La météorologie spatiale désigne les conditions et les processus se produisant dans l’espace qui peuvent avoir des répercussions sur l’environnement proche de la Terre. Les processus de météorologie spatiale peuvent inclure des changements du champ magnétique interplanétaire, l’éjection de masses coronales du Soleil et des perturbations du champ magnétique de la Terre. Les effets de ces conditions vont des dommages aux satellites à la perturbation des réseaux électriques.
Quelle est l’origine des phénomènes météorologiques spatiaux ?
Le Soleil, qui est un million de fois plus gros que la Terre et qui est si éloigné que sa lumière prend huit minutes avant de nous atteindre. Lorsque des phénomènes solaires violents se produisent, leurs effets sur la météorologie spatiale se répercutent à la surface de la Terre et peuvent présenter des dangers pour les activités humaines.
Trois types de phénomènes solaires peuvent perturber notre environnement spatial et avoir de graves répercussions sur la Terre :
1.Une éjection de masse coronale est une forte explosion qui projette un flux de plasma extrêmement chaud (gaz électrifié) dans notre espace interplanétaire.
2. Les trous coronaux laissent échapper des flux de plasma qui se déplacent à grande vitesse amplifiant ainsi le vent solaire.
3.Une éruption solaire est une puissante tempête de rayonnement provoquée par la libération d’énergie magnétique.
L’éjection de masses coronales et les trous coronaux peuvent déclencher des tempêtes magnétiques dans notre magnétosphère (région entourant la planète sous l’action prépondérante du champ magnétique).
Qu’est-ce qu’une tempête magnétique ?
Il s’agit de perturbations de la magnétosphère de la Terre, causées par des variations puissantes et soudaines de la vitesse, de la densité et des propriétés magnétiques du vent solaire. Les variations du champ magnétique qui en découlent produisent des courants électriques qui se transmettent à de longs conducteurs, comme les lignes de transport d’électricité et les pipelines. Les effets des tempêtes magnétiques vont de légers (interférence avec les levés aéromagnétiques) à très graves (panne ou effondrement des réseaux électriques).
Qu’est ce qu’une aurore boréale ?
Une aurore boréale, qui désigne couramment toute aurore polaire, est un ballet de lumières qui s’animent dans le ciel étoilé. Ce phénomène lumineux est produit par le Soleil qui, dans sa phase active, éjecte souvent des particules chargées qui restent emprisonnées dans le champ magnétique de la Terre. Ces particules sont alors guidées par le champ magnétique vers les pôles, où elles entrent en collision avec des molécules d’azote et d’oxygène dans la haute atmosphère et produisent des lumières de couleur verte, bleue et rouge, que l’on appelle des aurores boréales et des aurores australes.
Le Soleil émet un flux continu de particules chargées composées d’électrons et de protons énergisés. C’est ce qu’on appelle le vent solaire; celui ci se déplace à une vitesse de plus de 1,5 million km/h, transportant des composants du champ magnétique solaire vers la Terre. À mesure que le vent solaire s’approche de notre planète, il est dévié de sa course par le champ magnétique de la Terre.
Aurore polaire
Quelles sont les causes des tempêtes magnétiques ?
Une activité solaire intense entraîne une émission de particules chargées qui peuvent perturber l’intensité et la direction du champ magnétique terrestre. Les tempêtes magnétiques peuvent durer quelques heures ou des jours, et nuire directement aux activités qui reposent sur le champ magnétique terrestre, par exemple les levés magnétiques réalisés par les sociétés d’exploration minière, la navigation à l’aide d’une boussole et les forages dirigés de pétrole et de gaz.
Pourquoi les tempêtes magnétiques constituent-elles un problème ?
Les tempêtes magnétiques peuvent induire des courants électriques inattendus dans de longs conducteurs comme les lignes électriques. La panne de courant généralisée du réseau d’Hydro-Québec qui s’est produite en 1989 est un exemple des effets des orages magnétiques sur les réseaux d’électricité. En 90 secondes, tout le réseau d’Hydro-Québec s’est effondré. La panne a privé de courant plus de six millions de personnes au Québec et dans le nord-est des États-Unis pendant neuf heures.
Le 29 au 30 octobre 2003, une super tempête géomagnétique en cours a renversé une partie du système de transport d’électricité à haute tension dans le sud de la Suède. La panne a duré une heure et a laissé environ 50 000 clients sans électricité.
Par exemple le 29 octobre 2003 à 06h 11mn, la ligne électrique de 220 kV d’une centrale électrique a été déconnectée ainsi que la production de 140 MW.
Le 30 octobre à 20h 07mn, le déclenchement d’une ligne électrique de 130 kV à Malmö a provoqué une panne de courant pour 50 000 clients ; le temps de coupure variait de 20 à 50 min.
L’incident était la panne la plus grave observée depuis la célèbre panne d’électricité de mars 1989 au Québec.
La même tempête a causé des dommages importants aux transformateurs en Afrique du Sud. Plus de 15 transformateurs en Afrique du Sud ont été endommagés, certains furent irréparables.
Transformateurs endommagés en Afrique du Sud. (Crédit NOOA)
La super tempête météorologique spatiale du 29 au 31 octobre 2003, également appelée tempêtes d’Halloween, a attiré l’attention des communautés scientifiques et industrielles ainsi que du grand public. C’est probablement l’une des graves tempêtes signalées publiquement et, en raison de l’augmentation de l’instrumentation scientifique, en particulier dans l’espace, la plus importante tempête jamais enregistrée. Mais Le 23 juillet 2014, la NASA annonce dans un communiqué que la Terre a échappé, le 23 juillet 2012 à une ”gigantesque tempête solaire”.
Une tempête jamais vue depuis 1859 et qui, si elle avait touché la Terre, aurait pu ”renvoyer la civilisation contemporaine au 18e siècle”, du fait que son impact aurait provoqué des dégâts d’une ampleur inédite, dont le coût dépasserait les 2 000 milliards de dollars à l’économie mondiale.
Effets de la météorologie spatiale sur les pipelines
Les pipelines sont un autre type de long conducteur touché par les courants électriques produits par les tempêtes magnétiques. Les pipelines sont recouverts d’un enduit et munis de dispositifs de protection contre la corrosion qui permettent de maintenir une plage de tension sécuritaire, afin de prévenir, ou à tout le moins de réduire, la corrosion.
Une tempête magnétique augmente le courant électrique qui passe dans le pipeline et nuit au fonctionnement des dispositifs de protection contre la corrosion. Les effets sur les pipelines sont cumulatifs et peuvent en réduire grandement la durée de vie. La surveillance du pipeline et le rendement des dispositifs de protection permettent de réduire les risques de corrosion qui donnent lieu à des fuites et à des dommages environnementaux.
Répercussions sur les satellites et la navigation à l’aide de GPS
Les perturbations dans l’ionosphère peuvent aussi diminuer la précision de la localisation établie par le système de positionnement mondial (GPS, pour Global Positioning System) que l’on utilise pour la navigation dans les navires, les aéronefs et les véhicules.
Les satellites sont particulièrement sensibles aux effets des phénomènes météorologiques spatiaux : ils peuvent être endommagés par le rayonnement, subir des altérations des cellules de mémoire ou recevoir des ordres fantômes. C’est ainsi que, le 20 janvier 1994, Anik E1 et Anik E2, les principaux satellites de télécommunications du Canada, sont tombés en panne. Cette défaillance a eu pour effet d’interrompre les services de télédistribution par câble, d’empêcher la transmission entre médias, et d’interrompre le service téléphonique dans le nord du Canada.
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