Les aurores boréales provoquées par des impacts frontaux sur le champ magnétique terrestre pourraient endommager les infrastructures critiques, selon les scientifiques

Les aurores boréales ont inspiré des mythes et des présages pendant des millénaires, mais c’est seulement aujourd’hui, grâce à la technologie moderne qui dépend de l’électricité, que nous apprécions leur véritable pouvoir. Les mêmes forces qui provoquent les aurores boréales provoquent également des courants qui peuvent endommager les infrastructures qui conduisent l’électricité, comme les pipelines.

Maintenant, les scientifiques écrivent dans Frontières de l’astronomie et des sciences spatiales ont démontré que l’angle d’impact des chocs interplanétaires est essentiel à la force des courants, offrant ainsi la possibilité de prévoir les chocs dangereux et de protéger les infrastructures critiques.

« Les aurores et les courants induits par le magnétisme géomagnétique sont causés par des facteurs météorologiques spatiaux similaires », explique le Dr Denny Oliveira du Goddard Space Flight Center de la NASA, auteur principal de l’article. « L’aurore est un avertissement visuel qui indique que les courants électriques dans l’espace peuvent générer ces courants induits par le magnétisme géomagnétique au sol. »

« La région aurorale peut s’étendre considérablement lors de fortes tempêtes géomagnétiques », a-t-il ajouté. « Habituellement, sa limite la plus méridionale se situe autour des latitudes de 70 degrés, mais lors d’événements extrêmes, elle peut descendre jusqu’à 40 degrés ou même plus loin, ce qui s’est certainement produit lors de la tempête de mai 2024, la tempête la plus violente des deux dernières décennies. »

Lumières, couleurs, action

Les aurores boréales sont causées par deux processus : soit les particules éjectées du soleil atteignent le champ magnétique terrestre et provoquent une tempête géomagnétique, soit les chocs interplanétaires compriment le champ magnétique terrestre.

Ces secousses génèrent également des courants induits par le magnétisme, qui peuvent endommager les infrastructures conductrices d’électricité. Des secousses interplanétaires plus puissantes entraînent des courants et des aurores plus puissants, mais des secousses moins puissantes et plus fréquentes peuvent également causer des dégâts.

« On peut dire que les effets délétères les plus intenses sur les infrastructures électriques se sont produits en mars 1989, à la suite d’une violente tempête géomagnétique : le réseau d’Hydro-Québec au Canada a été fermé pendant près de neuf heures, laissant des millions de personnes sans électricité », a déclaré Oliveira.

« Mais des événements plus faibles et plus fréquents, comme les chocs interplanétaires, peuvent constituer une menace pour les conducteurs terrestres au fil du temps. Nos travaux montrent que des courants géoélectriques considérables se produisent assez fréquemment après des chocs, et ils méritent qu’on s’y intéresse. »

Les chocs qui frappent la Terre de face, plutôt que de biais, sont censés induire des courants géomagnétiques plus forts, car ils compriment davantage le champ magnétique. Les scientifiques ont étudié la manière dont les courants géomagnétiques sont affectés par les chocs à différents angles et à différents moments de la journée.

Pour ce faire, ils ont pris une base de données de chocs interplanétaires et l’ont recoupée avec des lectures de courants induits géomagnétiquement provenant d’un gazoduc à Mäntsälä, en Finlande, qui se trouve généralement dans la région aurorale pendant les périodes actives.

Pour calculer les propriétés de ces chocs, comme l’angle et la vitesse, ils ont utilisé les données du champ magnétique interplanétaire et du vent solaire. Les chocs ont été divisés en trois groupes : chocs fortement inclinés, chocs modérément inclinés et chocs presque frontaux.

Angle d’attaque

Ils ont découvert que des chocs frontaux plus nombreux provoquent des pics plus élevés dans les courants induits géomagnétiquement, à la fois immédiatement après le choc et pendant la sous-tempête suivante. Des pics particulièrement intenses ont eu lieu vers minuit magnétique, lorsque le pôle nord se trouvait entre le soleil et Mäntsälä. Des sous-tempêtes localisées à ce moment-là provoquent également un éclaircissement auroral frappant.

« Des courants modérés se produisent peu de temps après l’impact de la perturbation lorsque Mäntsälä est vers le crépuscule, heure locale, tandis que des courants plus intenses se produisent vers minuit, heure locale », a déclaré Oliveira.

Comme les angles de ces chocs peuvent être prédits jusqu’à deux heures avant l’impact, ces informations pourraient nous permettre de mettre en place des protections pour les réseaux électriques et autres infrastructures vulnérables avant que les chocs les plus forts et les plus frontaux ne surviennent.

« Les opérateurs d’infrastructures électriques pourraient notamment prendre des mesures pour protéger leurs équipements, notamment en gérant quelques circuits électriques spécifiques lorsqu’une alerte de choc est émise », a suggéré Oliveira. « Cela permettrait d’éviter que les courants induits par le champ magnétique ne réduisent la durée de vie des équipements. »

Cependant, les scientifiques n’ont pas trouvé de corrélations fortes entre l’angle d’un choc et le temps qu’il faut pour qu’il frappe et induise ensuite un courant. Cela peut être dû au fait que davantage d’enregistrements de courants à différentes latitudes sont nécessaires pour étudier cet aspect.

« Les données actuelles n’ont été collectées qu’à un endroit particulier, à savoir le système de gazoduc de Mäntsälä », a averti Oliveira.

« Bien que Mäntsälä soit situé à un endroit critique, il ne fournit pas de vue d’ensemble à l’échelle mondiale. De plus, les données de Mäntsälä manquent de plusieurs jours dans la période étudiée, ce qui nous a obligés à exclure de nombreux événements de notre base de données de chocs. Il serait bien que les sociétés énergétiques du monde entier rendent leurs données accessibles aux scientifiques pour des études. »