Du GPS au climat, l'emprise du Soleil sous haute surveillance

Transcription

1 Du GPS au climat, l'emprise du Soleil sous haute surveillance Frédéric Clette Observatoire Royal de Belgique World Data Center SILSO

2 Structure interne 2

3 a L atmosphère solaire cm 3 3

4 Un large spectre de rayonnement 4

5 Répartition et variabilité / longueur d onde 95% du rayonnement dans le visible et le proche infrarouge (chaleur) 5

6 Flux de particules: le vent solaire Aux pôles: vent solaire rapide (1000 km/s) mais àfaible densité A l équateur: vent lent (400 km/s) plus dense Par la rotation, structure en spirale d Archimède (champ magnétique enroulé ) 6

7 Activité solaire: les taches solaires Champs magnétiques intenses émergeant de l intérieur solaire: 1500 à4000 Gauss Dipôles magnétiques locaux Durées de vie: quelques heures à~3 mois 7

8 Evolution des régions actives Magnétogramme (MDI, SoHO) 8

9 Les éruptions solaires Durées: quelques minutes jusqu à ~45 min Echauffement brusque: jusqu à K Ejection de particules relativistes (v > 50% c) Reconnexion du champ magnétique autour d une ligne neutre Hinode SOT 9

10 Ejection d un filament en fontaine SDO (NASA) 304Å, 7/6/

11 Les éruptions dans la couronne solaire Séquence d'éruptions intenses d'octobre novembre 2003 SOHO/EIT: 19,5nm, T= 1,5x10 6 K 11

12 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

13 Energie et puissance des éruptions Energie Min Typ. Max Eruption (J) Production mondiale d énergie durant 7 jours 20 ans ans Consommation totale d énergie en Belgique durant 4 ans ans 4 millions d années Eruptions volcaniques millions Bombes H (20 MT) millions Puissance Min Typ. Max Eruption Watt Puissance totale mondiale consommée millions 500 millions Puissance solaire sur Terre Phénomènes les plus énergétiques àproximitéde la Terre 13

14 Ejections de masse coronales Vitesse d éjection: 500 à2500 km/s Masse éjectée: à3 x g (~10 6 M atmost ) SoHO, LASCO, 18 octobre 7 novembre

15 Propagation dans le milieu interplanétaire Propagation àtravers le vent solaire de fond: onde de choc Nuage magnétique: Corde de flux magnétique torsadée 15

16 La Terre en point de mire Ejections en halo (~ 10% du total) 16

17 Impact! Perturbations géomagnétiques 17

18 La magnétosphère terrestre dans la tempête Simulation, Univ. Maryland 18

19 Aurores boréales ici et sur les autres planètes 19

20 Vulnérabilités de plus en plus nombreuses 20

21 Courants géomagnétiques induits Réseaux haute tension Pipelines Signalisation ferroviaire Surtout aux hautes latitudes et près des océans 21

22 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 à15 ans 22

23 Quand le cycle s arrête: derniers grands minima Mécanismes physiques fortement non linéaires Dynamique chaotique Intermittence: basculement irrégulier entre différents états quasistables Dalton Minimum Indice International des taches solaires: SIDC, Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles 23

24 Grands minima et mini glaciations Maximum médiéval Spörer Maunder Dalton Fröhlich & Lean

25 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 25

26 Effet des particules? Modulation par le vent solaire des rayons cosmiques Amplitude: facteur 2 Influence sur la formation des nuages (condensation des micro gouttelettes) 26

27 Tendances récentes: CO 2 ou Soleil? 27

28 Cycle 24: une activité très modérée 28

29 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 àreconstruire 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)

30 30

31 31

32 La dynamo solaire: empreintes magnétiques 32

33 D un cycle à l autre: migrations et alternances 33

34 La dynamo en action: vision actuelle 34

35 La dynamo en action: simulations théoriques a 35

36 La rotation différentielle w 14,38 2,7 sin 2 36

37 Bilan global des flux radiatifs 31% 69% EFFET DE SERRE 90% 10% 49% 20% 34% 66% 79% 21% 37

38 Evolution des 5 derniers cycles 38