De nouvelles recherches révèlent des changements atmosphériques sans précédent lors de la super tempête géomagnétique de mai

Le 11 mai, une magnifique aurore boréale a surpris les astronomes du sud des États-Unis. Le même week-end, un tracteur guidé par GPS a raté sa cible.

Quel est le point commun entre la visibilité des aurores boréales et les équipements agricoles endommagés dans le Midwest ?

Une tempête géomagnétique d’une puissance unique, selon deux articles co-écrits par Scott England de Virginia Tech.

« Les aurores boréales sont provoquées par des particules énergétiques et chargées qui frappent notre haute atmosphère, qui sont impactées par de nombreux facteurs dans l’espace, y compris le soleil », a déclaré England, professeur associé au département Kevin T. Crofton d’ingénierie aérospatiale et océanique.

« Lors des tempêtes géomagnétiques solaires, il y a beaucoup plus de ces particules chargées énergétiquement dans l’espace autour de la Terre, donc nous voyons un éclaircissement des aurores boréales et la région sur laquelle vous pouvez les voir s’étend pour inclure des endroits comme les 48 États contigus qui ne voient généralement pas ce spectacle. »

L’Angleterre et une équipe de collaborateurs universitaires et industriels ont suivi l’événement atmosphérique du 11 mai à l’aide de l’instrument GOLD de la NASA. Il s’est avéré qu’il s’agissait de la tempête géomagnétique la plus puissante jamais enregistrée au cours des 20 dernières années.

Leurs conclusions ont été publiées dans Lettres de recherche géophysique Deux études, toutes deux co-écrites par England, ont permis de mettre en évidence des changements sans précédent dans la localisation et la propagation des particules dans la haute atmosphère. La seconde étude, réalisée par le premier auteur et ancien élève de Virginia Tech, J. Scott Evans, a documenté les changements de composition et de température.

Parmi les données recueillies, England a noté avoir observé pour la première fois de « charmants motifs tourbillonnants » et un mouvement spectaculaire de l’air s’éloignant de l’aurore, provoquant la formation d’énormes tourbillons qui déplaçaient l’air dans une spirale plus grande qu’un ouragan. Les observations spécifiques comprenaient :

• Mouvement imprévisible de particules chargées à faible énergie autour de l’équateur vers l’aurore
• Particules chargées qui peuvent être divisées en deux catégories : faible énergie et haute énergie, cette dernière pouvant blesser les humains travaillant dans l’espace et endommager l’électronique
• Changements de température et de pression susceptibles de provoquer les tourbillons et les tourbillons observés
• Changements de localisation et propagation de particules de faible énergie, qui peuvent avoir un impact négatif sur le GPS, les satellites et même le réseau électrique

« À mesure que l’aurore s’intensifie, on voit plus de lumières, mais en même temps, plus d’énergie pénètre dans l’atmosphère, ce qui rend l’atmosphère près des pôles très chaude, ce qui commence à pousser l’air loin des pôles et vers l’équateur », a déclaré England.

« Ces données posent de nombreuses questions, comme : est-ce que quelque chose de vraiment différent s’est produit pendant cette tempête géomagnétique par rapport aux précédents, ou avons-nous simplement de meilleurs instruments pour mesurer les changements ? »

De plus, que pourraient signifier ces changements pour la technologie créée par l’homme qui gravite autour de cette région de l’atmosphère ?

Plus qu’un spectacle d’aurores boréales

La haute atmosphère de la Terre, qui s’étend de 96 à 640 kilomètres au-dessus de nous, borde l’espace et constitue la zone de rassemblement des satellites et de la Station spatiale internationale. La haute atmosphère est composée de certaines des mêmes particules que la basse atmosphère, où nous vivons et respirons.

Mais cette région de l’espace a aussi une autre facette, l’ionosphère, que l’on peut comparer à une couverture électrique, hautement chargée et en constante fluctuation. Ces particules chargées dans l’ionosphère sont l’un des éléments qui rendent cette région de l’espace si dynamique. Il est courant que la température et la composition de la haute atmosphère et de l’ionosphère changent. En fait, cela se produit de manière prévisible pendant la journée et la nuit et change même au fil du temps, au gré des saisons.

Selon England, les particules présentes dans l’atmosphère terrestre sont influencées par de nombreux facteurs spatiaux, notamment l’activité solaire. Lors d’une tempête géomagnétique solaire, une intense explosion de radiations provenant du soleil modifie la composition et la vitesse des particules présentes dans l’atmosphère terrestre. Alors pourquoi, ces derniers mois, partout dans le monde, les aurores boréales ont-elles été visibles dans des endroits où elles n’avaient jamais été observées auparavant ?

« Le nombre de taches solaires, d’éruptions et de tempêtes change selon un cycle de 11 ans que nous appelons le cycle solaire », a déclaré England. « Le nombre d’éruptions que nous observons augmente progressivement depuis quelques années à mesure que nous approchons du pic du cycle solaire. »

En plus de la visibilité des aurores boréales, les tempêtes géomagnétiques ont de nombreux impacts sur notre technologie. Comme les signaux radio et GPS circulent à travers cette « couverture électrique » en constante fluctuation, les changements dans cette couche de l’atmosphère peuvent perturber les signaux et entraver les systèmes de navigation et de communication tels que le GPS.

Différents facteurs liés à la météo terrestre et spatiale peuvent avoir un impact sur cette couche cruciale, mais il reste beaucoup à apprendre sur les raisons pour lesquelles des changements se produisent dans la haute et la basse atmosphère et sur la manière dont ils pourraient avoir un impact sur la vie telle que nous la connaissons.

« Ces tempêtes peuvent également augmenter les courants électriques qui circulent autour de la Terre, ce qui peut avoir un impact sur les appareils technologiques qui utilisent de très longs câbles. Ces dernières années, le réseau électrique a été touché par un courant trop important qui circulait dans les câbles. Lors de la plus grande tempête géomagnétique jamais enregistrée, l’événement de Carrington en 1859, ces phénomènes ont provoqué l’incendie de systèmes télégraphiques, technologie de pointe à l’époque », a déclaré England.

Les scientifiques soupçonnent qu’une tempête semblable à celle de Carrington en 1859, si elle se produisait aujourd’hui, pourrait provoquer une apocalypse Internet, mettant hors ligne un grand nombre de personnes et d’entreprises. Bien que la tempête du 11 mai n’ait pas provoqué de perturbations drastiques, le pic du cycle solaire étant prévu pour juillet 2025, nous sommes encore à environ un an de connaître ces effets potentiels.

« L’une des raisons pour lesquelles nous étudions les tempêtes géomagnétiques est d’essayer de construire des modèles pour prédire leurs impacts », a déclaré England. « En nous basant sur le cycle solaire, nous nous attendons à ce que les conditions que nous observons cette année perdurent pendant environ deux ans. »