cycle solaire 23. Le canal XRS sur le satlettie GOES-12 a été saturé a X17 pendant 12 minutes par les radiations intenses. Une analyse des données obtenues a permis d'estimer une pic de flux a X28, cependant certains spécialistes pensent que l'éruption solaire était supérieure a X28. C'est une bonne chose pour nous que la tâche solaire responsable de cette éruption avait tourné et n'était plus au centre du disque solaire faisant face a la Terre. Il est à noter qu'il n'y a pas eu d'éruption solaire qui ait saturé les canaux XRS sur GOES-15 depuis mars 2017, mais il est prévu qu'elle saturera à peu près aux mêmes niveaux de flux.

Coupure radio Haute Fréquence (HF) causées par des éruptions solaires

Des sursauts de rayon-X et d'Ultra Violet Extrême émis durant les éruptions solaires peuvent poser problèmes aux transmissions radio Haute Frequence(HF) sur la face eclairée de la Terre et sont plus intense aux endroits ou le Soleil est le plus direct. Ce sont principalement les communications radio Hautes Fréquences (HF) (3-30 MHz) et les fréquences plus hautes.

Ces coupures sont les résultat de haute densités d'electron dans les basses couches de la ionosphère (Couche D) causées par les tempête solaire, entrainant une augmentation importante de la quantité d'énergie perdue par les ondes radioélectriques lorsqu'elle passe à travers cette couche. Ce processus empêche les ondes radio de parvenir jusqu'au couches plus hautes E, F1 et F2, ou ces ondes radio sont réfractées et rebondissent vers la Terre.

Les coupures radio causées par les eruptions solaires sont les evenement météorologiques spatiaux affectant la Terre les plus communs, ainsi que les plus rapides. Des évenements mineurs surviennent a peu pres 2000 fois par cucle solaire. les emission electromgnétiques produite pendant les tempetes solaires voyagent a la vitesse de la lumiere, soit environ 8 minutes pour aller du Soleil a la Terre. Ces types de coupures radio peuvent durer de plusieurs minutes a plusieurs heures en fonction de la force de la tempête solaire.

La plus Haute Fréquence Affectée (HAF en Anglais) pendant une coupure radio durant le jour est basée sur le flux de rayon-X entre 1 et 8 Ångström. La plus Haute Fréquence Affectée peut-être déduite par une formule. Ci dessous vous trovuerez une table présentant la HAF en fonction du flux de rayon-X.

Classes de Rayon-X pas GOES Plus Haute Fréquence Affectée
M1.0 (10-5) 15 MHz
M5.0 (5×10-5) 20 MHz
X1.0 (10-4) 25 MHz
X5.0 (5×10-4) 30 MHz

R-scale

Le NOAA utilsie un systeme a 5 niveaux appelé le R-scale, pour indiquer la sévérité d'une coupure radio induite pas les Rayon-X. Cette echelle va de R1 (le plus bas) a R5 (le plus elevé). Chaque niveau R a une certaine luminosité de Rayon-X associée. Cela va de R1 pour un flux de Rayon-X de M1, a R5 pour un flux de classe X20. Sut Twitter nous partageons des alertes dès que certain seuils de coupure radio sont atteind. Comme chaque niveau de coupure radio représente une certaine Luminosité de Rayon-X vue par GOES, il est possible d'associer ces alertes directement avec une éruption solaire qui se passe au même moment. Nous pouvons définir les classes de coupure radio suivantes :

R-scale Description Seuil de rayons X GOES par classe et flux Fréquence moyenne
R1 Mineur M1 (10-5) 2000 par cycle (950 jours par cycle)
R2 Modéré M5 (5×10-5) 350 par cycle (300 jours par cycle)
R3 Forte X1 (10-4) 175 par cycle (140 jours par cycle)
R4 Severe X10 (10-3) 8 par cycle (8 jours par cycle)
R5 Extreme X20 (2×10-3) Moins d'une par cycle

L'image ci-dessous montre les effets d'une tempête solaire de classe X1 (force R3) sur le côté ensoleillé de la Terre. Nous pouvons voir que la plus Haute Fréquence Affectée est d'environ 25 MHz quand le Soleil est directement au dessus. Les fréquences radio inférieures a la HAF subissent encore plus de pertes.

Coupure radio par rayons-X

Image: NOAA SWPC - D Region Absorption Product. Le modèle de prédiction d'absorption de la D-région est utilisé comme guide pour comprendre la dégradation radioélectrique Haute Fréquence (HF) et les interruptions de communication que cela peut provoquer.

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La Météo Spatiale en faits

Dernière classe X:10/09/2017X8.2
Dernière classe M:20/10/2017M1.0
Dernier orage géomagnétique:05/08/2019Kp5 (G1)
Nombre de jours sans taches solaires en 2019:159
Étirement actuel jours sans taches solaires:15

A ce jour dans l'histoire*

Éruptions solaires
12002X1.0
21999M5.9
31999M3.7
42014M3.4
52001M1.5
ApG
1200358G2
2200232G1
3201318
4200416
5200113
*depuis 1994

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