Les spirales de vent solaire peuvent tourner des éruptions solaires plus grandes et perturber le champ magnétique de la Terre, mais ils sont trop difficiles à détecter avec notre système d'avertissement à un seul lieu actuel, selon une nouvelle étude de l'Université du Michigan.
Mais une constellation de vaisseau spatial, dont une qui navigue sur la lumière du soleil, pourrait aider à trouver les caractéristiques de type tornade à temps pour protéger l'équipement sur Terre et en orbite.
Les résultats de l'étude proviennent des simulations informatiques d'un nuage massif de plasma éruption du soleil et se déplaçant dans le système solaire. Étant donné que la simulation couvre les caractéristiques qui s'étendent sur les distances trois fois le diamètre de la Terre à des milliers de kilomètres, les chercheurs pourraient déterminer à quel point les spirales de la tornade de la tornade et du champ magnétique – des cordes de flux ont été plus petites – concernant les caractéristiques à part entière.
« Notre simulation montre que le champ magnétique de ces tourbillons peut être suffisamment fort pour déclencher une tempête géomagnétique et causer de réels problèmes », a déclaré Chip Manchester, professeur de recherche de sciences et d'ingénierie de l'espace et de l'étude publiée dans l'étude publiée dans Le Journal astrophysique.
L'étude est intitulée « Simulation à haute résolution des interactions CME-CIR: Formation de structure de vent solaire à l'échelle petite à méso-échelle observable par la constellation rapide ».
En mai 2024, une tempête géomagnétique a déclenché des lignes électriques à haute tension, perturbé les orbites satellites et forcé certains avions à changer de cap. Il a également brouillé les systèmes de navigation sur des tracteurs du Midwest, qui, selon la NASA, coûtent en moyenne 17 000 $ de fermeture affectée par les dommages et intérêts.
Les tempêtes géomagnétiques sont déclenchées par des champs magnétiques dans le vent solaire, une bulle de plasma qui s'écoule vers l'extérieur du soleil et enveloppe le système solaire. Comme le vent sur Terre, le vent solaire souffle dans des schémas variables qui composent le temps spatial. Les éruptions au soleil créent le temps spatial le plus extrême – des nuages de plasma à déplacement rapide et à déplacement rapide appelées éjections de masse coronale qui s'étendent en moyenne à 34 millions de miles.
Mais les scientifiques ont également remarqué des cordes de flux relativement petites dans le vent solaire, entre 3 000 et 6 millions de milles de large. Ces caractéristiques sont trop petites pour des simulations typiques d'éjections de masse coronale, qui ne pouvaient produire que des caractéristiques de plus de 7 millions de milles de large, mais elles sont également trop grandes pour les simulations souvent utilisées pour étudier les champs magnétiques et les particules de plasma dans le vent solaire. La nouvelle simulation permet aux chercheurs de voir ces caractéristiques de taille intermédiaire ainsi que de grandes éjections de masse coronale.
La simulation UM a suggéré que les cordes de flux de type tornade se forment à partir des éjections de masse coronale alors qu'elles traversent un vent solaire plus lent, jetant de côté les masses de plasma en rotation comme un chasse-neige jetant de la neige.
Certaines tornades se dissipent, mais des tourbillons plus persistants peuvent se former pendant les collisions avec des flux voisins de vent solaire rapide et lent. Les télescopes pointant le soleil recherchent des éruptions pour avertir le mauvais temps de l'espace, mais des cordes de flux, les chercheurs disent que ce n'est pas suffisant.
« S'il y a des dangers qui se forment dans l'espace entre le soleil et la terre, nous ne pouvons pas simplement regarder le soleil », a déclaré le co-auteur de l'étude Mojtaba Akhavan-Tafti, chercheur associé des sciences et de l'ingénierie associés.
« C'est une question de sécurité nationale. Nous devons trouver des structures de manière proactive comme ces cordes de flux liées à la Terre et prédire à quoi ils ressembleront sur la Terre pour faire des avertissements météorologiques d'espace fiables pour les planificateurs de grille électriques, les répartiteurs et les agriculteurs des compagnies aériennes. »
Le vent solaire ne peut déclencher des tempêtes géomagnétiques que lorsque son champ magnétique a une forte orientation vers le sud. Le vaisseau spatial stationné entre la Terre et le Soleil aide déjà les scientifiques à faire des avertissements météorologiques spatiaux en mesurant la vitesse du vent solaire, ainsi que la force et la direction de son champ magnétique. Mais une éruption solaire visée à la terre, ou avec des champs magnétiques pointant vers le nord, pourrait encore lancer des tourbillons avec des champs magnétiques pointant vers le sud vers la Terre. Ces tornades passeraient inaperçues si elles manquaient les sondes stationnées à L1.
« Imaginez que si vous ne pouviez surveiller un ouragan à distance avec les mesures d'une jauge de vent », a déclaré Manchester. « Vous verriez un changement dans les mesures, mais vous ne verriez pas toute la structure de la tempête. C'est la situation actuelle avec les systèmes de spacecraft unique. Nous avons besoin de points de vue de plusieurs stations météorologiques spatiales. »
Les chercheurs espèrent fournir que la vue multipro-robe des tornades solaires une constellation de vaisseaux spatiaux appelée Space Weather Investigation Frontier, ou Swift, qui a été développé dans une étude de concept de mission de la NASA dirigée par Akhavan-Teafti.
Dans la proposition actuelle, quatre sondes seraient stationnées dans une formation triangulaire-pyramide, à environ 200 000 miles de distance. Trois sondes identiques occuperaient chaque coin de la base de la pyramide, située dans un avion autour de L1.
Un dernier «vaisseau spatial de moyeu», situé au-delà de L1, servirait le sommet de la pyramide, pointant vers le soleil. Cette configuration permettrait à Swift de voir comment le vent solaire change sur son chemin vers la Terre, et son centre plus proche du soleil pourrait rendre les avertissements météorologiques de l'espace 40% plus rapidement.
L'emplacement de l'apex nécessiterait normalement une quantité impraticable de carburant pour lutter contre la gravité du soleil, mais les ingénieurs de la NASA, grâce à leur mission de croiseur solaire, ont conçu une voile en aluminium qui pourrait permettre à la sonde de se garer au-delà de L1. La voile couvrirait environ un tiers d'un terrain de football, ce qui lui permet d'attraper suffisamment de photons pour maintenir la position du vaisseau spatial sans brûler de carburant.
