La prochaine éruption solaire géante est inévitable ! Va-t-il nous renvoyer à l'âge de pierre ?

Jan 20, 2024

de Thomas Frey | 11 août 2022 | Scénarios futurs

Une nuit, il y a un peu plus de mille ans, les Amérindiens d'Amérique du Nord ont été surpris de voir les étoiles disparaître alors que l'obscurité se transformait en une journée sombre bien avant le matin. Ils n'étaient pas sûrs de ce qu'il prédisait ou de ce qu'il fallait en penser, mais ils se sont préparés au pire, même s'ils s'émerveillaient devant le spectacle auroral qui l'accompagnait.

Le spectacle était également visible la nuit suivante, mais le ciel était beaucoup moins lumineux. Bientôt, tout était revenu à la normale. Ces Indiens d'Amérique se sont retrouvés avec des souvenirs de cet événement apparemment spirituel, mais il n'y avait aucun autre signe que quoi que ce soit dans leur monde avait changé.

Comme nous le savons maintenant, il s'agissait d'un événement d'éruption solaire et d'éjection massive coronale (CME), compléments du Soleil. Le seul impact était sur les sens puisque ces manifestations n'affectent pas les organismes biologiques.

Avance rapide d'environ 800 ans jusqu'au 2 septembre 1859, lorsqu'un événement similaire a été observé dans le ciel. Dix-huit heures avant le début de ce spectacle lumineux d'éruption solaire-CME, l'astronome Richard Carrington travaillait dans la ville de Redhill, à 35 kilomètres au sud de Londres. Carrington suivait une tache solaire lorsqu'il a observé une "éruption blanche chaude" sur la surface du Soleil qui a duré plusieurs minutes.

Il observait la naissance d'un autre CME destiné à la planète Terre. Mais lorsque cette CME a atteint les niveaux inférieurs de l'atmosphère terrestre, l'impact de la tempête géomagnétique qui en a résulté a été un peu plus grave que l'événement 800 ans plus tôt.

Le CME de 1859 n'était pas nécessairement plus puissant que le précédent, mais il y avait une différence majeure. La Terre avait changé entre-temps. L'humanité avait découvert et exploité l'électricité. Nous avions des moteurs électriques, des circuits et des télégraphes et le champ magnétique du CME perturbait les champs magnétiques de ces circuits électriques.

Mais encore, l'impact de l'événement CME n'a pas été catastrophique. Les aspects les plus remarquables étaient plus des curiosités qu'un problème. Certains télégraphistes ont reçu des chocs et des brûlures mineures. Leurs appareils semblaient momentanément être auto-alimentés, certains continuant apparemment à fonctionner et à transmettre même après avoir été déconnectés à la hâte.

Dans l'ensemble, cependant, les citoyens du monde se sont une fois de plus émerveillés devant la nuit étrangement éclairée et les incroyables aurores boréales que l'on ne voit généralement qu'à proximité des pôles nord et sud. Un autre épisode de CME est venu et est allé dans les livres d'histoire avec peu de dégâts.

La prochaine fois, cependant, nous n'aurons peut-être pas autant de chance.

Alors que beaucoup de gens s'inquiètent des "éruptions solaires", le vrai danger vient des CME. Les deux sont déclenchés par des éruptions sur le soleil. Ils peuvent se produire simultanément - un CME accompagne souvent une éruption solaire, et un CME ne se produira pas en l'absence d'éruption solaire. Plus l'éruption solaire est forte, plus il est probable qu'elle sera accompagnée d'un CME.

Les émissions des deux sont assez différentes. Dans le cas des éruptions solaires, le soleil émet simplement un rayonnement – ​​une lumière qui atteint l'atmosphère terrestre à la vitesse de la lumière en environ huit minutes.

Mais lorsque le bouleversement à la surface du Soleil est plus intense, la matière solaire sous forme de particules énergétiques chargées est également éjectée dans l'espace. Si le CME est propulsé précisément dans la bonne direction pour entrer en collision avec la Terre en mouvement, le nuage de plasma atteindra plus profondément l'atmosphère terrestre que l'énergie lumineuse d'une éruption solaire… et avec des résultats bien plus destructeurs.

La NASA décrit utilement la différence entre ces deux phénomènes en comparant la situation sur le Soleil avec le tir d'un canon. Lorsqu'un canon est tiré, le flash de bouche peut être vu de loin. C'est analogue à une éruption solaire avec la lumière voyageant à la vitesse de la lumière. Ceci est suivi par l'expulsion du boulet de canon lui-même, qui a un effet beaucoup plus ciblé et localisé. Et comme avec CMES, l'impact du boulet de canon se produit à un rythme beaucoup plus lent que la vitesse de la lumière.

Ne poussez pas l'analogie trop loin, cependant. Le CME n'a pas d'impact physique sur la surface de la Terre. Le plasma, le nuage concentré d'ions chargés, fait son chemin dans notre atmosphère et interrompt et interfère avec d'autres charges électriques magnétisées.

Le plasma CME qui est arrivé il y a mille ans n'a rencontré aucun appareil électrique, il a donc simplement réagi avec l'oxygène et l'azote de notre atmosphère pour créer une lumière tamisée et de vastes aurores boréales avant de se dissiper sans dommage.

Les CME se produisent dans le contexte du cycle solaire de 11 ans du Soleil lorsque son activité culmine et décline. Nous sommes proches d'un pic l'année prochaine. Pendant cette brève période, les lignes de champ magnétique du soleil sont particulièrement chaotiques, avec l'accélération rapide des particules chargées qui peuvent être éjectées sous forme d'éruptions solaires et de CME.

Les événements CME à impact direct comme ceux de 1000 CE et 1859 sont l'aboutissement d'une série de scénarios les plus défavorables.

Lorsqu'un CME contient des atomes, des électrons et des ions avec une énergie suffisante… et que l'éjection est dirigée précisément pour qu'elle ait un impact sur la Terre (elle-même une cible mobile en orbite)… et que les champs magnétiques du CME et de la Terre sont "anti-alignés", l'événement sera en effet synonyme de problèmes - plus que de simples veilleuses et spectacles de lumières aurorales. Mais nous y reviendrons dans une minute.

Dans la plupart des cas, cependant, les CME émises par le Soleil ont une énergie relativement faible, elles sont hors cible et/ou elles sont déviées par le bouclier magnétique de la Terre.

La National Oceanic and Atmospheric Administration a estimé qu'un "événement Carrington" CME pourrait avoir un impact sur la Terre environ une fois tous les 500 ans ou moins.

Nous aurions esquivé une balle en juillet 2012 lorsqu'un puissant CME s'est éjecté dans notre direction, passant par un point dans l'espace à seulement neuf jours de là où nous étions en orbite à 30 kilomètres par seconde.

Depuis 1859, notre infrastructure électrique s'est généralisée et interconnectée. Si la surtension massive de courant induite par le géomagnétique d'un CME rencontre l'une des infrastructures de notre système de réseau électrique, nous verrons des explosions, des incendies et des pannes d'électricité dans nos centrales électriques et nos sous-stations qui pourraient laisser de grandes zones sans électricité. Étendez cet impact à des régions multi-États ou même dans le monde entier, et les résultats pourraient être inimaginables. Mais nous ferions mieux de les imaginer car "une fois tous les 500 ans" ne peut être ignoré.

Comme si la perte de toute électricité n'était pas une catastrophe suffisante, les CME et les éruptions solaires importantes peuvent perturber d'importants systèmes de communication.

Située dans la haute atmosphère terrestre, l'ionosphère sert de surface réfractaire qui permet la communication à ondes courtes à longue distance, une méthode de communication connue sous le nom de "skywaving". Les éruptions solaires affectent la stabilité de l'ionosphère et mettent cette communication en danger.

Les systèmes GPS reposent sur une ionosphère stable pour les transmissions radio. Les perturbations CME peuvent dévier ces mesures de plusieurs dizaines de mètres, avec des conséquences désastreuses pour certains systèmes sensibles.

Skywaving est utilisé dans les avions, les systèmes militaires et autres systèmes de communication qui ne peuvent pas utiliser les services de communication par satellite du secteur privé. Heureusement, de plus en plus de satellites de communication sont placés sur des orbites terrestres basses, prenant en charge un système réfractaire aux ondes célestes plus fiable et plus étendu.

Mais encore une fois, les satellites en orbite terrestre sont facilement endommagés par le bombardement énergétique des éruptions solaires importantes et des CME. Les satellites de communication en orbite géosynchrone supérieure sont particulièrement vulnérables.

Sans électricité pendant une période prolongée, notre mode de vie tel que nous le connaissons serait complètement perturbé et nous serions plongés dans l'âge des ténèbres au sens littéral et figuré.

Les générateurs de secours seraient à court de carburant en quelques heures ou quelques jours. Après cela, pour ne pas dire plus, Internet serait « en panne ». Et comme de plus en plus de nos systèmes financiers, de santé, de communication, de services publics et de transport dépendent d'Internet et de la blockchain alimentée par Internet, ces systèmes tomberaient également en panne.

Comment était la vie quotidienne en 1830 ? Nous ferions tous mieux de le lire car nous devrons peut-être vivre dans ce monde pendant des semaines à la fois. Malheureusement, beaucoup n'y survivront pas et succomberont aux inondations, au froid, à la chaleur, à la maladie, à l'anarchie, aux accidents et à la faim.

Nous ne pouvons pas empêcher un CME ayant un impact sur la Terre d'une fois tous les 500 ans, mais nous pouvons et devons apporter quelques ajustements à nos systèmes afin de limiter ou d'empêcher les types de pires scénarios décrits ci-dessus.

Nous réalisons déjà des progrès dans certains domaines importants… mais nous pouvons faire beaucoup plus.

Heureusement, les CME ne voyagent pas à la vitesse de la lumière ; ils mettent entre 15 heures et plusieurs jours pour atteindre la Terre. Nous aurons le temps de les voir arriver si nous disposons de systèmes de détection terrestres et spatiaux appropriés afin que nous puissions prendre des mesures de protection. Nous devons continuer à développer nos systèmes d'alerte précoce comme celui du télescope solaire Daniel K. Inouye de la National Science Foundation à Maui. Des avertissements antérieurs sur d'éventuelles CME donnent aux exploitants de centrales électriques la possibilité de se préparer de manière appropriée à une surtension probable et donnent aux opérateurs de satellites le temps de mettre leurs satellites en mode sans échec.

Aussi élémentaire que cela puisse paraître, l'infrastructure du réseau électrique peut être protégée des CME si elle est correctement mise à la terre à l'aide de cuivre ou d'autres matériaux conducteurs qui envoient les surtensions en toute sécurité dans le sol. Nous devons nous assurer que chaque centrale électrique, sous-station et autres éléments critiques de l'infrastructure du réseau électrique sont protégés de cette manière.

Si nous ne prenons pas ces mesures, un événement CME majeur ne détruira peut-être pas la Terre, mais en quelques heures seulement, il pourrait nous renvoyer à l'âge de pierre pré-technologique.

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