🙌🏾 🛣️ 🐀 Sécurité électromagnétique: dans quelle mesure sommes-nous prêts pour la prochaine éruption solaire géante (demandez à Ethan) 😝 🚘 ☝🏼

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En 1859, la science de la physique solaire a vraiment commencé avec la plus grande épidémie de l'histoire de l'humanité: l'événement de Carrington. Auparavant, de nombreuses personnes observaient le Soleil: elles étaient engagées dans le comptage et le suivi des taches solaires, observant la vitesse différentielle de rotation du Soleil, établissant une relation potentielle entre l'activité solaire et le champ magnétique terrestre et observant les aurores. Lorsque les astronomes Richard Carrington et Richard Hodgson ont remarqué une énorme "éruption blanche" dans le Soleil le 1er septembre 1859, il est devenu clair que la Terre et le Soleil étaient si étroitement liés que nous ne pouvions même pas l'imaginer. À peine 17 heures plus tard, la Terre a été frappée par la plus grande tempête géomagnétique jamais enregistrée, et les rapports mondiaux sur ses conséquences étaient légendaires. Sachant que ces événements se produisent régulièrement,sommes-nous prêts pour l'inévitable? Voici ce que Erich Ratkamp veut savoir en posant la question suivante:

«Les éjections de masse coronale, comparables à l'événement de Carrington de 1859, pourraient détruire l'ensemble du réseau électrique américain ... Pouvons-nous reconnaître ces émissions et émettre des avertissements à leur sujet au moins 24 heures à l'avance? Y aura-t-il assez de temps pour survivre à un événement de niveau Carrington? Si un tel événement se produit demain, pouvons-nous le gérer? "

Lorsqu'il s'agit de catastrophes naturelles imminentes, le mieux que nous puissions faire est de nous y préparer. C'est ce que le soleil nous a préparé.

Fragment de la «première lumière» du télescope solaire Inoue, propriété de la National Science Foundation. Il montre des cellules thermiques de la taille du Texas à la surface du Soleil à une résolution plus élevée que jamais. Pour la première fois, des objets peuvent être vus entre les cellules avec une résolution de seulement 30 km, ce qui éclaire les processus qui se déroulent à l'intérieur du Soleil.

Le Soleil est généralement assez calme et produit la même quantité d'énergie constante avec une précision de 99,9%. Il tourne sur son axe avec une période de 25 jours à l'équateur et 33 jours aux pôles, et émet également un flux constant de particules: le vent solaire. Son noyau central atteint une température maximale d'environ 15 millions de K, mais le bord de sa photosphère est relativement froid - environ 6000 K, et c'est de là que provient l'énergie que nous recevons.

De plus, un plasma fin et très chaud est séparé de la photosphère: la couronne solaire, dont la température est de centaines de milliers de kelvin, et leur connexion est assurée par le champ magnétique chaotique irrégulier du soleil. Cependant, des taches solaires apparaissent parfois sur le Soleil, qui sont des régions relativement fraîches dans sa photosphère. Il existe des connexions magnétiques entre le Soleil, la couronne et même d'autres corps du système solaire, comme la Terre. Les éruptions solaires, les éjections de masse coronale et d'autres événements de reconnexion magnétique associés à divers processus peuvent envoyer des flux de particules d'énergie dans certaines directions.

Une éruption solaire qui déclenche une éjection de matière dans le système solaire peut déclencher des événements tels qu'une éjection de masse coronale. Bien que les particules prennent généralement environ 3 jours pour arriver, les émissions les plus puissantes peuvent atteindre la Terre en moins de 24 heures et peuvent faire des ravages sur nos infrastructures électroniques et électriques.

Dans des conditions normales, nous pouvons dire ce qui suit à propos de ces flux de telles particules:

Ils sont relativement lents et de faible puissance, il faut environ 3 jours pour surmonter la distance entre la Terre et le Soleil
Ils ont tendance à voler autour de la Terre parce qu'ils sont librement dispersés dans l'espace, et leurs chances d'entrer directement dans la Terre sont minces;
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Il est important de noter que les particules elles-mêmes ne constituent pas une menace pour les organismes biologiques à la surface de la Terre (comme nous). Mais cela ne signifie pas que nous sommes à l'abri des conséquences néfastes de ces processus.

Si tout va mal, le résultat peut être désastreux. Si une éruption solaire conduit à une éjection de masse coronale, si cette éjection est de haute énergie, et si les particules se précipitent directement vers la Terre, et (encore une chose) si le champ magnétique du matériau éjecté et le champ magnétique de la Terre ont des polarités opposées, alors notre planète subira un maximum de dégâts: les infrastructures, l'électronique et plus encore seront affectées. C'est presque certainement ce qui s'est passé il y a 162 ans lorsque le tristement célèbre événement de Carrington a eu lieu.

Les arcs coronaux solaires, tels que ceux observés par le satellite TRACE (Transition Region And Coronal Explorer) de la NASA en 2005, suivent la trajectoire du champ magnétique du Soleil. Lorsque ces boucles «cassent» de la bonne manière, elles peuvent conduire à des éjections de masse coronale qui pourraient potentiellement frapper la Terre. Une grande éjection ou une éruption solaire pourrait déclencher un nouveau type de catastrophe naturelle: Armageddon des éruptions.

Vers midi, le 1er septembre 1859, Richard Carrington suivait une grande tache irrégulière à la surface du Soleil quand soudain un flash lumineux apparut au-dessus de lui. Carrington a décrit le flash comme très brillant et a noté qu'il dérivait vers la droite de l'endroit pendant environ 5 minutes. Puis, aussi soudainement qu'il était apparu, le flash a complètement disparu.

Environ 18 heures plus tard (3 à 4 fois plus rapide qu'une éruption solaire normale), la plus grande tempête géomagnétique de l'histoire de l'humanité s'est produite. Les mineurs américains se sont réveillés en pensant que c'était l'aube. Dans les endroits où il faisait nuit, les aurores étaient si brillantes qu'on pouvait lire un journal à leur lumière. Un "rideau vert" d'aurores boréales pouvait être vu à de nombreuses latitudes équatoriales: ils ont été signalés par Cuba, Hawaï, le Mexique et la Colombie. Et le pire de tout, nos premiers systèmes électriques (tels que le télégraphe) étaient exposés à des courants induits qui causaient des dommages, des incendies et des cliquetis sauvages d'appareils, même lorsque les systèmes eux-mêmes étaient complètement arrêtés.

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La physique derrière tout cela est simple et intimidante quand on y pense. Les particules chargées qui sont émises par le Soleil et frappent l'atmosphère terrestre ne sont pas nocives en elles-mêmes, car l'atmosphère peut parfaitement les ralentir. Mais si un grand nombre de ces particules se déplacent à grande vitesse, elles créeront leurs propres champs magnétiques - comme c'est le cas avec n'importe quel courant électrique. Si ces champs magnétiques sont suffisamment puissants, ils peuvent modifier considérablement le champ magnétique local à la surface de la Terre. Si vous modifiez la force et / ou la direction du champ magnétique traversant la boucle ou la bobine, ce changement du champ magnétique se traduira par un courant électrique.

Permettez-moi de répéter ceci: si le champ magnétique change dans une boucle ou une bobine, un courant électrique induit apparaît. L'humanité connaissait cette loi bien avant l'événement de Carrington: Faraday l'a découverte en 1831 . Mais le monde a beaucoup changé depuis l'époque de Carrington, car les réseaux électriques, les centrales électriques et les sous-stations, les infrastructures de transport d'énergie et même l'électronique grand public, commerciale et industrielle regorgent de boucles et de bobines. La puissance des courants induits, si nous vivions aujourd'hui un événement comme celui de Carrington, serait littéralement astronomique.

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Les estimations des dommages potentiels (en supposant qu'aucune mesure ne soit prise pour les atténuer) sont passées à 11 chiffres dans le monde. Les réseaux électriques de la plupart des pays seront complètement détruits. La meilleure façon d'atténuer les effets d'un tel éclair est de renforcer la mise à la terre afin que les gros courants qui s'écouleraient dans le secteur, se dirigent plutôt directement vers la Terre. Cependant, chaque fois que les entreprises énergétiques tentent de le faire, la substance conductrice utilisée pour la mise à la terre (comme le cuivre) est volée en raison de sa valeur matérielle.

En conséquence, nous avons des centrales électriques et des sous-stations non mises à la terre qui subiront d'énormes courants induits, qui conduisent généralement à des incendies avec les dommages importants et la destruction des infrastructures qui en résultent. Nous ne parlons pas seulement d'une catastrophe de plusieurs billions de dollars (estimée à 2,6 billions de dollars de dommages aux seuls États-Unis ), nous parlons d'une énorme quantité d'électricité laissée sans électricité pendant de longues périodes (potentiellement des années). Considérant ce qui s'est passé récemment au Texas(lorsque les températures glaciales ont laissé de nombreuses zones sans électricité), il existe un risque de pertes extrêmement élevées - de nombreuses personnes ont besoin d'électricité pour les maintenir en vie.

Une éruption solaire de classe X à la surface du Soleil en 2012: un événement qui était encore beaucoup, beaucoup plus faible en luminosité et en production d'énergie globale que l'événement de Carrington de 1859, mais qui pourrait encore provoquer une tempête géomagnétique catastrophique s'il était accompagné d'une masse coronale éjection dont le champ magnétique avait la polarité correcte (ou incorrecte selon votre point de vue).

L'événement de Carrington n'était pas une éjection massive qui se produit tous les quelques millions d'années. De nombreuses éruptions solaires ont frappé la Terre, dont certaines ont causé des dommages locaux aux réseaux électriques. Une série de tempêtes solaires en 1972 a provoqué des perturbations généralisées des réseaux électriques et de télécommunications, des dysfonctionnements des satellites et même provoqué une explosion accidentelle de mines navales au Vietnam. Une tempête géomagnétique en 1989 a provoqué un arrêt complet du réseau de transport d'électricité du Québec. Et une tempête solaire de 2005 a éteint le réseau GPS. Ces événements ont peut-être été dévastateurs, mais ils n'étaient que des coups de semonce par rapport à ce que la nature nous réserve.

En 2012, le Soleil a finalement émis (pour la première fois depuis que nous avons développé des instruments capables de le surveiller suffisamment) une éruption solaire probablement aussi puissante que celle qui a provoqué l'événement de Carrington en 1859. C'est arrivé le 23 juillet et c'est ce qui nous a sauvés. L'épidémie s'est produite dans le même plan que l'orbite terrestre, mais nous nous sommes ratés pendant neuf jours. Comme pour l'événement de Carrington, les particules ont parcouru la distance entre la Terre et le Soleil en seulement 17 heures. Si la Terre était sur son chemin, les dommages mondiaux causés pourraient dépasser la barre des 10 billions de dollars, sans parler des pertes de vies incommensurables.

La lumière du soleil qui brille à travers le dôme ouvert du télescope du télescope solaire Daniel K. Inoue (DKIST) frappe le miroir principal et fait rebondir des photons sans informations utiles, tandis que des informations utiles sont envoyées aux instruments montés ailleurs dans le télescope.

Cependant, la plupart d'entre nous ne traitons pas les tempêtes solaires de la même manière que les ouragans, les tornades, les tremblements de terre, les tsunamis ou les éruptions volcaniques. Alors que dans le monde d'aujourd'hui dépendant de l'électronique, nous devons penser à ces phénomènes en termes de préparation aux catastrophes. Avec l'arrivée (l'an dernier seulement) du télescope solaire Daniel K. Inoue , nous sommes enfin prêts à être alertés lorsqu'une tempête géomagnétique aux proportions catastrophiques nous menace.

Ce télescope solaire fonctionne comme un magnétomètre qui mesure les performances du Soleil. Il est capable de mesurer le champ magnétique du Soleil et de la couronne solaire, ce qui nous permet de savoir si une éjection de masse coronale dirigée vers la Terre a un champ magnétique opposé au champ de notre planète pour le moment. Si nous détectons une valeur aberrante, nous pouvons prendre des mesures d'atténuation à grande échelle, notamment:

Déconnexion par les compagnies d'électricité de leurs réseaux - pour tout faire correctement et de manière responsable, il faut environ 24 heures pour un arrêt progressif
Déconnexion et (si possible) mise à la terre des stations et sous-stations afin que les courants induits puissants ne pénètrent pas dans les maisons, les entreprises et les bâtiments industriels et ne provoquent pas d'incendie
Publication de lignes directrices pour les résidents des maisons, qui parleront de la façon de gérer en toute sécurité de telles situations: éteindre tous les appareils électroménagers et électroniques, déconnecter certains fils et systèmes, etc.

Lorsqu'une éjection de masse coronale semble se propager dans toutes les directions de manière relativement égale de notre point de vue (ce phénomène est également connu sous le nom d'éjection de masse annulaire), c'est le signe qu'elle se dirige probablement directement vers notre planète. Un flash dirigé sur le côté est plus susceptible de voler au-delà de notre planète, ce que nous devrions tous espérer.

L'éruption solaire la plus rapide à voyager du Soleil à la Terre nous est parvenue en seulement 14,6 heures, ce qui signifie que, idéalement, nous aimerions que nos temps de réaction laissent une marge de manœuvre. Cependant, le plus grand danger est de ne pas être complètement préparé, et nous en sommes très proches. Nous avons les rudiments de l'infrastructure nécessaire pour détecter et mesurer ces événements - non seulement le télescope Inoue, mais aussi la sonde solaire Parker, ainsi que nos satellites de surveillance du Soleil situés au point L1 de Lagrange dans l'espace, mais ce n'est pas assez ...

Dans le pire des cas, l'épidémie se produira pendant une vague de froid qui affectera l'hémisphère nord en hiver. Cela coupera l'électricité dans la plupart des pays développés, laissant des milliards de personnes sans chauffage ni électricité. Le stockage et la distribution de nourriture et d'eau peuvent être perturbés, laissant des milliards de personnes survivre par elles-mêmes. Nos systèmes satellites peuvent également être désactivés . Tout système reposant sur des manœuvres informatisées d'évitement de collision peut déclencher une réaction en chaîne de collision avec des satellites en orbite terrestre basse. Si nous ne nous préparons pas, un événement pourrait nous ramener en tant que civilisation il y a des décennies.

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Alors, que devons-nous faire pour nous préparer? Tout d'abord, vous devez établir une détection précoce à l'aide d'observations au sol et dans l'espace du Soleil et des particules se déplaçant du Soleil vers la Terre. Idéalement, cela nécessite un réseau d'observatoires héliophysiques sur Terre, au point L1 de Lagrange dans l'espace et à proximité immédiate du Soleil lui-même. Nous devons préparer les réseaux électriques pour les pannes et les pannes complètes, qui prennent moins de ~ 14 heures à compléter, ainsi que renforcer la mise à la terre des stations et des sous-stations. Nous devons créer des orbites «sûres» obligatoires pour les satellites afin que les pannes électroniques ne soient pas catastrophiques, et nous devons développer des plans d'urgence pour les citoyens en cas d'un flash au niveau de Carrington se dirigeant vers la Terre.

En fait, la menace se rapproche, son apparition n'est qu'une question de temps. Si nous ne faisons rien pour nous préparer à l'éruption massive, des milliards de dollars de dommages aux infrastructures et très probablement un nombre énorme de morts peuvent être attendus. Mais si nous pouvons préparer notre réseau électrique, notre système de distribution et notre humanité à l'inévitable, nous pouvons en effet survivre efficacement même à un événement au niveau de Carrington. Nous devons juste faire des efforts et investir dans la prévention. Sinon, nous paierons durement - pendant des années ou des décennies.

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Sécurité électromagnétique: dans quelle mesure sommes-nous prêts pour la prochaine éruption solaire géante (demandez à Ethan)

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