Vue artistique de la magnétosphère déviant le vent solaire (l'échelle n'est pas respectée) (Source : Wikipédia)

Quoi qu’il en soit, lorsque le feuillet se déchire, il accélère un flux de particules issues de la magnétosphère elle-même, et non pas du Soleil, vers le côté nocturne de la surface terrestre. Les énergies de ces particules magnétosphériques, essentiellement des électrons, sont de l’ordre de quelques dizaines de keV (kilo électron Volt). C’est très faible par rapport aux particules solaires accélérées par les éruptions elles-mêmes. Mais c’est suffisant pour produire des courants électriques et des collisions intenses dans les hautes couches de l’atmosphère terrestre. Le mouvement de ces particules magnétosphérique étant, lui aussi, contraint par le champ magnétique terrestre, les particules précipitent essentiellement le long de deux arcs, situés autour des deux pôles terrestres. C’est au niveau de ces deux arcs que se produisent les aurores polaires.
Ce phénomène est appelé un sous-orage magnétique. Les sous-orages peuvent se répéter plusieurs fois au cours d’un même orage. C’est un peu comme la traînée d’un navire, qui se déchire et change plusieurs fois de forme, lorsqu’une grosse vague vient frapper le navire. Pour compliquer l’affaire, il y a aussi parfois des sous-orages en l’absence d’orages.
Lors de la diminution brutale des courants électriques dans le feuillet qui se déchire au cours d’un sous-orage, le champ magnétique varie brutalement à plusieurs rayons terrestres de distance de la planète, du côté nuit. Ses variations lointaines sont transportées vers l’ionosphère terrestre. Elles y perturbent alors le phénomène régulier de convection ionosphérique, essentiellement autour des arcs auroraux. Ces variations de champ magnétique induisent des champs électriques, qui peuvent alors créer des courants électriques transitoires aux hautes latitudes dans l’ionosphère. Notons qu’il existe plusieurs théories concurrentes pour expliquer la formation de tels courants ionosphériques. Dans tous les cas, ces courants induisent à leur tour des champs magnétiques au niveau de la surface terrestre, tout aussi variable. Les variations temporelles du champ géomagnétique créent un champ électrique de surface. C’est cette longue chaîne de processus qui conduit, pense-t-on, à induire finalement des courants électriques à la surface de la Terre, que l’on appelle des courants géomagnétiquement induits (Geomagnetically Induced Currents,  ou GIC).

Les GIC touchent donc principalement les régions aux grandes latitudes magnétiques. Mais lorsqu’e la quantité de mouvement et/ ou le champ magnétique d’une CME géoeffective est particulièrement intense, les latitudes de formation des arcs auroraux, et donc des GIC, peuvent être plus faibles : on a déjà vu -rarement- des aurores au Sud de l’Europe et des USA.
Au niveau du sol, les GIC se concentrent dans les structures conductrices d’électricité les plus longues, notamment les câbles à haute tension et les pipelines. Du fait du chauffage Ohmique, notamment, les GIC peu intenses conduisent à des détériorations graduelles et maintenant surveillées de ces équipements. La fréquence des variations de champs magnétique à l’origine des GIC étant de l’ordre du Hz (Hertz), les courants électriques s’y comportent comme des courants directs (DC). C’est très néfaste pour les systèmes électriques, qui sont faits pour transporter du courant alternatif(AC). Des GIC intenses ont donc déjà produit des pannes massives de réseaux électriques. Le plus long (quelques heures) et le plus étendu (presque tout un pays) fut celui de mars 1989, au Québec. D’autres pannes moins spectaculaires, liées à des GIC moins intenses, ont déjà eu lieu dans d’autres pays.

Dommages irrémédiables provoqués à la centrale nucléaire de Salem (New Jersey) par un orage géomagnétique le 13 mars 1989 (Photo PSE&G Source : NASA)

En 1989, on n’imaginait pas que les orages solaires pouvaient causer des problèmes aussi importants que ceux qu’on a constatés. Aujourd’hui, les pays des deux hémisphères situés aux latitudes magnétiques les plus hautes (ce qui inclue les USA -puisque le pôle magnétique est situé au Canada, et non pas au pôle géographique- mais aussi l’Afrique du Sud par exemple) travaillent donc à se prémunir des GIC causés parles orages magnétiques, en créant des équipements qui y sont moins sensibles. En parallèle, les chercheurs en météorologie de l’espace étudient aussi les éruptions solaires récentes, et revisitent les observations des plus anciennes, afin de définir des méthodes de prédiction des GIC.

Estimation du champ électrique de surface qui a induit des GIC dans le réseau électrique pendant le pic de la tempête géomagnétique du 30 octobre 2003. Source : BGS (NERC)

Prédire les GIC n’est donc pas une tâche aisée. Mais compte tenu de ce que l’on sait des éruptions solaires et des CME elles-mêmes (en se basant aussi bien sur des arguments théoriques qu’observationnels -j’en ai parlé précédemment), et du fait des adaptations technologiques mises en œuvre depuis 20 ans pour s’en prémunir, on imagine mal qu’un GIC futur puisse faire tomber en panne d’un coup et/ou de façon durable tout le système électrique des pays industrialisés, et créer ainsi des conséquences désastreuses. Par contre, les GIC à venir pourraient très bien créer de nouveaux dommages locaux et temporaires à des installations électriques. Cela implique des coûts de maintenance (et le cas échéant, de réparation) importants. C’est cette dernière raison qui fait que les GIC sont surveillés et étudiés.

Sommaire du dossier

• la fréquence des tempêtes solaires,
• la mesure de leur dangerosité et les moyens de s’en protéger,
• les effets que la tempête de 1859 pourrait avoir aujourd’hui.
• Conclusion

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