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Le climat expliqué: comment les particules éjectées du soleil affectent le climat de la Terre

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Annika Seppälä, maître de conférences en géophysique, Université d’Otago

Le climat expliqué est une collaboration entre The Conversation, Stuff et le New Zealand Science Media Center pour répondre à vos questions sur le changement climatique.

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Lorsque le Soleil éjecte des particules solaires dans l’espace, comment cela affecte-t-il la Terre et le climat? Les nuages ​​sont-ils affectés par ces particules?

Lorsque nous considérons l’influence du soleil sur la Terre et notre climat, nous avons tendance à penser au rayonnement solaire. Nous sommes parfaitement conscients des dangers de brûlure cutanée des rayons ultraviolets ou UV.

Mais le soleil est une étoile active. Il libère également en permanence ce que l’on appelle le «vent solaire», composé de particules chargées, en grande partie des protons et des électrons, qui se déplacent à des vitesses de centaines de kilomètres par heure.

Certaines de ces particules qui atteignent la Terre sont guidées dans l’atmosphère polaire par notre champ magnétique. En conséquence, nous pouvons voir les lumières du sud, les aurores australes, dans l’hémisphère sud, et l’équivalent nord, les aurores boréales.

Les aurores boréales, moins photographiées que leurs homologues du nord, sont vues du ciel lors d’un récent vol charter en provenance de Nouvelle-Zélande. (Crédit d’image: Stephen Voss / YouTube)

Cette manifestation visible de particules solaires entrant dans l’atmosphère terrestre est un rappel constant que le soleil est plus que la lumière du soleil. Mais les particules ont également d’autres effets.

Lire la suite: Pourquoi l’atmosphère du soleil est-elle si chaude? Le vaisseau spatial commence à percer les mystères de notre étoile

Particules solaires et ozone

Lorsque les particules solaires pénètrent dans l’atmosphère, leurs hautes énergies ionisent les molécules d’azote et d’oxygène atmosphériques neutres, qui constituent 99% de l’atmosphère. Cette « précipitation de particules énergétiques », nommée parce qu’elle ressemble à une pluie de particules de l’espace, est une source majeure d’ionisation dans l’atmosphère polaire au-dessus de 30 km d’altitude – et elle déclenche une chaîne de réactions qui produit des produits chimiques qui facilitent la destruction de l’ozone .

L’impact des particules solaires sur l’ozone atmosphérique a été observé pour la première fois en 1969. Depuis le début des années 2000, grâce à de nouveaux types d’observations par satellite, nous avons vu de plus en plus de preuves que les particules solaires jouent un rôle important dans l’influence de l’ozone polaire. Pendant les périodes particulièrement actives, lorsque le Soleil libère de grandes quantités de particules dans l’espace, jusqu’à 60% de l’ozone à des altitudes supérieures à 50 km peut être appauvri. L’effet peut durer des semaines.

Plus bas dans l’atmosphère, en dessous de 50 km, les particules solaires contribuent largement à la variabilité d’une année à l’autre des niveaux d’ozone polaire, souvent par des voies indirectes. Ici, les particules solaires contribuent à nouveau à la perte d’ozone, mais une découverte récente a montré qu’elles aident également à freiner une partie de l’appauvrissement dans le trou d’ozone en Antarctique.

Comment l’ozone affecte le climat

La majeure partie de l’ozone dans l’atmosphère réside dans une couche mince à des altitudes de 20 à 25 km – la «couche d’ozone».

Mais l’ozone est partout dans l’atmosphère, de la surface de la Terre aux altitudes supérieures à 100 km. C’est un gaz à effet de serre et joue un rôle clé dans le chauffage et le refroidissement de l’atmosphère, ce qui le rend critique pour le climat.

Dans l’hémisphère sud, les changements de l’ozone polaire sont connus pour influencer les conditions climatiques régionales.

Les particules solaires ionisent les molécules d’azote et d’oxygène dans l’atmosphère, ce qui conduit à d’autres réactions chimiques qui contribuent à la destruction de l’ozone. (Crédit d’image: NASA)

Son épuisement au-dessus de l’Antarctique a eu un effet de refroidissement, qui à son tour a attiré le jet de vent d’ouest qui fait le tour du continent. À mesure que le trou antarctique se rétablit, cette ceinture de vent peut se déplacer plus au nord et affecter les régimes de précipitations, les températures de surface de la mer et les courants océaniques. Le mode annulaire sud décrit ce mouvement nord-sud de la ceinture de vent qui fait le tour de la région polaire sud.

L’ozone est important pour les prévisions climatiques futures, non seulement dans la mince couche d’ozone, mais dans toute l’atmosphère. Il est essentiel que nous comprenions les facteurs qui influencent la variabilité de l’ozone, qu’elle soit d’origine humaine ou naturelle comme le soleil.

L’influence directe du soleil

Le lien entre les particules solaires et l’ozone est raisonnablement bien établi, mais qu’en est-il des effets directs que les particules solaires peuvent avoir sur le climat?

Nous avons des preuves d’observation que l’activité solaire influence la variabilité climatique régionale aux deux pôles. Les modèles climatiques suggèrent également que ces effets polaires sont liés à des modèles climatiques plus larges (tels que les modes annulaires nord et sud) et influencent les conditions dans les latitudes moyennes.

Les détails ne sont pas encore bien compris, mais pour la première fois, l’influence des particules solaires sur le système climatique sera incluse dans les simulations climatiques utilisées pour la prochaine évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

Lire la suite: Le temps solaire a des effets réels et matériels sur la Terre

Grâce au rayonnement solaire et aux particules, le Soleil fournit un apport énergétique clé à notre système climatique. Bien que ceux-ci varient avec le cycle d’activité magnétique de 11 ans du Soleil, ils ne peuvent pas expliquer la récente augmentation rapide des températures mondiales en raison du changement climatique.

Nous savons que les niveaux croissants de gaz à effet de serre dans l’atmosphère font monter la température de surface de la Terre (la physique est connue depuis les années 1800). Nous savons également que les activités humaines ont considérablement augmenté les gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ensemble, ces deux facteurs expliquent la hausse observée des températures mondiales.

Et les nuages?

Les nuages ​​sont beaucoup plus bas dans l’atmosphère que là où la plupart des particules solaires pénètrent. Les particules appelées rayons cosmiques galactiques (venant du centre de notre galaxie plutôt que du soleil) peuvent être liées à la formation des nuages.

Il a été suggéré que les rayons cosmiques pourraient influencer la formation de noyaux de condensation, qui agissent comme des «germes» pour les nuages. Mais des recherches récentes à l’installation de recherche nucléaire du CERN suggèrent que les effets sont insignifiants.

Cela n’exclut pas d’autres mécanismes pour que les rayons cosmiques affectent la formation des nuages, mais jusqu’à présent, il existe peu de preuves à l’appui.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

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