Que sont les éruptions solaires ?

Une éruption solaire est une explosion géante a la surface du Soleil, qui survient quand des lignes de champ magnétique des taches solaires s’emmêlent et explosent. Une éruption solaire est définie comme une variation intense, soudaine et rapide, de luminosité. L’éruption solaire survient quand l’énergie magnétique qui s’est developpée dans l’athmosphère solaire est soudainement relachée. La matière est chauffée a plusieurs millions de degrées en quelques minutes et des radiations sont émises a travers tout le spectre electromagnétique, depuis les ondes radio dans les grandes longueurs d’ondes jusqu’au émissions optiques, rayons X et Gamma dans les courtes longueurs d’onde. La quantité d’energe libérée est équivalente a plusieurs millions de bombes nucleaires explosant en même temps. Les eruptuons solaires arrivent régulièrement quand le soleil est actifs, dans les années environnent le maximum solaire. Plusieurs éruptions solaires peuvent survenir pendant une seule journée au court de cette période. Aux alentours du minimum solaire, les éruptions solaire peuvent survenir moins d’une fois par semaine. Les grandes éruptions solairs sont moins fréquentes que les petites. Certaines éruptions solaires (généralement les fortes), peuvent lancer dans l’espace de grands nuages de plasma solaire, ce que nous appelons une éjéction de masse coronale. Quand une éjection de masse coronale arrive sur Terre, elle peut causer une tempête géomagnétique ainsi qu’une intente activité aurorale.

Image: Une éruption solaire spectaculaire vue par le Solar Dynamics Observatory de la NASA, à une longueur d’onde de 193 Ångström.

La classification des éruptions solaires

Les éruptions solaires sont classées en A, B, C, M ou X en fonction du flux maximal (en watts par mètre carré, W/m²) de rayons X de 1 à 8 Ångströms près de la Terre, mesuré par l'instrument XRS à bord du satellite GOES en orbite géostationnaire au-dessus de l'océan Pacifique. Le tableau ci-dessous présente les différentes classes d'éruptions solaires :

Chaque classe de rayons X est logarithmique, chaque classe est 10 fois plus forte que la précédente, et à l'intérieur de chaque catégorie allant de 1 à 9. Par exemple, de B1 à B9, de C1 à C9, etc : B1 à B9, C1 à C9, etc. À l'origine, les classes étaient limitées à C, M et X. Au fur et à mesure que les instruments devenaient plus sensibles, des éruptions plus petites ont pu être observées et ont été étiquetées comme A et B. De même, Y et Z pouvaient suivre X si des éruptions X10 ou plus fortes étaient détectées, mais ces classes n'ont jamais été utilisées. Au lieu de cela, les scientifiques ont continué à utiliser la classe X pour désigner les très grandes éruptions (par exemple la X40 du 4 novembre 2003 et non la Y4).

Les classes A & B d’éruptions solaires

Les classes A& B sont les classes les plus basses. Elles sont très habituelles et pas vraiment interessantes. Le flux solaire constamment émis en l’absence d’éruption est toujours dans l’intervalle B pendant le maximum solaire, et dans l’intevalle A durant le minimum solaire.

La classe d’éruption solaire C

Les éruptions solaires de classe C sont mineures et n’ont que peu d’effet sur la Terre. Seules les éruptions solaires de classe C qui ont une longue durée peuvent produire une éjection de masse coronale, généralement lente, faible et ne causant que rarement des perturbations géomagnétiques sur Terre. Le flux solaire constant (radiations émises quand il n’y a pas d’éruptions) peu être dans le bas de la classe C quand une région complexe de tâche solaire fait face a la Terre.

La classe d’éruptions solaire M

Les éruptions de classe M correspondent a ce que l’on appelle les moyennement grande éruptions. Elles causent des coupures radio de petites (R1) à modérée (R2) sur la face éclairée de la Terre. Certaines éruptions solaires de classe M peuvent aussi causer des tempêtes de radiation solaires. Les éruptions solaires de classe M fortes et longues, sont des candidates assez probables a l’éjection de masses coronales. si l’éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face a la terre et qu’une éjection de masse coronale a lieu en direction de notre planète, il y a de fortes chances qu’une tempête géomagnétique en résulte, donnant lieu a des aurores polaires sur des latitudes moyennes.

La classe d’éruptions solaire X

Les éruptions de classe solaire X sont les plus grandes et les plus puissantes. En moyenne, les tempêtes solaire de cette magnitude arrivent une dizaine de fois par an et sont lus courante durant le maximum solaire que pendant le minimum solaire. Des interruptions radio de fortes a extrêmes (R3 a R5) peuvent arriver sur la partie éclairée de la Terre pendant une éruptions solaire. Si l’éruption solaire a lieu prêt du centre du disque solaire faisant face a la Terre; elle peut causer une forte et durable tempête de radiation et éjecter une quantité significative de masse coronale provoquant des tempêtes géomagnétiques sévères (G4) a extreme (G5).

Image: Les éruptions solaires de classe X vues par le Solar Dynamics Observatory de la NASA a la longueur d’onde de 131 Ångström.

Qu’y à t’il alors au delà de X9. La classe X continue après X9 au lieu d’utiliser une nouvelle lettre, et ces éruptions solaires supérieure a X9 font référence a des “Super classe X”. Les éruptions solaires qui atteignant ou dépassent la classe X10 sont très rare et arrivent seulement quelques fois durant le cycle solaire. C’est une bonne chose que ces puissantes éruptions solaires n’arrivent pas si souvent, car les conséquences sur Terre pourraient être sévères. Les éjections de masse coronale qui peuvent résulter de telles éruption solaires sont capables de causer de gros problèmes a nos technologues modernes telles que les satellites et les lignes électriques.

Il convient de noter qu'une éruption solaire de classe X20 n'est pas 10 fois plus puissante qu'une éruption solaire de classe X10. Une éruption solaire X10 équivaut à un flux de rayons X de 0,001 Watts/m² tandis qu'une éruption solaire X20 équivaut à 0,002 Watts/m² dans la longueur d'onde 1-8 Ångstrom.

La plus importante éruption solaire jamais enregistrée depuis le début des mesures satellitaires en 1976 a été estimée à une éruption de magnitude X40, survenue le 4 novembre 2003 lors du cycle solaire 23. Le canal long XRS du satellite GOES-12 a été saturé à X24,86 pendant 12 minutes par le rayonnement intense. Une analyse ultérieure des données disponibles a permis d'estimer le flux maximal à X40 ; cependant, certains scientifiques pensent que cette éruption solaire était encore plus puissante. Heureusement, le groupe de taches solaires à l'origine de cette éruption avait déjà largement dépassé la surface du disque solaire visible depuis la Terre au moment de l'événement. Il est à noter qu'aucune éruption solaire n'a saturé les canaux XRS depuis la nouvelle génération de satellites GOES, mais on s'attend à ce qu'une saturation se produise à des niveaux de flux similaires.

Coupure radio Haute Fréquence (HF) causées par des éruptions solaires

Des sursauts de rayon-X et d’Ultra Violet Extrême émis durant les éruptions solaires peuvent poser problèmes aux transmissions radio Haute Fréquence(HF) sur la face éclairée de la Terre et sont plus intense aux endroits ou le Soleil est le plus direct. Ce sont principalement les communications radio Hautes Fréquences (HF) (3-30 MHz) et les fréquences plus hautes.

Ces blackouts sont le résultat de l'augmentation de la densité d’électrons dans les basses couches de la ionosphère (Couche D) causées par les tempêtes solaires, entrainant une augmentation importante de la quantité d’énergie perdue par les ondes radioélectriques lorsqu’elle passe à travers cette couche. Ce processus empêche les ondes radio de parvenir jusqu’au couches plus hautes E, F1 et F2, ou ces ondes radio sont réfractées et rebondissent vers la Terre.

Les coupures radio causées par les éruptions solaires sont les événement météorologiques spatiaux affectant la Terre les plus communs, ainsi que les plus rapides. Des événements mineurs surviennent a peu près 2000 fois par cycle solaire. les émissions électromagnétiques produite pendant les tempêtes solaires voyagent a la vitesse de la lumière, soit environ 8 minutes pour aller du Soleil a la Terre. Ces types de coupures radio peuvent durer de plusieurs minutes a plusieurs heures en fonction de la force de la tempête solaire.

La plus Haute Fréquence Affectée (HAF en Anglais) pendant une coupure radio durant le jour est basée sur le flux de rayon-X entre 1 et 8 Ångström. La plus Haute Fréquence Affectée peut-être déduite par une formule. Ci dessous vous trouverez une table présentant la HAF en fonction du flux de rayon-X.

Échelle R

Le NOAA utilise un système a 5 niveaux appelé le R-scale, pour indiquer la sévérité d’une coupure radio induite pas les Rayon-X. Cette échelle va de R1 (le plus bas) a R5 (le plus élevé). Chaque niveau R a une certaine luminosité de Rayon-X associée. Cela va de R1 pour un flux de Rayon-X de M1, a R5 pour un flux de classe X20. Sut Twitter nous partageons des alertes dès que certain seuils de coupure radio sont atteint. Comme chaque niveau de coupure radio représente une certaine Luminosité de Rayon-X vue par GOES, il est possible d’associer ces alertes directement avec une éruption solaire qui se passe au même moment. Nous pouvons définir les classes de coupure radio suivantes:

L’image ci-dessous montre les effets d’une tempête solaire de classe X1 (force R3) sur le côté ensoleillé de la Terre. Nous pouvons voir que la plus Haute Fréquence Affectée est d’environ 25 MHz quand le Soleil est directement au dessus. Les fréquences radio inférieures a la HAF subissent encore plus de pertes.

Image: NOAA SWPC - D Region Absorption Product. Le modèle de prédiction d’absorption de la D-région est utilisé comme guide pour comprendre la dégradation radioélectrique Haute Fréquence (HF) et les interruptions de communication que cela peut provoquer.

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