Les recherches sur les aurores boréales et les courants induits par le magnétisme terrestre révèlent que l'angle des chocs interplanétaires par rapport au champ magnétique terrestre influence considérablement la gravité des courants affectant les infrastructures électriques. Les chocs directs ont tendance à induire des courants plus forts, ce qui peut entraîner des pannes de courant généralisées. La prévision de ces chocs peut aider à atténuer les risques pour les infrastructures critiques.
Des scientifiques ont découvert que les chocs interplanétaires qui frappent de plein fouet le champ magnétique terrestre provoquent des courants électriques plus puissants au niveau du sol, menaçant les pipelines et les câbles sous-marins.
Les aurores boréales sont provoquées par des particules solaires qui frappent le champ magnétique terrestre. Mais ces impacts provoquent également des courants induits géomagnétiquement au niveau du sol, qui peuvent endommager les infrastructures conductrices d'électricité. Des scientifiques qui étudient ces courants pour protéger les infrastructures critiques ont mené la première étude qui compare les chocs interplanétaires aux mesures en temps réel des courants induits géomagnétiquement, montrant que l'angle d'impact des chocs est essentiel pour prévoir les dommages possibles aux infrastructures : les chocs qui frappent le champ magnétique à un angle produisent des courants moins puissants.
L'impact des chocs interplanétaires sur les infrastructures
Les aurores boréales ont inspiré des mythes et des présages pendant des millénaires, mais ce n'est que maintenant, grâce à la technologie moderne qui dépend de l'électricité, que nous apprécions leur véritable pouvoir. Les mêmes forces qui provoquent les aurores boréales provoquent également des courants qui peuvent endommager les infrastructures qui conduisent l'électricité, comme les pipelines. Frontières de l'astronomie et des sciences spatiales ont démontré que l'angle d'impact des chocs interplanétaires est essentiel à la force des courants, offrant ainsi la possibilité de prévoir les chocs dangereux et de protéger les infrastructures critiques.
« Les aurores et les courants induits géomagnétiquement sont causés par des facteurs météorologiques spatiaux similaires », a expliqué le Dr Denny Oliveira de NASA« L'aurore est un avertissement visuel qui indique que les courants électriques dans l'espace peuvent générer ces courants induits géomagnétiquement au sol », a déclaré le professeur Goddard Space Flight Center, auteur principal de l'article.
« La région aurorale peut s’étendre considérablement lors de fortes tempêtes géomagnétiques », a-t-il ajouté. « Habituellement, sa limite la plus méridionale se situe autour des latitudes de 70 degrés, mais lors d’événements extrêmes, elle peut descendre jusqu’à 40 degrés ou même plus loin, ce qui s’est certainement produit lors de la tempête de mai 2024, la tempête la plus violente des deux dernières décennies. »
Lumières, couleurs, action
Les aurores boréales sont provoquées par deux processus : soit des particules éjectées du soleil atteignent le champ magnétique terrestre et provoquent une tempête géomagnétique, soit des chocs interplanétaires compriment le champ magnétique terrestre. Ces chocs génèrent également des courants induits par le géomagnétisme, qui peuvent endommager les infrastructures conductrices d'électricité. Des chocs interplanétaires plus puissants entraînent des courants et des aurores plus puissants, mais des chocs plus fréquents et moins puissants peuvent également causer des dégâts.
« Les effets délétères les plus intenses sur les infrastructures électriques se sont sans doute produits en mars 1989, à la suite d’une violente tempête géomagnétique : le réseau d’Hydro-Québec au Canada a été paralysé pendant près de neuf heures, privant d’électricité des millions de personnes, a déclaré Oliveira. Mais des événements plus faibles et plus fréquents, comme les chocs interplanétaires, peuvent menacer les conducteurs terrestres au fil du temps. Nos travaux montrent que des courants géoélectriques considérables se produisent assez fréquemment après des chocs, et ils méritent qu’on s’y intéresse. »
On pense que les chocs qui frappent la Terre de face, plutôt que de biais, induisent des courants géomagnétiques plus forts, car ils compriment davantage le champ magnétique. Les scientifiques ont étudié la manière dont les courants géomagnétiques sont affectés par les chocs à différents angles et à différents moments de la journée.
Pour ce faire, ils ont utilisé une base de données de chocs interplanétaires et l'ont croisée avec des relevés de courants induits géomagnétiquement par un gazoduc à Mäntsälä, en Finlande, qui se trouve généralement dans la région aurorale pendant les périodes d'activité. Pour calculer les propriétés de ces chocs, comme l'angle et la vitesse, ils ont utilisé des données sur le champ magnétique interplanétaire et le vent solaire. Les chocs ont été divisés en trois groupes : chocs fortement inclinés, chocs modérément inclinés et chocs presque frontaux.
Angle d'attaque
Ils ont découvert que des chocs frontaux plus nombreux provoquent des pics plus élevés dans les courants induits géomagnétiquement, à la fois immédiatement après le choc et pendant la sous-tempête suivante. Des pics particulièrement intenses ont eu lieu vers minuit magnétique, lorsque le pôle nord se trouvait entre le soleil et Mäntsälä. Des sous-tempêtes localisées à ce moment-là provoquent également un éclaircissement auroral frappant.
« Des courants modérés se produisent peu de temps après l'impact de la perturbation, lorsque Mäntsälä est aux alentours du crépuscule, heure locale, tandis que des courants plus intenses se produisent vers minuit, heure locale », a déclaré Oliveira.
Comme les angles de ces chocs peuvent être prédits jusqu’à deux heures avant l’impact, ces informations pourraient nous permettre de mettre en place des protections pour les réseaux électriques et autres infrastructures vulnérables avant que les chocs les plus forts et les plus frontaux ne surviennent.
« Les opérateurs d’infrastructures électriques pourraient notamment protéger leurs équipements en gérant certains circuits électriques spécifiques lorsqu’une alerte de choc est émise », a suggéré Oliveira. « Cela empêcherait les courants induits par le géomagnétisme de réduire la durée de vie des équipements. »
Cependant, les scientifiques n'ont pas trouvé de corrélations fortes entre l'angle d'un choc et le temps qu'il faut pour qu'il frappe et induise ensuite un courant. Cela peut être dû au fait que davantage d'enregistrements de courants à différentes latitudes sont nécessaires pour étudier cet aspect.
« Les données actuelles n’ont été collectées que pour un endroit particulier, à savoir le réseau de gazoducs de Mäntsälä », a averti Oliveira. « Bien que Mäntsälä soit situé à un endroit critique, il ne fournit pas de tableau mondial. De plus, les données de Mäntsälä manquent de plusieurs jours dans la période étudiée, ce qui nous a obligés à exclure de nombreux événements de notre base de données sur les chocs. Il serait bien que les sociétés énergétiques du monde entier rendent leurs données accessibles aux scientifiques pour des études. »
