Le prochain maximum solaire va peindre le ciel avec des aurores boréales

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Comment le Soleil fabrique les aurores et comment les voir.

D'ordinaire, si l'on veut voir des aurores boréales, il faut braver les paysages glacés du Grand Nord Blanc. Chaque jour, les aurores sont visibles dans un ovale relativement petit autour des pôles, et nulle part ailleurs. Les environs glacés de l'extrême nord et du sud sont des endroits difficiles à vivre. C'est le genre d'endroits où vous planifiez un combat d'une semaine contre la nature elle-même, comme Race to Survive: Alaska aux États-Unis, qui oppose huit équipes de deux les unes aux autres et au paysage de l'Alaska.

Alors que l'équipe gagnante sera récompensée par un prix en argent d'un demi-million de dollars, les personnes qui vivent dans les endroits les moins confortables de la Terre sont récompensées par l'un des spectacles de lumière les plus brillants de la planète.

Le Soleil est une énorme boule de gaz très chaud et à très haute pression. La plupart d'entre nous le savent, mais nous ne passons pas beaucoup de temps à réfléchir à ce que cela signifie. Le Soleil est aussi incroyablement gros. Plus de 99% de toute la masse du système solaire est contenue dans le Soleil. Tout ce qui vient de vous et moi, la Terre entière, Mars, Jupiter et tout le reste du système solaire est composé du petit reste.

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Toute cette masse, qui vaut des dizaines de milliers de planètes, est écrasée dans une sphère de 865 000 milles de diamètre. Cela crée beaucoup de gravité qui attire la matière du Soleil vers le centre. La pression dans le noyau fusionne les atomes d'hydrogène, créant une chaleur intense et une pression vers l'extérieur. L'influence combinée de ces forces - l'attraction interne de la gravité et la pression externe de la fusion - déplace le plasma chaud chargé électriquement comme un grand océan de feu en ébullition.

Des courants de plasma s'enroulent les uns autour des autres, générant des champs magnétiques intenses qui s'enchevêtrent eux aussi. Au fil du temps, les interactions du champ magnétique du Soleil entraînent une augmentation de l'activité solaire jusqu'à ce qu'elle atteigne ce que les scientifiques appellent le maximum solaire. Ensuite, tout le champ magnétique du Soleil bascule et le Soleil se calme pendant un petit moment avant de remonter à la vitesse supérieure. Le cycle solaire du Soleil se déroule sur une période de 11 ans, caractérisée par un pic et un creux d'activité solaire.

Nous ressentons cette activité solaire principalement par une augmentation des taches solaires observées. À mesure que l'activité solaire augmente, des champs magnétiques particulièrement puissants gardent une partie de la chaleur du Soleil enfouie sous la surface. En conséquence, des parties du visage du Soleil sont plus froides (elles sont toujours très chaudes, environ 6 500 Fahrenheit) que les zones environnantes et apparaissent sous forme de points noirs. Mais lorsque les lignes de champ magnétique s'emmêlent près des taches solaires, elles se détachent parfois, envoyant du plasma chargé dans l'espace lors d'une éruption solaire.

Le cycle actuel, le cycle solaire 25, a atteint son minimum solaire en décembre 2019, lorsque le nombre moyen de taches solaires n'était que de 1,8 sur une période de 13 mois. Lorsque nous atteignons le maximum solaire, au cours des deux prochaines années, les taches solaires sont estimées à 115 ou plus en moyenne, sur la base de comparaisons avec les cycles précédents.

Chaque nouveau cycle solaire donne aux scientifiques plus d'informations avec lesquelles construire des modèles précis du comportement du Soleil. Mais ces cycles se déroulent sur une longue période. Un scientifique pourrait passer toute sa carrière à les étudier et n'en voir qu'une poignée. Alors que nous suivons le cycle solaire depuis des siècles, nous n'en avons que 24 dans les livres, ce qui signifie que nous travaillons nécessairement avec des données incomplètes.

La manière conventionnelle de prédire la chronologie et la force d'un cycle solaire particulier a été de regarder les dates et la durée entre les minimums solaires. Les quatre derniers cycles solaires ont été plus faibles que la moyenne historique, et les scientifiques ont prédit que même si le cycle solaire 25 sera plus fort que le cycle précédent, il sera toujours plus faible que la moyenne. Les scientifiques ont également prédit que le maximum solaire se produirait en juillet 2025.

Un modèle concurrent, cependant, utilise une métrique différente pour faire ses prédictions et est parvenu à des conclusions alternatives. Des chercheurs de la NASA et du National Center for Atmospheric Research ont développé une nouvelle méthode pour prédire l'activité du cycle solaire, qui repose sur le moment où le champ magnétique du cycle précédent diminue complètement. Ce moment est connu sous le nom de terminateur et peut se produire des mois ou des années après le minimum solaire, au cours du cycle solaire suivant. Leurs découvertes, publiées dans la revue Frontiers in Astronomy and Space Science, suggèrent une relation entre la longueur d'un cycle d'un terminateur à l'autre et la force du cycle suivant.

Jusqu'à présent, leur modèle s'est aligné plus précisément sur la réalité que les autres modèles. Si cette tendance se poursuit, nous pourrions voir un maximum solaire dès la fin de 2024 et un nombre moyen de taches solaires aussi élevé que 185, le plaçant au-dessus de la moyenne historique.

Une fois que vous avez une étoile hyperactive, lançant des crises de colère remplies de plasma vers l'atmosphère d'une planète, vous avez une recette pour les aurores. Lorsque la matière chargée du Soleil entre en contact avec la Terre, la majeure partie est renvoyée, grâce au champ magnétique de la Terre. Mais le champ est le plus faible aux pôles, donnant aux éruptions solaires une voie vers l'air.

Lorsque toute cette énergie et ce plasma frappent le gaz froid dans l'atmosphère, il s'allume comme une rave spatiale alimentée par l'énergie solaire. Les aurores sont visibles aux deux pôles et sont appelées aurores australes lorsqu'elles se produisent dans l'hémisphère sud. De plus, les deux aurores semblent être des images miroir l'une de l'autre, se produisant en même temps sur les côtés opposés de la planète.

Les couleurs les plus courantes que vous verrez probablement sont les verts et les roses pâles, le résultat de l'interaction de l'énergie solaire avec l'oxygène à environ 60 milles. L'oxygène sensiblement plus haut s'allume parfois en rouge, tandis que l'azote dégage des teintes bleues ou violettes.

Prédire une éruption solaire individuelle et ses aurores associées est une entreprise difficile et une science en développement. Le Space Weather Prediction Center de la NOAA offre environ une heure de préavis pour toute aurore imminente, mais ils ne peuvent pas vraiment les voir arriver plus tôt. Ils ne peuvent vous donner autant d'avertissement qu'en raison des instruments spatiaux au point de Lagrange L1 de la Terre.

La lumière d'une éruption solaire voyage, bien sûr, à la vitesse de la lumière, donc il n'y a pas de prédiction. Dès qu'on le voit, il est déjà là. Même si nous placions un poste d'observation juste à côté du Soleil, il ne pourrait envoyer un message qu'à la vitesse de la lumière, qui n'arriverait pas ici plus tôt que la lumière elle-même. Cependant, les vents solaires et les particules chargées se déplacent un peu plus lentement, à une vitesse tranquille de 500 à 800 kilomètres par seconde. Une fois que le vent solaire atteint L1, nous avons entre 30 et 90 minutes avant qu'il ne nous frappe. À l'heure actuelle, c'est le mieux que nous puissions faire.

Prédire les tendances est un peu plus facile, grâce au cycle solaire constant du Soleil. À l'approche du prochain maximum solaire, le nombre de taches solaires, d'éruptions solaires et d'aurores augmentera. Et leur intensité devrait également augmenter. Des éruptions plus fortes signifient que les particules chargées peuvent voyager plus loin le long des lignes de champ magnétique et éclairer le ciel à des latitudes plus équatoriales.

Au cours de la tempête solaire de 1859, les aurores boréales ont été signalées aussi loin au sud qu'à Hawaï et il existe des preuves que les aurores boréales se sont glissées encore plus près de l'équateur, dans la mémoire historique récente. Si vous espérez attraper les lumières lors du prochain maximum solaire, vous voudrez trouver un point sombre, un ciel clair et garder les yeux sur les bulletins météorologiques spatiaux. Nous ne savons pas exactement quand ils arrivent, mais nous savons qu'ils le sont définitivement.

Nous ne pouvons pas prédire les aurores boréales, mais nous pouvons prédire le programme de télévision. De nouveaux épisodes de Race to Survive: Alaska sont diffusés tous les lundis à 11/10c, aux États-Unis.