Les «ondes spatiales» offrent de nouveaux indices sur la météo spatiale

Des prévisions météorologiques spatiales plus précises et une navigation par satellite plus sûre à travers les ceintures de radiation pourraient un jour résulter de nouvelles connaissances sur les « ondes spatiales », ont rapporté des chercheurs de l’Université aéronautique Embry-Riddle.

Les dernières recherches du groupe, publiées le 4 mai 2023, par la revue Communication Naturemontre que les variations saisonnières et quotidiennes de l’inclinaison magnétique de la Terre, vers ou loin du soleil, peuvent déclencher des changements dans les ondes spatiales de grande longueur d’onde.

Ces ondes déferlantes, connues sous le nom d’ondes de Kelvin-Helmholtz, se produisent à la frontière entre le vent solaire et le bouclier magnétique terrestre. Les vagues se produisent beaucoup plus fréquemment au printemps et à l’automne, ont rapporté les chercheurs, tandis que l’activité des vagues est faible en été et en hiver.

Lorsque le plasma ou le vent solaire s’écoule du soleil à des vitesses pouvant atteindre 1 million de miles par heure, il pousse l’énergie, la masse et l’élan vers le bouclier magnétique de la planète. Il attise également les ondes spatiales.

Le vent solaire rapide ne peut pas traverser directement le bouclier magnétique de la Terre, il tonne donc le long de la magnétosphère, propulsant des ondes de Kelvin-Helmholtz avec des pics massifs atteignant 15 000 kilomètres (km) de haut et 40 000 km de long.

Sécurité des astronautes et communication par satellite

« Grâce à ces ondes, les particules de plasma du vent solaire peuvent se propager dans la magnétosphère, entraînant des variations des flux de ceinture de rayonnement de particules énergétiques – des régions de rayonnement dangereux – qui peuvent affecter la sécurité des astronautes et les communications par satellite », a déclaré le Dr Shiva Kavosi, un associé de recherche. à Embry-Riddle et premier auteur du Communication Nature papier. « Sur le terrain, ces événements peuvent avoir un impact sur les réseaux électriques et les systèmes de positionnement global. »

Décrire les propriétés des ondes spatiales et les mécanismes qui les font s’intensifier est essentiel pour comprendre et prévoir la météo spatiale, a noté Kavosi : « Les événements météorologiques spatiaux représentent une menace croissante, mais dans de nombreux cas, nous ne comprenons pas exactement ce qui les contrôle. Tout progrès que nous pourrons faire dans la compréhension des mécanismes à l’origine des perturbations météorologiques spatiales améliorera notre capacité à fournir des prévisions et des avertissements. »

En essayant de comprendre les causes des variations saisonnières et diurnes de l’activité géomagnétique, les chercheurs dans le domaine ont émis plusieurs hypothèses différentes. Par exemple, l’effet Russell-McPherron (RM), décrit pour la première fois en 1973, explique pourquoi les aurores sont plus fréquentes et plus lumineuses au printemps et à l’automne, sur la base de l’interaction de l’inclinaison du dipôle de la Terre et d’un petit champ magnétique près de l’équateur du soleil.

« Nous n’avons pas encore toutes les réponses », a déclaré le Dr Katariina Nykyri, professeur de physique et directeur associé du Centre de recherche spatiale et atmosphérique à Embry-Riddle, « mais notre article montre que l’effet RM n’est pas le seul explication de la variation saisonnière des activités géomagnétiques. Les événements induits par l’équinoxe, basés sur l’inclinaison du dipôle de la Terre, et les effets RM pourraient fonctionner simultanément.

À l’avenir, a ajouté Nykyri, les constellations d’engins spatiaux dans le vent solaire et la magnétosphère pourraient expliquer plus complètement la physique complexe et multi-échelle des phénomènes météorologiques spatiaux. « Un tel système permettrait des avertissements avancés de la météo spatiale pour informer les opérateurs des lancements de fusées et des réseaux électriques », a-t-elle déclaré.

L’article conclut que « l’activité des ondes KH présente des variations saisonnières et diurnes, indiquant le rôle critique de l’inclinaison du dipôle dans la modulation de KHI à travers la magnétopause en fonction du temps ».

L’article de recherche, « Variations saisonnières et diurnes de l’instabilité de Kelvin-Helmholtz à la magnétopause terrestre », a été rédigé par les chercheurs d’Embry-Riddle Nykyri et Kavosi ; CJ Farrugia et Jimmy Raedar de l’Université du New Hampshire, Institut pour l’étude de la Terre, des océans et de l’espace ; et JR Johnson de l’Université Andrews.