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 spectaculaire vue par le Solar Dynamics Observatory de la NASA, à une longueur d’onde de 193 Ångström.

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

Solar flares are classified as A, B, C, M or X according to the peak flux (in watts per square metre, W/m²) of 1 to 8 Ångströms X-rays near Earth, as measured by XRS instrument on-board the GOES satellite which is in a geostationary orbit over the Pacific Ocean. The table below shows us the different solar flare classes:

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

Each X-ray class is logarithmic, with each class being 10 times stronger than the previous one, and within each category ranging from 1 to 9. For example: B1 to B9, C1 to C9, etc. Originally the classes where limited to C, M and X. As instruments over the subsequent years became more sensitive, smaller flares could be observed which were than labeled as A and B. Similarly, Y and Z could follow X if X10 or stronger flares were detected, but these have never been used. Instead scientist continued the X-class for labeling very large flares (for example the X40 of November 4th 2003 and not Y4)

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 éjection 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 pas d’éruptions) 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 correspondent a ce que l’on appelle les moyennement grande éruptions. Elles causent des coupures radio de petites (R1) à modérée (R2) sur la face éclairée 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’éjection de masses coronales. si l’éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face a la terre et qu’une éjection de masse coronale a lieu en direction de notre planète, 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 tempêtes solaire de cette magnitude arrivent une dizaine de fois par an et sont lus courante durant le maximum solaire que pendant le minimum solaire. Des interruptions radio de 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 prêt du centre du disque solaire faisant face a la Terre; elle peut causer une forte et durable tempête de radiation et éjecter une quantité significative de masse coronale provoquant des tempêtes géomagnétiques sévères (G4) a extreme (G5).

X-class solar flare as seen by NASA's Solar Dynamics Observatory in the 131 Ångström wavelength

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 delà 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 atteignant 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 éjections de masse coronale qui peuvent résulter de telles éruption solaires sont capables de causer de gros problèmes a nos technologues modernes telles que les satellites et les lignes électriques.

One thing to note with super X-class flares is that an X20 solar flare is not 10 times as strong as an X10 solar flare. An X10 solar flares equals an X-ray flux of 0.001 Watts/m² while an X20 solar flare equals 0.002 Watts/m² in the 1-8 Ångstrom wavelength.

The largest solar flare ever recorded since satellites started to measure them in 1976 was estimated to be an X40 solar flare which occurred on November 4th, 2003 during Solar Cycle 23. The XRS long channel on the GOES-12 satellite was saturated at X24.86 for 12 minutes by the intense radiation. A later analysis of the available data yield an estimated peak flux of X40 however there are scientists who think that this solar flare was even stronger than X40. A good thing for us was that the sunspot group which produced this solar flare had already rotated largely of the Earth-facing solar disk when the X40 solar flare occurred. A thing to note is that there has not been a solar flare that saturated the XRS channels since the new generation of GOES satellites but it is expected that it will saturate at about the same flux levels.

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 Fréquence(HF) sur la face éclairée 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.

These blackouts are a result of enhanced electron densities in the lower ionosphere (D-layer) during a solar flare which causes a large increase in the amount of energy radio waves lose when it passes through this layer. This process prevents the radio waves from reaching the much higher E, F1 and F2 layers where these radio signals normally refract and bounce back to Earth.

Les coupures radio causées par les éruptions solaires sont les événement météorologiques spatiaux affectant la Terre les plus communs, ainsi que les plus rapides. Des événements mineurs surviennent a peu près 2000 fois par cycle solaire. les émissions électromagnétiques produite pendant les tempêtes solaires voyagent a la vitesse de la lumière, 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 trouverez 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

Échelle R

Le NOAA utilise un système a 5 niveaux appelé le R-scale, pour indiquer la sévérité d’une coupure radio induite pas les Rayon-X. Cette échelle va de R1 (le plus bas) a R5 (le plus élevé). 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 atteint. 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:

Échelle R Description Seuil de rayons X GOES par classe et flux Fréquence moyenne
R1 Faible M1 (10-5) 2000 par cycle (950 jours par cycle)
R2 Modéré M5 (5×10-5) 350 par cycle (300 jours par cycle)
R3 Fort X1 (10-4) 175 par cycle (140 jours par cycle)
R4 Fort X10 (10-3) 8 par cycle (8 jours par cycle)
R5 Extrême 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.

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.

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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Éruptions solaires
12024M7.0
22001M6.17
32024M6.1
42000M4.46
52022M4.0
ApG
1200144G2
2200327G2
3199721G2
4201727G1
5200421G1
*depuis 1994

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