Du GPS au climat, l`emprise du Soleil sous haute surveillance
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Du GPS au climat, l'emprise du Soleil sous haute surveillance Frédéric Clette Observatoire Royal de Belgique World Data Center SILSO Structure interne 29/11/2013 SEII 2 L’atmosphère solaire • a 29/11/2013 cm‐3 SEII 3 Un large spectre de rayonnement 29/11/2013 SEII 4 Répartition et variabilité / longueur d’onde • 95% du rayonnement dans le visible et le proche infrarouge (chaleur) 29/11/2013 SEII 5 Flux de particules: le vent solaire • Aux pôles: vent solaire rapide (1000 km/s) mais à faible densité • A l’équateur: vent lent (400 km/s) plus dense • Par la rotation, structure en spirale d’Archimède (champ magnétique “enroulé”) 29/11/2013 SEII 6 Activité solaire: les taches solaires • Champs magnétiques intenses émergeant de l’intérieur solaire: 1500 à 4000 Gauss • Dipôles magnétiques locaux • Durées de vie: quelques heures à ~3 mois 29/11/2013 SEII 7 Evolution des régions actives Magnétogramme (MDI, SoHO) 29/11/2013 SEII 8 Les éruptions solaires • • • • Durées: quelques minutes jusqu’à ~45 min Echauffement brusque: jusqu’à 15.000.000 K Ejection de particules relativistes (v > 50% c) Reconnexion du champ magnétique autour d’une ligne neutre 29/11/2013 SEII Hinode SOT 9 Ejection d’un filament en “fontaine” SDO (NASA) 304Å, 7/6/2011 29/11/2013 SEII 10 Les éruptions dans la couronne solaire Séquence d'éruptions intenses d'octobre ‐ novembre 2003 SOHO/EIT: 19,5nm, T= 1,5x106K 29/11/2013 SEII 11 Intensité des éruptions • Sursauts radiatifs de 10 à 1000 (rayons UV, X, γ et radio) • Flux de particules (électrons, protons) multipliés jusqu’à un facteur 1000 29/11/2013 SEII 12 Energie et puissance des éruptions Energie Min Typ. Max Eruption (J) 1019 1022 1025 Production mondiale d’énergie durant 7 jours 20 ans 20 000 ans Consommation totale d’énergie en Belgique durant 4 ans 4 000 ans 4 millions d’années Eruptions volcaniques 10 10 000 10 millions Bombes H (20 MT) 100 100 000 100 millions Puissance Min Typ. Max Eruption Watt 1018 1020 1022 Puissance totale mondiale consommée 50 000 5 millions 500 millions Puissance solaire sur Terre 5 500 50 000 • Phénomènes les plus énergétiques à proximité de la Terre 29/11/2013 SEII 13 Ejections de masse coronales • Vitesse d’éjection: 500 à 2500 km/s • Masse éjectée: 1014 à 3 x 1016 g (~10‐6 MatmosT) SoHO, LASCO, 18 octobre ‐ 7 novembre 2003 29/11/2013 SEII 14 Propagation dans le milieu interplanétaire • Propagation à travers le vent solaire de fond: onde de choc • Nuage magnétique: Corde de flux magnétique torsadée 29/11/2013 SEII 15 La Terre en point de mire … • Ejections en “halo” (~ 10% du total) 29/11/2013 SEII 16 Impact! Perturbations géomagnétiques 29/11/2013 SEII 17 La magnétosphère terrestre dans la tempête Simulation, Univ. Maryland 29/11/2013 SEII 18 Aurores boréales ici … et sur les autres planètes 29/11/2013 SEII 19 Vulnérabilités de plus en plus nombreuses 29/11/2013 SEII 20 Courants géomagnétiques induits • Réseaux haute tension • Pipelines • Signalisation ferroviaire • Surtout aux hautes latitudes et près des océans 29/11/2013 SEII 21 Variations séculaires de l’activité • Cycle de 11 ans: un cycle instable à l’échelle des siècles: – Amplitude variable sur un facteur 3 – Période fluctuant de 9 à 15 ans 29/11/2013 SEII 22 Quand le cycle s’arrête: derniers grands minima • Mécanismes physiques fortement non‐linéaires –Dynamique chaotique –Intermittence: basculement irrégulier entre différents états quasi‐ stables Dalton Minimum Indice International des taches solaires: SIDC, Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles 29/11/2013 SEII 23 Grands minima et mini‐glaciations Maximum médiéval Spörer Maunder Dalton Fröhlich & Lean 2004 29/11/2013 SEII 24 Effet du rayonnement ? • Visible et IR: variations trop petites (10‐3) • Ultraviolet: amplitudes >=1% (mais < 5% du rayonnement total) – Effets thermiques et chimiques sur la haute atmosphère Variation de l’altitude de stratosphère 29/11/2013 SEII 25 Effet des particules ? • • • Modulation par le vent solaire des rayons cosmiques Amplitude: facteur 2 Influence sur la formation des nuages (condensation des micro‐gouttelettes) 29/11/2013 SEII 26 Tendances récentes: CO2 ou Soleil? 29/11/2013 SEII 27 Cycle 24: une activité très modérée 29/11/2013 SEII 28 Le Soleil: multiples importances • Seule étoile assez proche pour en observer tous les détails: – Prototype pour toutes les étoiles de l’univers (“pierre de Rosette”) – Laboratoire de physique des plasmas: conditions physiques impossibles à reconstruire sur Terre • Objet de l’univers ayant le plus d’influence sur la Terre: – Evolutions lentes: climat terrestre et habitabilité de la Terre – Evolutions rapides: technologies humaines (multiplication récente des vulnérabilités!) • Un suivi au jour‐le‐jour: météo spatiale – World Data center SILSO, Sunspot Index and Long‐term Solar Observations (Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles) 29/11/2013 http://www.sidc.be http://www.sidc.be/silso SEII 29 29/11/2013 SEII 30 29/11/2013 SEII 31 La dynamo solaire: empreintes magnétiques 29/11/2013 SEII 32 D’un cycle à l’autre: migrations et alternances 29/11/2013 SEII 33 La dynamo en action: vision actuelle 29/11/2013 SEII 34 La dynamo en action: simulations théoriques • a 29/11/2013 SEII 35 La rotation différentielle w 14 , 38 2 , 7 sin 29/11/2013 SEII 2 36 Bilan global des flux radiatifs 31% EFFET DE SERRE 69% 10% 90% 49% 20% 34% 79% 66% 21% 29/11/2013 SEII 37 Evolution des 5 derniers cycles 29/11/2013 SEII 38
