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Pourquoi nous devons nous améliorer dans la prévision de la météorologie spatiale

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.

Rami Qahwaji, Professeur d’informatique visuelle, Université de Bradford

Le soleil est la source d’énergie la plus importante pour maintenir la vie sur Terre, mais il nous donne bien plus que de la lumière et de la chaleur. Cela nous donne aussi des tempêtes solaires.

Les perturbations du soleil, telles que les éjections de masse coronale produites par les éruptions solaires qui émanent des régions actives de taches solaires, peuvent provoquer des tempêtes solaires. Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale émettent de grandes quantités de rayonnement et de particules chargées dans l’espace.

Beaucoup de gens se souviennent encore de l’effondrement du réseau électrique québécois du Canada, qui a entraîné des pannes de courant et une fonctionnalité réduite du système. Les satellites, les stations spatiales et les astronautes, l’aviation, le GPS, les réseaux électriques et plus encore peuvent être affectés.

À mesure que notre civilisation devient plus avancée, nous devenons plus vulnérables aux effets des tempêtes solaires. Maintenant que l’activité du soleil est en augmentation, nous devons mieux prédire le temps solaire.

Beaucoup de gens se souviennent encore de l’effondrement du réseau électrique québécois du Canada le 13 mars 1989, qui a duré neuf heures et a touché six millions de personnes. Cela a causé des centaines de millions de dollars de dommages et des pertes de revenus. Cette panne d’électricité a été causée par des tempêtes solaires.

De nos jours, nous dépendons beaucoup plus de la technologie, qui est à son tour de plus en plus vulnérable aux effets de l’espace et à ses catastrophes naturelles uniques. , dans certains cas donnant à leurs opérateurs des décharges électriques.

De nos jours, nous dépendons beaucoup plus de la technologie, qui est à son tour de plus en plus vulnérable aux effets de l’espace et à ses catastrophes naturelles uniques.

Rayonnement spatial

L’espace est vaste, froid, sombre et inondé de radiations. Le rayonnement dans l’espace provient principalement du rayonnement cosmique galactique – des particules de haute énergie rejetées par d’autres galaxies – et des événements de particules solaires – des particules de haute énergie de notre propre soleil.

Dans le rayonnement spatial, les atomes sont accélérés dans l’espace interstellaire à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Finalement, les électrons sont éliminés et seul le noyau chargé positivement reste.

Les humains observent et comptent les taches solaires depuis plus de 400 ans, ce qui en fait l’expérience la plus ancienne au monde. Le soleil a un cycle de taches solaires de 11 ans, et pour le moment, nous sommes au milieu de ce cycle. Maintenant, il approche du «maximum solaire», là où se produit la plus grande activité solaire. Le prochain maximum solaire devrait commencer en 2025.

Les aurores sont mieux vues en hiver, lorsque les nuits sont longues.  Des heures de patience du photographe Daniele Boffelli ont abouti à cette image qui capture à la fois les nuages ​​et les aurores dans le ciel nocturne.

Les aurores boréales sont causées par des éruptions solaires. (Crédit d’image: Daniele Boffelli)

Les gens connaissent les aurores boréales, qui sont un effet visible du rayonnement solaire. Le champ magnétique de la Terre, qui nous protège de la plupart des dangers du rayonnement spatial, dirige les particules chargées vers les pôles, où elles pénètrent dans notre atmosphère et provoquent de beaux affichages lumineux.

Mais le rayonnement peut également avoir un impact sur la technologie et les personnes. Lors de fortes tempêtes de rayonnement solaire, les protons énergétiques peuvent endommager les circuits électroniques à l’intérieur des satellites et l’ADN biologique des astronautes. Les passagers et les membres d’équipage survolant le pôle nord seraient exposés à un rayonnement accru.

Ces tempêtes de rayonnement peuvent créer des erreurs qui rendent les opérations de navigation extrêmement difficiles. Les protons énergétiques peuvent également ioniser les atomes et les molécules de l’atmosphère, créant une couche d’électrons libres. Cette couche peut absorber les ondes radio haute fréquence, provoquant une coupure des communications haute fréquence, également appelées radio à ondes courtes.

Compte tenu de notre dépendance croissante à la technologie, il est essentiel de prévoir le temps qu’il fait dans l’espace. Cependant, la prévision précise de la météorologie spatiale a longtemps été un problème difficile pour les experts.

Prédire la météo spatiale

Comprendre la complexité des taches solaires nous aidera à prédire si des éruptions solaires importantes peuvent se produire. Mes collègues et moi avons développé un système informatique automatisé en temps réel qui utilise des technologies de traitement d’image et d’intelligence artificielle pour surveiller et analyser les données des satellites solaires. Cela permet de prédire la probabilité d’éruptions solaires dans les prochaines 24 heures.

Nous avons mis au point de nouvelles techniques de traitement automatique, de détection et d’extraction de caractéristiques des caractéristiques solaires – comme les régions actives et les taches solaires – capturées par le satellite d’observation de la dynamique solaire de la NASA. Nous avons également introduit le premier système automatisé et en temps réel pour classer les taches solaires. Avant cela, la classification des taches solaires était un processus manuel minutieusement réalisé par des experts.

Lire la suite: Quatre graphiques qui suggèrent que nous ne pouvons pas attribuer le changement climatique à l’activité solaire

Les missions spatiales et les astronautes sont beaucoup plus susceptibles d’être affectés par les radiations, car ils ne sont pas protégés par le champ magnétique terrestre. Les effets sur les humains pourraient inclure le mal des radiations, un risque accru de cancer, des maladies dégénératives et des effets sur le système nerveux central.

Malgré ces risques, les activités humaines et robotiques se multiplient dans l’espace et la NASA s’emploie à faire atterrir des humains sur Mars d’ici les années 2030. Il y a deux rovers – Curiosity et Perseverance – et un atterrisseur actuellement opérationnel sur Mars, avec un autre rover prévu pour le lancement en 2022.

Notre système de prévision de la météorologie spatiale est accessible au public et est maintenant utilisé comme l’un des outils de prise de décision pour les missions robotiques de la NASA et pour gérer les effets des rayonnements sur l’orbite de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

Au fur et à mesure que nous nous aventurons plus loin dans l’espace, nous devrons renforcer nos capacités actuelles de prévision de la météo spatiale pour construire une meilleure image de l’activité solaire et atténuer ses effets autour du système solaire.

Cette tâche est incroyablement difficile, car la plupart des observations solaires sont prises pour le champ de vision de la Terre. Une meilleure modélisation et une meilleure étude de l’évolution des caractéristiques solaires sont nécessaires pour s’adapter aux orbites célestes radicalement différentes autour du Soleil.

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

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