Que sont les éruptions solaires ?
Une éruption solaire est une explosion géante à 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 développée dans l’atmosphère solaire est soudainement relâchée. La matière est chauffée à plusieurs millions de degrés en quelques minutes et des radiations sont émises à travers tout le spectre électromagnétique, depuis les ondes radio dans les grandes longueurs d’ondes jusqu’aux émissions optiques, rayons X et Gamma dans les courtes longueurs d’onde. La quantité d’énergie libérée est équivalente à plusieurs millions de bombes nucléaires explosant en même temps. Les éruptions solaires arrivent régulièrement quand le soleil est actif, dans les années environnent le maximum solaire. Plusieurs éruptions solaires peuvent survenir pendant une seule journée au cours de cette période. Aux alentours du minimum solaire, les éruptions solaires peuvent survenir moins d’une fois par semaine. Les grandes éruptions solaires 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 éjection de masse coronale. Quand une éjection de masse coronale arrive sur Terre, elle peut causer une tempête géomagnétique ainsi qu’une intense activité aurorale.
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 énergétique (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 satellite GOES-15, en orbite géostationnaire au-dessus de l’océan Pacifique. Le tableau ci-dessous récapitule les différentes classes d’éruptions solaires :
ClasseW/m2 entre 1 & 8 Ångströms A<10-7B≥10-7 <10-6C≥10-6 <10-5M≥10-5 <10-4X≥10-4
Chaque classe de Rayon-X est divisé en une sous échelle logarithmique de 1 à 9. Par exemple, B1 à B9, C1 à C9, etc. Une éruption solaire de classe X2 est deux fois plus puissante qu’une éruption solaire de classe X1, et quatre fois plus puissante qu’une éruption de classe M5. La classe X est légèrement différente et ne s’arrête pas à X9. Une éruption solaire de classe X10 est parfois appelée “Super éruption 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 intéressantes. Le flux solaire constamment émis en l’absence d’éruption est toujours dans l’intervalle B pendant le maximum solaire, et dans l’intervalle 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) peut être dans le bas de la classe C quand une région complexe de tache solaire fait face à la Terre.
La classe d’éruptions solaire M
Les éruptions de classe M correspondent à ce que l’on appelle les moyennement grandes 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 à l’éjection de masses coronales. si l’éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face à 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 à des aurores polaires sur des latitudes moyennes.
La classe d’éruptions solaires X
Les éruptions de classe solaire X sont les plus grandes et les plus puissantes. En moyenne, les tempêtes solaires de cette magnitude arrivent une dizaine de fois par an et sont plus courantes durant le maximum solaire que pendant le minimum solaire. Des interruptions radio de fortes à extrêmes (R3 a R5) peuvent arriver sur la partie éclairée de la Terre durant une éruption solaire. Si l’éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face à 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) à extrême (G5).
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 a-t-il alors au-delà de X9. La classe X continue après X9 au lieu d’utiliser une nouvelle lettre, et ces éruptions solaires supérieures a X9 font référence à des “Super classe X”. Les éruptions solaires qui atteignant ou dépassent la classe X10 sont très rares 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 éruptions solaires sont capables de causer de gros problèmes à nos technologues modernes telles que les satellites et les lignes électriques.
Une super éruption solaire de classe X20, n’est pas 10 fois plus forte qu’une éruption 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 éruption solaire enregistrée depuis l’existence des satellites de mesure (1976) est une éruption estimée à X28, le 04 novembre 2003 durant le cycle solaire 23. Le canal XRS sur le satellite GOES-12 a été saturé à X17 pendant 12 minutes par les radiations intenses. Une analyse des données obtenues a permis d’estimer un pic de flux à X28, cependant certains spécialistes pensent que l’éruption solaire était supérieure à X28. C’est une bonne chose pour nous que la tache solaire responsable de cette éruption avait tourné et n’était plus au centre du disque solaire faisant face à 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 Fréquence(HF) sur la face éclairée de la Terre et sont plus intenses aux endroits où 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 le résultat de hautes densités d’électron dans les basses couches de la ionosphère (Couche D) causées par les tempêtes solaires, 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’aux couches plus hautes E, F1 et F2, ou ces ondes radio sont réfractées et rebondissent vers la Terre.
Les coupures radio causées par les éruptions solaires sont les événements météorologiques spatiaux affectant la Terre les plus communs, ainsi que les plus rapides. Des événements mineurs surviennent à peu près 2000 fois par cycle solaire. les émissions électromagnétiques produites pendant les tempêtes solaires voyagent à la vitesse de la lumière, soit environ huit minutes pour aller du Soleil à la Terre. Ces types de coupures radio peuvent durer de plusieurs minutes à plusieurs heures en fonction de la force de la tempête solaire.
La plus Haute Fréquence Affectée (HAF en anglais) durant 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 GOESPlus Haute Fréquence AffectéeM1.0 (10-5)15 MHzM5.0 (5×10-5)20 MHzX1.0 (10-4)25 MHzX5.0 (5×10-4)30 MHz
Échelle R
Le NOAA utilise un système à 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) à 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. Sur Twitter, des alertes sont partagées dès que certains seuils de coupure radio sont atteints. 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 RDescriptionSeuil de rayons X GOES par classe et fluxFréquence moyenneR1FaibleM1 (10-5)2000 par cycle (950 jours par cycle) R2ModéréM5 (5×10-5)350 par cycle (300 jours par cycle) R3FortX1 (10-4)175 par cycle (140 jours par cycle) R4FortX10 (10-3)8 par cycle (8 jours par cycle) R5ExtrêmeX20 (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 à la HAF subissent encore plus de pertes.
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.
source spaceweatherlive.com