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Posté par Adrien le Vendredi 09/02/2018 à 00:00
Vers une meilleure prévision des éruptions solaires
Un seul et unique phénomène pourrait contrôler toutes les éruptions solaires. C'est ce que viennent de mettre en évidence des chercheurs du CNRS, de l'École polytechnique, du CEA et d'Inria (1) dans un article qui fera la Une de la revue Nature le 8 février 2018. Ils ont mis en évidence la présence d'une "cage" renforcée dans laquelle se développe une corde magnétique (2) à l'origine des éruptions solaires. C'est la résistance de cette cage aux assauts de la corde qui détermine la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) et le type de l'éruption à venir. Ces travaux ont permis d'élaborer un modèle capable de prévoir l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) maximale qui peut être libérée lors d'une éruption solaire (Une éruption solaire est un événement primordial de l'activité du Soleil. Elle se produit à la surface de la photosphère et projette au travers de la chromosphère un jet de matière ionisée qui se...), aux conséquences potentiellement dévastatrices pour la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...).


Éruption majeure du 24 octobre 2014 observée par l'instrument AIA de la mission Solar Dynamics Observatory de la NASA. La Terre ajoutée montre l'échelle.
© Tahar Amari et al. / Centre de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme...) (CNRS/École Polytechnique).

Comme sur Terre, des tempêtes et "ouragans" balaient l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...). Sur ce dernier, ces phénomènes, causés par une reconfiguration brutale et soudaine du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) solaire, se caractérisent par une intense libération d'énergie sous la forme d'émissions de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) et de particules et, parfois, par l'éjection d'une bulle de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui...). C'est l'étude de ces phénomènes, qui se produisent dans la couronne, la zone la plus externe du Soleil, qui permettra la mise au point (Graphie) de modèles de prévision, comme pour la météo terrestre, afin de limiter notre vulnérabilité (En gestion des risques, la vulnérabilité d'une organisation ou d'une zone géographique est le point faible de cette organisation pouvant être...) technologique face aux éruptions solaires qui peuvent impacter plusieurs secteurs (distribution d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité...), systèmes GPS et de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que leurs...), etc.).

En 2014, des chercheurs (3) ont montré qu'une structure caractéristique, un enchevêtrement de lignes de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) magnétiques torsadées comme une corde de chanvre (Le chanvre (Cannabis sativa L.), connu aussi sous son nom latin cannabis, est une espèce de plante annuelle, de la famille des Cannabaceae.), apparaissait progressivement dans les jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) précédant une éruption solaire. Cependant, ils n'avaient observé cette "corde" que pour les éruptions qui expulsent des bulles de plasma. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont étudié les autres types d'éruptions, dont les modèles sont encore débattus, en plongeant plus profondément dans l'analyse de la couronne solaire (La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil située au-delà de la chromosphère et qui s'étend sur des millions de kilomètres en se diluant dans l'espace.), une zone si ténue et si chaude que le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique solaire y est difficile à mesurer. Ils ont pour cela procédé de la même manière que pour une échographie, en mesurant d'abord le champ magnétique plus fort à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) plus dense du Soleil, pour reconstruire ensuite, à partir de ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...), ce qui se déroule dans la couronne solaire (4).


Cette étude révèle la présence d'une cage magnétique renforcée multicouche (en orange et rose) dans laquelle se développe la corde magnétique (en bleue) pendant les dernières heures avant l'éruption.
© Tahar Amari et al. / Centre de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) théorique (CNRS/École Polytechnique).

Ils ont appliqué cette méthode pour une éruption très importante qui s'est développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des...) en quelques heures, le 24 octobre 2014. Ils ont montré que durant les heures qui ont précédé l'éruption, la corde qui se développait était enfermée dans une "cage" magnétique multicouche. A l'aide de modèles d'évolution calculés sur des super-ordinateurs, ils ont mis en évidence que l'énergie de la corde s'est montrée insuffisante pour briser toutes les couches de la cage, rendant impossible une éjection de bulle magnétique. La torsion (La torsion est la déformation subie par un corps soumis à l'action de deux couples opposés agissant dans des plans parallèles.) élevée de la corde a néanmoins déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) une instabilité et la destruction partielle de la cage, permettant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même l'émission de rayonnements puissants ayant entraîné des perturbations terrestres.

Grâce à leur méthode, permettant de suivre une éruption durant les dernières heures avant sa naissance, les chercheurs ont mis au point un modèle capable de prévoir l'énergie maximale qui peut être libérée par la zone du Soleil concernée. Ce modèle a ainsi montré que pour l'éruption de 2014, une énorme éjection de plasma se serait produite si la cage avait été moins résistante.

Ce travail, qui démontre le rôle crucial joué par le couple magnétique "cage-corde" dans le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des éruptions est un nouveau pas pour la prévision précoce des éruptions solaires dont les impacts sociétaux sont potentiellement importants.


Modélisation de la corde magnétique pendant l'éruption, quand elle brise la cage magnétique.
© Tahar Amari et al. / Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique).

Notes:

(1) Du Centre de physique théorique (École polytechnique/CNRS), du laboratoire d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...), instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :), modélisation (CNRS/CEA/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) Diderot), du Laboratoire de physique théorique de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) condensée (CNRS/Sorbonne Université) et de l'équipe Gamma3 d'Inria.
(2) Voir le communiqué "comprendre et prévoir les éruptions solaires": Consulter le site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web...)
(3) Voir note 2.
(4) Les données sont issues de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) de la surface du Soleil par la mission Solar Dynamic Observatory (SDO) de la NASA. Les modèles numériques des champs magnétiques ont été obtenus à l'aide des supers ordinateurs de l'IDRIS/CINES et de l'École polytechnique.


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Source: CNRS
 
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