Non, il ne s'agit pas de se faire peur.

Il s'agit de comprendre que le système solaire est quelque peu agité par moments. Et d'en deviner les conséquences.

Il s'agit également de prendre conscience que notre civilsation moderne et technologique ne pourrait pas traverser un épisode majeur sans de gigantesques bouleversements.

Il s'agit également de réaliser que nous ne sommes aucunement préparés, nous, citoyens lambda, à ce genre de situation.

Ensuite, il reste aux écrivains à en imaginer les conséquences. Et à souhaiter que cela reste à tout jamais de l'anticipation. 

Une grosse tempête solaire pourrait casser le réseau de câbles sous-marins d'Internet

 27/08/2021 à 16h33

Gilbert
KALLENBORN

Journaliste

Carte mondiale des liaisons sous-marines - TeleGeography

Répartis le long des câbles, les répéteurs pourraient aisément tomber en panne. Surtout si les liaisons sont situées dans les hautes latitudes.

L’Internet pourrait-il, un jour, tomber en panne pour quelques jours voire quelques mois ? Un tel évènement n’est pas impossible, si la Terre est soumise à une tempête solaire particulièrement forte, ce qui est de moins en moins improbable.

À l’occasion de la conférence SIGCOMM 2021, qui vient de se tenir, la chercheuse Sangeetha Abdu Jyothi a expliqué qu’un grand nombre de liaisons sous-marines longue distance tomberaient alors en panne, notamment celles qui relient l’Europe aux États-Unis. Et comme ces câbles sont difficiles à réparer, cette panne pourrait durer particulièrement longtemps.

Ce scénario catastrophe s’explique essentiellement par la topologie des liaisons sous-marines. Une tempête solaire se caractérise par l’éjection d’une grande masse de particules hautement magnétisées vers l’espace. Quand ces particules atteignent la Terre, elle provoque l’apparition de courants induits dans les circuits électriques, avec des intensités pouvant atteindre plus d’une centaine d’ampères. De quoi griller bon nombre d’équipements électroniques et informatiques.

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Certes, la fibre optique qui fait transiter les données est insensible au phénomène d’induction. Mais ce n’est pas le cas des répéteurs qui sont insérés tous les 50 à 150 km le long du câble sous-marin et qui ne supportent qu’une intensité de l’ordre d’un ampère. Plus le câble est long, plus les chances qu’il tombe en panne sont grandes. En effet, « même la panne d’un seul répéteur peut rendre toutes les fibres du câble inutilisable en raison du faible signal ou de la coupure électrique », peut-on lire dans le rapport du chercheur. Et pour réparer un répéteur, il faut envoyer un bateau de maintenance, une procédure qui peut durer quelques jours ou quelques semaines. Cela dépend de la localisation.

Par ailleurs, les effets d’une tempête solaire se font surtout sentir dans les hautes latitudes, au-delà de 40° nord ou 40° sud. Or, les liaisons entre l’Europe et les États-Unis se situent justement dans la zone au-dessus de 40° nord. A contrario, l’Asie du Sud-Est serait moins impactée par ce phénomène, car les câbles sont proches de l’équateur.

À noter que les datacenters ne sont pas non plus tous logés à la même enseigne. Le chercheur remarque que ceux de Google sont bien mieux répartis que ceux de Facebook. Ce dernier serait donc plus affecté par une grosse tempête solaire que le premier.

Source: Rapport de recherche

Tempête solaire de 1859

La tempête solaire de 1859, également connue sous le nom d'événement de Carrington — du nom de l'astronome anglais Richard Carrington qui l'étudia — désigne une série d'éruptions solaires ayant eu lieu à la fin de l'été 1859 et ayant notablement affecté la Terre. Elle a notamment produit de très nombreuses aurores polaires visibles jusque dans certaines régions tropicales et a fortement perturbé les télécommunications par télégraphe électrique. Elle est considérée comme la plus violente tempête solaire enregistrée ayant frappé la Terre. Sur la base de certaines observations, ce type d'événement serait susceptible de se reproduire avec une telle violence seulement une fois tous les 150 ans1. Cette éruption est utilisée comme modèle afin de prévoir les conséquences qu'une tempête solaire extrême serait susceptible de causer aux télécommunications à l'échelle mondiale, à la stabilité de la distribution d'électricité et au bon fonctionnement des satellites artificiels2. Une étude de 2004 estime que son niveau est supérieur à la classe X103,4. Une étude publiée en février 2012 évalue les chances de survenue d'un événement semblable à environ 12 % pour la décennie qui suit5,6.

Déroulement de la tempête

La tempête se déroula en deux phases correspondant à deux éruptions solaires de grande ampleur.

La première atteignit la Terre dans la soirée du 28 août 1859, selon l'Eastern Standard Time, soit le fuseau horaire de la côte est des États-Unis d'Amérique. Elle provoqua des aurores très lumineuses et spectaculaires, visibles jusque dans la mer des Caraïbes où de nombreux équipages de bateaux notèrent la couleur inhabituelle du ciel. De nombreux observateurs terrestres interprétèrent à tort les lumières aurorales comme étant dues à des incendies lointains. Le champ magnétique terrestre a été lui aussi fortement perturbé.

Croquis du groupe de taches solaires à l'origine de la seconde phase de l'éruption solaire, dessiné par Richard Carrington. Les quatre zones étiquetées de A à D correspondent aux lieux où apparurent les flashes aveuglants de l'éruption.

La seconde phase débuta le 1er septembre. L'astronome anglais Richard Carrington, alors en train d'observer le Soleil, remarqua un ensemble de taches solaires anormalement grandes. Ces taches étaient apparues plusieurs jours auparavant et étaient tellement grandes qu'elles étaient aisément visibles à l'œil nu. À 11 h 18, il nota un éclair très intense en provenance de ce groupe de taches, éclair qui dura moins de 10 minutes7 et correspondait au début d'une nouvelle éruption solaire extrêmement violente8. Le même phénomène fut observé non loin de là par un ami de Richard Carrington, Richard Hodgson (en)9. L'éruption atteignit la Terre 17 heures plus tard (dans la nuit du 1er au 2 septembre), illuminant le ciel nocturne sur tout l'hémisphère nord. En effet, des témoignages révélèrent qu'il était possible de lire un journal en pleine nuit grâce à la lumière aurorale jusqu'à des latitudes aussi basses que Panama.

Le 3 septembre 1859, le Baltimore American and Commercial Advertiser rapporte, en anglais :

« Ceux qui sont sortis tard jeudi soirnote 1 ont eu l'occasion d'assister à un autre magnifique spectacle de lumières aurorales. Le phénomène était très similaire à celui de dimanche soirnote 2, bien que la lumière ait parfois été plus brillante et les teintes prismatiques plus variées et plus belles. La lumière semblait couvrir tout le firmament, comme un nuage lumineux, à travers lequel brillaient indistinctement les étoiles de plus grande magnitude. La lumière était plus forte que celle de la Lune à sa pleine puissance, mais elle avait une douceur et une délicatesse indescriptibles qui semblaient envelopper tout ce sur quoi elle reposait. Entre minuit et 1 heure, lorsque le spectacle était à son apogée, les rues tranquilles de la ville reposant sous cette étrange lumière revêtaient une apparence aussi belle que singulière. »

En 1909, un chercheur d'or australien, Count Frank Herbert, fait part de ses observations dans une lettre au Daily News de Perth, en anglais :

« Je faisais de l'orpaillage à Rokewood, à environ 6,5 kilomètres du canton de Rokewood (Victoria). Moi-même et deux camarades qui regardions par la tente avons vu un grand reflet dans le ciel austral vers 19 h, et en une demi-heure environ, une scène d'une beauté presque indescriptible survint, des lumières de toutes les couleurs imaginables émanaient du ciel, une couleur se dissipant pour laisser place à une autre si possible plus belle que la précédente, [the streams mounting to the zenith, but always becoming a rich purple when reaching there, and always curling round, leaving a clear strip of sky, which may be described as four fingers held at arm's length. The northern side from the zenith was also illuminated with beautiful colors, always curling round at the zenith, but were considered to be merely a reproduction of the southern display, as all colors south and north always corresponded. It was a sight never to be forgotten, and was considered at the time to be the greatest aurora recorded... The rationalist and pantheist saw nature in her most exquisite robes, recognising, the divine immanence, immutable law, cause, and effect. The superstitious and the fanatical had dire forebodings, and thought it a foreshadowing of Armageddon and final dissolution.]. »

Le champ magnétique terrestre apparent s'inversa temporairement sous l'influence du vent solaire issu de l'éruption dont le champ magnétique était, au moment où il atteignit la Terre, non seulement opposé au champ magnétique terrestre mais également plus intense.

La durée séparant la seconde éruption solaire de son arrivée sur Terre (seulement 17 heures) fut anormalement courte, celle-ci étant normalement de l'ordre de 60 heures. Sa brièveté est une conséquence de la première éruption solaire, dont le vent avait déjà durablement nettoyé l'espace interplanétaire entre la Terre et le Soleil.[pas clair] La violence de cette seconde tempête comprima très fortement la magnétosphère terrestre, la faisant passer de 60 000 kilomètres à quelques milliers, voire quelques centaines de kilomètres.[réf. nécessaire] Cet amincissement de la magnétosphère rendit la Terre bien moins protégée des particules ionisées du vent solaire et est à l'origine des aurores très intenses et très étalées qui furent observées.

Conséquences

On estime que 5 % de l'ozone stratosphérique fut détruit lors de la tempête, ozone qui mit plusieurs années à se reformer dans la haute atmosphère.[réf. nécessaire] La température très intense de l'éruption (50 millions de degrés à sa naissance) permit d'accélérer les protons issus du Soleil à des énergies dépassant les 30 MeV, voire 1 GeV selon certains[Qui ?]. De tels protons énergétiques furent en mesure d'interagir par interaction forte avec des atomes d'azote et d'oxygène de la haute atmosphère terrestre qui libérèrent des neutrons et furent également à l'origine de la formation de nitrates. Une partie de ces nitrates se précipita ensuite et atteignit la surface terrestre. Ils furent mis en évidence par des carottages glaciaires effectués au Groenland et en Antarctique révélant que leur abondance correspondait à celle ordinairement formée en 40 ans par le vent solaire.

Les aurores générèrent ensuite des courants électriques dans le sol qui affectèrent les circuits électriques existants, notamment les réseaux de télégraphie électrique. De nombreux cas de télégraphistes victimes de violentes décharges électriques furent rapportés, ainsi que plusieurs incendies de station de télégraphie causés par les courants très intenses qui furent induits dans le sol.

Éruption solaire

Pour les articles homonymes, voir Tempête (homonymie).

Une éruption solaire ou tempête solaire est un événement primordial de l'activité du Soleil. La variation du nombre d'éruptions solaires permet de définir un cycle solaire d'une période moyenne de 11,2 ans.

Éruption solaire, avec panaches émis en anneau.

L'activité solaire la plus importante jamais enregistrée à cette époque, imagée par Skylab, en 1973.

Image d'une éruption solaire prise par le satellite TRACE de la Nasa.

Éruption, avec éjections en longs filaments.

Craquelure et zones d'éjections. La longueur de la structure active dépasse l'équivalent de la distance Terre-Lune. La tache brillante au centre (point chaud) émet une grande quantité d'ultraviolets.

Elle se produit périodiquement à la surface de la photosphère et projette au travers de la chromosphère des jets de matière ionisée qui se perdent dans la couronne à des centaines de milliers de kilomètres d'altitude. Elle est provoquée par une accumulation d'énergie magnétique dans des zones de champs magnétiques intenses, au niveau de l'équateur solaire, probablement à la suite d'un phénomène de reconnexion magnétique.

Les éruptions solaires suivent trois stades, chacun d'eux pouvant durer de quelques secondes à quelques heures selon l'intensité de l'éruption. Durant le stade précurseur, l'énergie commence à être libérée sous la forme de rayons X. Puis les électrons, protons et ions accélèrent jusqu'à approcher la vitesse de la lumière[réf. souhaitée] lors du stade impulsif. Le plasma se réchauffe rapidement, passant de quelque 10 millions à 100 millions de kelvins[réf. souhaitée]. Une éruption donne non seulement un flash de lumière visible et une projection relativement dirigée dans l'espace circum-stellaire de plasma, mais émet également des radiations dans le reste du spectre électromagnétique : des rayons gamma aux ondes radio, en passant bien sûr par les rayons X. Le stade final est le déclin, pendant lequel des rayons X mous sont à nouveau les seules émissions détectées. Du fait de ces émissions de plasma, certaines éruptions solaires qui atteignent la Terre peuvent perturber les transmissions radioélectriques terrestres (orage magnétique) et provoquent l'apparition des aurores polaires en entrant en interaction avec le champ magnétique terrestre et la haute atmosphère.

La première éruption solaire observée le fut par l'astronome britannique Richard Carrington, le 1er septembre 1859, lorsqu'il constata l'apparition d'une tache très lumineuse à la surface du Soleil (qui perdura cinq minutes).

Classification

Les éruptions solaires sont classées en différentes catégories selon l'intensité maximale de leur flux énergétique (en watts par mètre carré, W/m2) dans la bande de rayonnement X de 1 à 8 ångströms au voisinage de la Terre (en général, mesuré par l'un des satellites du programme GOES).

Les différentes classes sont nommées A, B, C, M et X. Chaque classe correspond à une éruption solaire d'une intensité dix fois plus importante que la précédente, où la classe X correspond aux éruptions solaires ayant une intensité de 10−4 W/m2. Au sein d'une même classe, les éruptions solaires sont classées de 1 à 10 selon une échelle linéaire (ainsi, une éruption solaire de classe X2 est deux fois plus puissante qu'une éruption de classe X1, et quatre fois plus puissante qu'une éruption de classe M5). Ces sigles correspondent à la mesure de la puissance du rayonnement X, telle que déterminée par le système GOES.

Deux des plus puissantes éruptions solaires ont été enregistrées par les satellites du programme GOES le 16 août 1989 et le 2 avril 2001. Elles étaient de classe X20 (2 mW/m2). Elles ont cependant été surpassées par une éruption du 4 novembre 2003, la plus importante jamais enregistrée, estimée à X281.

La plus puissante des éruptions solaires observées au cours des 5 derniers siècles est probablement l'éruption solaire de 1859, qui eut lieu fin août-début septembre de cette année, et dont le point de départ fut observé entre autres par l'astronome britannique Richard Carrington. Cette éruption aurait laissé des traces dans les glaces du Groenland sous forme de nitrates et de béryllium 10, ce qui a permis d'en évaluer la puissance2.

Risques induits

Les éruptions solaires peuvent provoquer des ondes de Moreton visibles depuis la surface de la Terre.

Hors de la perturbation des transmissions radioélectriques terrestres déjà évoquée, les éruptions solaires ont certaines conséquences néfastes :

Les rayons durs émis peuvent blesser les astronautes et endommager les engins spatiaux. Les personnels navigants de l’aviation civile sont parfois exposés (dose moyenne individuelle de 1,98 mSv par an en 2015). En France, ils sont suivis pour ce risque avec un calcul de dose effectué selon les trajets qu'ils effectuent. Une cartographie tridimensionnelle permet de connaître le rayonnement cosmique normal (moyen) en tout point et à toute altitude, et en 2017, la France est le seul pays à prendre aussi en compte les variations induites par les éruptions solaires, évaluées via les données de l’observatoire de Meudon (Hauts-de-Seine), et par une trentaine de dosimètres embarqués sur des avions de ligne d'Air France. Quatre éruptions solaires ont eu un effet mesurable sur la dose en dix ans selon Sylvain Israël (expert en radioprotection à l'IRSN)3. Ce Système d’information et d’évaluation a été revu en 2014 : les compagnies aériennes doivent fournir au registre national de dosimétrie des travailleurs, à l'IRSN les données de vol et de présence pour chaque personnel navigant, pour un calcul automatique des doses. Si nécessaire, certains personnels déjà très exposés diminuent leur temps de vol ou sont affectés à des lignes moins exposées, dans les vols transéquatoriaux, moins irradiés que près des pôles3.

Les radiations UV et rayons X peuvent échauffer l'atmosphère extérieure, créant une résistance sur les satellites en orbite basse et réduisant leur durée de vie.

Les éjections de masse coronale, provoquant des tempêtes géomagnétiques, peuvent déranger le champ magnétique terrestre dans son ensemble et endommager des satellites en orbite haute.

Les fluctuations du champ magnétique terrestre peuvent induire des courants telluriques dans les longues lignes de transmission électriques, engendrant des tensions et des courants d'intensité considérable pouvant excéder les seuils de sécurité des équipements de réseau.

Certaines particules, très rapides et très puissantes, peuvent court-circuiter un satellite, voire l'éteindre et le rendre hors d'usage définitivement.

Conséquences

Article connexe : Courants induits géomagnétiquement.

Les éruptions solaires peuvent avoir de graves incidences sur les systèmes technologiques, notamment les réseaux électriques4.

En 774, un pic de carbone 14 dans les végétaux aurait possiblement été provoqué par une éruption solaire5.

L'éruption solaire de 1859 a notamment produit de très nombreuses aurores polaires visibles jusque dans certaines régions tropicales et a fortement perturbé les télécommunications par télégraphe électrique.

Le 10 mars 1989, un puissant nuage de particules ionisées quitte le Soleil à destination de la Terre, à la suite d'une éruption solaire. Deux jours plus tard, les premières variations de tension sont observées sur le réseau de transport d'Hydro-Québec, dont les systèmes de protection se déclenchent le 13 mars à 2 h 44. Une panne générale plonge le Québec dans le noir pendant plus de neuf heures6.

Entre le 19 octobre et le 7 novembre 2003, des orages magnétiques obligent les contrôleurs aériens à modifier le trajet de certains avions, causent des perturbations dans les communications satellitaires, provoquent une coupure de courant d'environ une heure en Suède7, et endommagent plusieurs transformateurs électriques en Afrique du Sud8.

En janvier 2007, la NASA lance le projet Solar shield pour étudier la survenue et tenter de localiser de possibles courants induits géomagnétiquement par une éruption solaire, afin d'assister les compagnies productrices d'électricité dans la protection de leurs systèmes9. Le 1er mars 2011, un projet similaire est initié au niveau européen : EURISGIC (European Risk from Geomagnetically Induced Currents).

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 xviiie 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 mondiale10.