Les prévisions météorologiques sont un outil puissant. Pendant la saison des ouragans, par exemple, les météorologues créent des simulations informatiques pour prévoir comment ces tempêtes destructrices se forment et où elles pourraient se déplacer, ce qui contribue à prévenir les dommages causés aux communautés côtières. Lorsque vous essayez de prévoir la météo spatiale plutôt que les tempêtes sur Terre, la création de ces simulations devient un peu plus complexe. Pour simuler la météo spatiale, il faudrait placer le soleil, les planètes et le vaste espace vide qui les sépare dans un environnement virtuel, également appelé boîte de simulation, où tous les calculs auraient lieu.
La météo spatiale est très différente des tempêtes que vous voyez sur Terre. Ces événements proviennent du soleil, qui éjecte de sa surface des éruptions de particules chargées et des champs magnétiques. Les plus puissants de ces événements sont appelés éjections de masse coronale interplanétaire, ou CME, qui se déplacent à des vitesses approchant les 1 800 milles par seconde (2 897 kilomètres par seconde).
Pour mettre cela en perspective, un seul CME pourrait déplacer une masse de matière équivalente à tous les Grands Lacs de New York à Los Angeles en un peu moins de deux secondes, soit presque plus vite qu'il n'en faut pour parler de « météo spatiale ».
Lorsque ces CME frappent la Terre, ils peuvent provoquer des tempêtes géomagnétiques, qui se manifestent dans le ciel sous la forme de magnifiques aurores. Ces tempêtes peuvent également endommager des infrastructures technologiques clés, par exemple en interférant avec le flux d’électricité dans le réseau électrique et en provoquant la surchauffe et la panne des transformateurs.
Pour mieux comprendre comment ces tempêtes peuvent causer tant de dégâts, notre équipe de recherche a créé des simulations pour montrer comment les tempêtes interagissent avec le bouclier magnétique naturel de la Terre et déclenchent la dangereuse activité géomagnétique qui peut arrêter les réseaux électriques.
Dans une étude publiée en octobre 2025 dans Le journal d'astrophysiquenous avons modélisé l'une des sources de ces tempêtes géomagnétiques : de petits vortex ressemblant à des tornades, issus d'une éjection du soleil. Ces vortex sont appelés cordes de flux, et les satellites avaient déjà observé de petites cordes de flux, mais nos travaux ont permis de découvrir comment ils sont générés.
Le défi
Notre équipe a commencé ces recherches à l’été 2023, lorsque l’un de nous, expert en météorologie spatiale, a repéré des incohérences dans les observations de météo spatiale. Ces travaux ont révélé que des tempêtes géomagnétiques se produisaient pendant des périodes où aucune éruption solaire n'était prévue sur la Terre.
Déconcerté, l'expert en météorologie spatiale a voulu savoir s'il pouvait y avoir des événements météorologiques spatiaux plus petits que les éjections de masse coronale et ne provenant pas directement d'éruptions solaires. Il a prédit que de tels événements pourraient se produire dans l'espace entre le Soleil et la Terre, plutôt que dans l'atmosphère du Soleil.
Un exemple d’événements météorologiques spatiaux de moindre envergure est une corde à flux magnétique : des faisceaux de champs magnétiques enroulés les uns autour des autres comme une corde. Sa détection dans des simulations informatiques d'éruptions solaires donnerait une idée de l'endroit où ces événements météorologiques spatiaux pourraient se former. Contrairement aux observations par satellite, dans les simulations, vous pouvez remonter le temps ou suivre un événement en amont pour voir d'où il vient.
Il a donc interrogé l’autre auteur, un éminent expert en simulation. Il s’est avéré que trouver des événements météorologiques spatiaux plus petits n’était pas aussi simple que de simuler une grande éruption solaire et de laisser le modèle informatique fonctionner suffisamment longtemps pour que l’éruption atteigne la Terre. Les simulations informatiques actuelles ne sont pas destinées à résoudre ces petits événements. Au lieu de cela, ils sont conçus pour se concentrer sur les grandes éruptions solaires, car celles-ci ont le plus d’effets sur les infrastructures terrestres.
Ce déficit était assez décevant. C’était comme essayer de prévoir un ouragan avec une simulation qui ne montre que les tendances météorologiques mondiales. Parce que vous ne pouvez pas voir un ouragan à cette échelle, vous le manqueriez complètement.
Ces simulations à plus grande échelle sont appelées simulations globales. Ils étudient comment les éruptions solaires se forment à la surface du soleil et se propagent dans l'espace. Ces simulations traitent les flux de particules chargées et les champs magnétiques flottant dans l’espace comme des fluides afin de réduire le coût de calcul, par rapport à la modélisation indépendante de chaque particule chargée. C'est comme mesurer la température globale de l'eau dans une bouteille, au lieu de suivre chaque molécule d'eau individuellement.
Étant donné que ces simulations sont des phénomènes informatiques qui se produisent dans un espace aussi vaste, elles ne peuvent pas résoudre tous les détails. Pour résoudre à moindre coût le vaste espace entre le soleil et les planètes, les chercheurs divisent l’espace en grands cubes, analogues aux pixels bidimensionnels d’une caméra. Dans la simulation, ces cubes représentent chacun une zone de 1 million de miles (1,6 million de kilomètres) de largeur, de hauteur et de largeur. Cette distance équivaut à environ 1 % de la distance Terre-Soleil.
La recherche commence
Notre recherche a commencé par ce qui ressemblait à une chasse à une aiguille dans une botte de foin. Nous étudiions d’anciennes simulations globales, à la recherche d’une petite goutte transitoire – qui signifierait une corde de flux – dans une zone d’espace des centaines de fois plus large que le soleil lui-même. Nos premières recherches n'ont rien donné.
Nous nous sommes ensuite concentrés sur les simulations de l’éruption solaire de mai 2024. Cette fois, nous avons spécifiquement examiné la région où l’éruption solaire est entrée en collision avec un flux silencieux de particules chargées et de champs magnétiques, appelé vent solaire, devant elle.
C’était là : un système distinct de cordes à flux magnétique.
Mais notre enthousiasme fut de courte durée. Nous ne pouvions pas dire d'où venaient ces cordes de flux. Les cordes de flux modélisées étaient également trop petites pour survivre, finissant par s'effondrer car elles sont devenues trop petites pour être résolues avec notre grille de simulation.
Mais c’était le genre d’indice dont nous avions besoin : la présence de cordes de flux à l’endroit où l’éruption solaire est entrée en collision avec le vent solaire.
Pour résoudre le problème, nous avons décidé de combler cette lacune et de créer un modèle informatique avec une taille de grille plus fine que les simulations globales précédentes utilisées. Étant donné qu’augmenter la résolution sur l’ensemble de l’espace de simulation aurait été d’un coût prohibitif, nous avons décidé d’augmenter la résolution de simulation uniquement le long de la trajectoire des cordes de flux.
Les nouvelles simulations pourraient désormais résoudre des caractéristiques couvrant des distances six fois supérieures au diamètre terrestre de 8 000 milles (ou 128 000 kilomètres) jusqu'à des dizaines de milliers de milles, soit près de 100 fois mieux que les simulations précédentes.
Faire la découverte
Une fois que nous avons conçu et testé la grille de simulation, il était temps de simuler la même éruption solaire qui a conduit à la formation de ces cordes de flux dans le modèle à grain moins fin. Nous voulions étudier la formation de ces cordes de flux et comment elles se développaient, changeaient de forme et se terminaient éventuellement dans l'étroit coin entourant l'espace entre le Soleil et la Terre. Les résultats étaient étonnants.
La vue à haute résolution a révélé que les cordes de flux se sont formées lorsque l’éruption solaire a frappé le vent solaire plus lent qui la précédait. Les nouvelles structures possédaient une complexité et une force incroyables qui ont persisté bien plus longtemps que prévu. En termes météorologiques, c’était comme regarder un ouragan engendrer une série de tornades.
Nous avons découvert que les champs magnétiques dans ces vortex étaient suffisamment puissants pour déclencher une importante tempête géomagnétique et causer de réels problèmes ici sur Terre. Mais plus important encore, les simulations ont confirmé qu’il existe bel et bien des événements météorologiques spatiaux qui se forment localement dans l’espace entre le Soleil et la Terre. Notre prochaine étape consiste à simuler l’impact de telles caractéristiques du vent solaire, semblables à celles d’une tornade, sur notre planète et nos infrastructures.
Regarder ces cordes de flux sous forme de simulation si rapidement et se déplacer vers la Terre était excitant, mais inquiétant. C’était passionnant car cette découverte pourrait nous aider à mieux planifier les futurs événements météorologiques spatiaux extrêmes. C'était en même temps inquiétant car ces cordes de flux n'apparaîtraient que comme un petit incident dans les moniteurs de météo spatiale d'aujourd'hui.
Nous aurions besoin de plusieurs satellites pour observer directement ces cordes de flux plus en détail afin que les scientifiques puissent prédire de manière plus fiable si, quand et dans quelle orientation elles pourraient affecter notre planète et quel pourrait en être le résultat. La bonne nouvelle est que les scientifiques et les ingénieurs développent des missions spatiales de nouvelle génération qui pourraient résoudre ce problème.
