Météorologie de l'espace - Définition

Difficultés inhérentes à la météorologie de l’espace

La prévision des conditions du milieu spatial reste une tâche ardue. On sait reconnaître une région active du Soleil susceptible de donner lieu à une éruption. Prédire l’intensité et l’heure de cette éruption relève en revanche du défi.

Contrairement à la météorologie dite classique où les scientifiques disposent d’un vaste réseau de stations météorologiques couvrant l’ensemble de la planète, très peu d’informations sont disponibles pour la météorologie de l’espace. La sonde spatiale SoHO, située au point de Lagrange L1, observe en permanence le Soleil et donne, entre autres, de précieuses informations sur les éjections de masse coronales à l’aide des coronographes LASCO. Il est ainsi possible, avec plus ou moins de difficulté et plus ou moins de précision, de déterminer les caractéristiques (vitesse, direction de propagation, taille) des éjections de masse coronales lorsqu’elles se situent encore à proximité du Soleil : lors de leur départ. Les éjections de masse coronales voyagent entre le Soleil et la Terre en environ trois jours. Pendant la quasi-totalité de cette période, aucune information n’est disponible : Les scientifiques sont comme aveugles.

Ce n’est que lorsque la perturbation arrive au niveau point de Lagrange L1 (point situé entre la Terre et le Soleil) où se trouvent plusieurs satellites, qu’on peut savoir s’il y aura impact ou non, et quantifier l’effet. La perturbation met ensuite moins d’une heure à atteindre la Terre. Il reste donc peu de temps pour prendre des mesures.

Lorsque l’éjection de masse coronale atteint le point de Lagrange L1, plusieurs satellites enregistrent diverses informations telles que la densité, la vitesse, le champ magnétique et la température. Grâce à ces informations, il est possible de prédire les perturbations qui seront engendrées et, le cas échéant, de déclencher une alerte afin de prévenir les personnes concernées.

Un des grands défis de la météorologie de l’espace est d’arriver à prédire les caractéristiques des éjections de masse coronale arrivant sur Terre ainsi que l’heure d’arrivée en se basant sur les données des coronographes. Les alertes pourraient alors être données trois jours plus tôt. Pour ce faire, les scientifiques développent des codes informatiques et simulent le trajet de l’éjection de masse coronale entre le Soleil et la Terre grâce à la théorie de la magnétohydrodynamique. Cette méthode, qui demande l’utilisation de superordinateurs n’en est encore qu’à ses premiers balbutiements.

Certaines perturbations sont plus aisément prévisibles. Ainsi, le vent solaire rapide, qui est émis par des trous coronaux du Soleil (régions où les lignes de champ magnétique solaire s’ouvrent vers l’espace interplanétaire), est lui aussi la cause d’orages magnétiques. Or le Soleil tourne sur lui-même en 27 jours environ, si bien que ces perturbations viennent balayer la Terre à des intervalles réguliers. On parle alors d’orages récurrents. Ces orages sont généralement plus faibles que ceux produits par les CME, mais, en moyenne, les dégâts causés aux satellites (notamment via des particules énergétiques) sont tout aussi importants.

Comme en météorologie terrestre, il est souvent plus facile de prédire les conditions à long terme qu’à court terme. Le Soleil suit un cycle d’activité d’environ onze ans (le cycle solaire), ce qui permet d’anticiper les conditions moyennes plusieurs années à l’avance. L’amplitude du cycle solaire fluctue cependant, et il semble même avoir les caractéristiques du chaos déterministe. La prévision du prochain pic d’activité solaire, qui n’est pas dénué d’intérêt économique, fait actuellement l’objet de nombreuses études. On peut espérer dans les prochaines années une lente amélioration des capacités de prédiction, d’une part via le développement de méthodes empiriques (faisant notamment appel à de l’intelligence artificielle et de techniques de reconnaissance automatique de forme), qui permettent d’exploiter au mieux les signes précurseurs, et d’autre part avec des modèles physiques. Ces modèles permettent notamment de comprendre comment se développent les taches solaires sous la surface solaires, dans la zone de convection. La simulation numérique constitue ainsi un moyen d’étude précieux, qui permet de compenser dans une certaine mesure notre manque cruel d’observations.