Aurores des tropiques aux régions polaires

Début novembre de cette année, des aurores boréales ont été observées à des latitudes étonnamment basses, aussi loin au sud que l'Italie et le Texas. De tels phénomènes indiquent les impacts d'une éjection de masse coronale solaire sur le champ magnétique terrestre et l'atmosphère. Bien plus dramatique que ne l’était ce récent spectacle de lumière, ce n’était rien comparé à une énorme tempête solaire en février 1872.

Les aurores résultant de cet événement ont encerclé le globe et ont produit des aurores observées dans des sites aussi proches de l'équateur que Bombay et Khartoum. Une équipe internationale composée de scientifiques de neuf pays a publié une étude détaillée de cet événement historiquement important, retraçant son origine solaire et ses impacts terrestres généralisés.

Les communications télégraphiques ont été largement perturbées par cette tempête, mais dans la société technologiquement dépendante d'aujourd'hui, une telle tempête perturberait les réseaux électriques et les communications par satellite. Leurs résultats confirment que de telles tempêtes extrêmes sont plus fréquentes qu’on ne le pensait auparavant.

Dans le monde moderne, nous dépendons de plus en plus des infrastructures technologiques telles que les réseaux électriques, les systèmes de communication et les satellites. Cependant, cette dépendance nous rend de plus en plus vulnérables aux effets des grandes tempêtes géomagnétiques.

“Plus longtemps l'alimentation électrique pourra être coupée, plus la société, en particulier celle vivant dans les zones urbaines, aura du mal à faire face”, explique le professeur adjoint Hayakawa, auteur principal de l'étude publiée dans Le journal d'astrophysique.

De telles tempêtes pourraient être suffisamment importantes pour détruire le réseau électrique, les systèmes de communication, les avions et les satellites dans le pire des cas. “Pourrions-nous continuer à vivre sans une telle infrastructure ?” dit Hayakawa. “Eh bien, disons simplement que ce serait extrêmement difficile.”

Des tempêtes aussi extrêmes sont rares. Dans des études récentes, deux de ces tempêtes ressortent : la tempête Carrington en septembre 1859 et la tempête du New York Railroad en mai 1921. La nouvelle étude suggère qu'une autre tempête, la tempête Chapman-Silverman en février 1872, devrait également être considérée comme l'une des ces événements extrêmes.

À l’époque, la tempête était suffisamment importante pour affecter les infrastructures technologiques, même sous les tropiques. Les communications télégraphiques sur le câble sous-marin dans l'océan Indien entre Bombay (Mumbai) et Aden ont été interrompues pendant des heures. Des perturbations similaires ont été signalées sur la ligne fixe entre Le Caire et Khartoum.

L'équipe multidisciplinaire, composée de 22 scientifiques, était dirigée par l'Université de Nagoya au Japon (Hisashi Hayakawa), l'Observatoire solaire national américain (Edward Cliver) et l'Observatoire royal de Belgique (Frédéric Clette). Les 22 chercheurs ont utilisé des documents historiques et des techniques modernes pour évaluer la tempête Chapman-Silverman depuis son origine solaire jusqu'à ses impacts terrestres.

Pour l'origine solaire, le groupe s'est tourné vers des enregistrements de taches solaires largement oubliés provenant d'archives historiques, notamment belges et italiennes. Pour les impacts terrestres, ils ont utilisé des mesures de champ géomagnétique enregistrées dans des endroits aussi divers que Bombay (Mumbai), Tiflis (Tbilissi) et Greenwich pour évaluer l'évolution temporelle et l'intensité des tempêtes. Ils ont également examiné des centaines de récits d'aurores visuelles dans différentes langues provoquées par la tempête.

L'un des aspects les plus intéressants de la tempête de 1872 était qu'elle provenait probablement d'un groupe de taches solaires de taille moyenne mais complexe situé près du centre du disque solaire, comme le confirment les analyses des enregistrements solaires de Belgique et d'Italie. Ces résultats suggèrent que même un groupe de taches solaires de taille moyenne a déclenché l’une des tempêtes magnétiques les plus extrêmes de l’histoire.

Hayakawa et ses collègues ont étendu leurs recherches sur les aurores historiques en parcourant les archives des bibliothèques, des archives et des observatoires du monde entier. Ils ont identifié plus de 700 enregistrements d'aurores indiquant que le ciel nocturne était éclairé par de magnifiques aurores depuis les régions polaires jusqu'aux tropiques (jusqu'à ≈ 20° de latitude dans les deux hémisphères).

“Nos résultats confirment la tempête Chapman-Silverman de février 1872 comme l'une des tempêtes géomagnétiques les plus extrêmes de l'histoire récente. Sa taille rivalisait avec celle de la tempête Carrington en septembre 1859 et de la tempête du chemin de fer de New York en mai 1921”, a déclaré Hayakawa. “Cela signifie que nous savons désormais que le monde a connu au moins trois super tempêtes géomagnétiques au cours des deux derniers siècles. Les événements météorologiques spatiaux qui pourraient avoir un impact aussi important représentent un risque qui ne peut être écarté.”

Hayakawa a déclaré : « De tels événements extrêmes sont rares. D'une part, nous avons la chance d'avoir manqué de telles super tempêtes à l'époque moderne. D'autre part, la survenue de trois de ces super tempêtes en 6 décennies montre que la menace qui pèse sur la société moderne est réel. Par conséquent, la préservation et l’analyse des documents historiques sont importantes pour évaluer, comprendre et atténuer l’impact de tels événements.

Des manifestations aurorales récentes ont été observées dans le nord de la Grèce et dans le nord des États-Unis. Actuellement, le Soleil approche du maximum du cycle solaire 25, prévu pour 2025, et nous pouvons nous attendre à une activité aurorale accrue dans les années à venir.

Cette recherche a impliqué une collaboration de chercheurs de neuf pays.