LESIA - Observatoire de Paris

Perturbations héliosphériques et météorologie de l’espace

mardi 25 septembre 2012, par Karl-Ludwig Klein, Nicolas Fuller, Karine Issautier

L’atmosphère externe (couronne et vent) et l’activité du Soleil ne sont pas seulement des laboratoires d’astrophysique proches, mais affectent directement l’environnement plus ou moins lointain de la Terre et des planètes. Des événements solaires extrêmes peuvent, par exemple, conduire au dysfonctionnement de satellites, à des perturbations des communications et de la géolocalisation par ondes hertziennes, ainsi qu’à l’interruption du transport d’électricité par les lignes de haute tension dans des régions exposées de la Terre, aux hautes latitudes. Ils sont également une menace potentielle pour les astronautes. Le terme « météorologie de l’espace » désigne les recherches sur les phénomènes et processus de l’activité solaire qui ont un impact sur l’Héliosphère et l’environnement de la Terre, comprenant la magnétosphère, la haute atmosphère et des effets au sol. Elle comprend le développement de méthodes de prévision et des activités d’études et recherches appliquées en coopération avec des utilisateurs de domaines variés en dehors de la recherche astrophysique. Pour cela, elle utilise des instruments de recherche ou bien des instruments spécifiques.

 Introduction : Soleil, vent solaire, relations Soleil-Terre

Nous sentons sur Terre les rayonnements visible et infrarouge du Soleil. Mais nous savons aussi que la couronne solaire émet d’autres rayonnements électromagnétiques, radio, UV, EUV et X, ainsi que le vent solaire, un courant de particules électriquement chargées, notamment des protons et électrons. Ces émissions varient avec le cycle d’activité et comprennent aussi des sursauts, des bouffées de particules de haute énergie et des éjections de matière et de champ magnétique (éjections coronales de matière - abréviation en Anglais CME ; voir l’article sur l’activité éruptive). Les rayons X, EUV et radio sont les plus rapides à atteindre la Terre, après un voyage d’environ 8 minutes en ligne droite. Les particules de haute énergie - protons, quelques noyaux lourds, électrons, parfois des neutrons - suivent quelques minutes ou dizaines de minutes plus tard. Les champs magnétiques éjectés lors d’une éjection de masse mettent, quant à eux, un à deux jours pour parvenir à la Terre.

La Terre est donc exposée aux flots variables de rayonnement et de particules chargées et aux éjections du champ magnétique solaire (Fig. 1). Et pourtant, le Soleil nous apparaît comme une étoile bien calme, et l’est en fait, puisque la vie a réussi à se développer sur Terre dans cet environnement. L’impact des émissions solaires et de leur variabilité devient toutefois évident dans la haute atmosphère et la magnétosphère de la Terre et d’autres planètes.

Figure 1 : Schéma des relations Soleil-Terre
Figure 1 : Schéma des relations Soleil-Terre

Le Soleil en EUV (à gauche), le dessin d’une éjection de masse, les lignes de courant du vent solaire déviées autour de la magnétosphère de la Terre. Autour de la Terre, à droite, le dessin des lignes de champ magnétique (bleu-gris) et de la surface frontière entre la magnétosphère et le vent solaire, la magnétopause (mauve). Les tailles et distances ne sont pas à l’échelle. Adapté d’une figure ©ESA.