solar flares

Début mars dernier, on a eu droit de la part du Soleil à quelques éruptions solaires d’une rare intensité. Les médias qui ont alors rapporté le phénomène ont parlé de risques de pannes des appareils électroniques, mais sans vraiment dire pourquoi (ça aurait pu risquer d’être intéressant, sûrement).

Il y a deux genres d’effets que ces éruptions solaires peuvent avoir sur l’électronique : une à très petite échelle (échelle atomique), une autre à très grande échelle (échelle d’un continent ou d’un pays).

Les éruptions solaires sont dues à la brisure de lignes de champs magnétiques dans la photosphère solaire. Le long de ces lignes de champs circulent des particules chargées (protons, électrons, ions…). Les cassures de ces lignes se font un peu comme lorsque l’on tord une poignée de spaghettis crus : plein de petits morceaux sont éjectés. Pour le Soleil, il s’agit de l’éjection d’une énorme quantité de particules à haute énergie.

Lorsque ce nuage de particule arrive au niveau de la Terre à très grande vitesse, il est normalement dévié par le bouclier magnétique terrestre. Certains protons arrivent cependant à s’infiltrer entre les lignes de champs magnétique terrestre et réagissent avec les particules de l’atmosphère qui émettent alors un peu de lumière : ce sont les aurores polaires. Si ce sont d’autres particules non-chargées mais très énergétiques, elles peuvent arriver jusqu’à la surface et interagir avec la matière solide, dont les ordinateurs par exemple. C’est là qu’elles peuvent causer des dégâts, comme par exemple changer l’état logique de quelques bits dans la mémoire, provoquant des pannes et des bogues. C’est un effet à petite échelle : seuls quelques bits sont modifiés.
Notez que ces effets n’ont pas forcément pour cause une éruption solaire. Les particules à haute énergie peuvent venir d’ailleurs dans l’univers.

L’effet à grande échelle est provoqué par le nuage de particules chargées arrivant sur le bouclier magnétique terrestre : le bouclier se déforme et il oscille, comme poussé par le nuage. De ce fait, le champ magnétique perçu à la surface de la Terre varie le temps que le nuage de particules nous balaye.
La surface de la Terre est recouverte de fils électriques installés par l’homme, que ce soit dans la maison, mais aussi des centaines de kilomètres de lignes électriques traversant des pays entiers.
Or, un champ magnétique variable induit dans les conducteurs autour un courant électrique. Donc il y a dans les fils électriques des surtensions ou des sous-tensions dues à l’oscillation du champ magnétique terrestre (jusqu’à 15% de variation). Les conséquences peuvent être des pannes de courant dans des villes ou des régions entières. C’est ce qui s’est passé par exemple au Canada et aux États-Unis en 1989, où une éruption solaire importante a coupé le Québec et une partie du nord-est des États-Unis d’électricité pendant plusieurs heures.

ÉDIT : oh, voilà une image de XKCD que j’avais oublié de mettre, et qui parodie ce phénomène d’induction de courant à cause de l’oscillation du champ magnétique terrestre : xkcd.com/509.

Image de Nasa Goddard project

18 commentaires

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Julien et Nel a dit :

Un peu comme une IEM, mais sur une petite période. Après heureusement que la terre à un champs magnétique, sinon la Terre serait comme Mars.

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Le Hollandais Volant a dit :

@qwerty : Ça peut changer un bit ou deux, mais ils seront souvent invisibles à la lecture (genre un pixel d’une photo qui passe du rouge à l’orange)…

Mais un champ magnétique très intense, oui ça bousillerait tout. Genre, apporter ton disque dur dans l’ISS est à mon avis une mauvaise idée. Ça n’est qu’une question de probabilité de pannes, mais elle en sera largement accrue.
Idem pour les scanners à rayons X dans les aéroports : ça me semble pas une bonne idée…

Les rayons X, comme les autres rayons cosmiques sont des photons très énergétiques. S’ils percutent un électron, ce dernier peut change l’état d’un bit…

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Fred a dit :

Classe, je ne pensais pas que les variations du champ magnétique terrestre auraient ces conséquences ^^.
J'espère qu'un évènement à long terme comme l'inversion du champ magnétique terrestre n'aurait pas ces effets.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Fred : 1000 ans pour une inversion, ça me semble excessivement lent pour avoir des effets d’induction :). Rien à craindre de là, donc.
Il est dit sur la page Wiki, qu’actuellement le nord magnétique se déplace d’un dégré tous les 5 ans. C’est peu dans l’absolu, mais à l’échelle terrestre je trouve ça quand même impressionnant.

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Tom a dit :

Merci pour cet article intéressant ! J'ai beaucoup aimé la comparaison avec la poignée de spaghettis, c'est on ne peut plus parlant !
On peut lire beaucoup de choses en cette année 2012 sur l'inversion des pôles terrestres ! Mais je n'arrive pas trop à imaginer quelles en seraient les conséquences, surtout si cette inversion se fait de manière rapide voire instantanée (mais est-ce possible ?).

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scout123 a dit :

Je n'ai pas compris la partie concernant l'oscillation électro-magnétique dans les courants électriques :/.

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Chlore a dit :

Très intéressant, comme toujours ! Un grand merci pour tes articles à vocation scientifique ;)

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Sylvain a dit :

Salut Timo,

[digression]
Désolé, mais j'suis un chi**r de géographe, à cheval sur les échelles (en général des ratios 1/n).
Une très grande échelle est faite pour étudier quelque chose de manière très détaillée (niveau atomique pour reprendre ton exemple), tandis qu'une petite échelle, permet d'avoir une vision d'ensemble sur quelque chose de très vaste (un continent, un pays pour reprendre ton exemple).
Un exemple pratique. Tu pars en vacances faire une rando à l'autre bout du monde. Tu as besoin d'une carte locale pour voir là où tu marcheras quelques km (mettons une carte au 1/5000è soit 0.0002 - grande échelle) tandis que tu auras besoin d'une carte couvrant un espace plus vaste -mettons un continent- pour savoir comment t'y rendre (1/1 000 000è soit 0.0000006 - petite échelle).
[/digression]

Merci de cet article comme toujours extrêmement instructif.
Sylvain

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Le Hollandais Volant a dit :

@Tom : d’après l’article de Wiki, l’inversion n’est pas instantannée et dure entre 1000 et 10000 ans pour se faire. Les schémas sur Wiki semblent montrer que le champ ne se met pas à tourner, mais plutôt se dérègler complètement, puis se remettre avec un pôle nord et un pôle sud. Si le pôle nord vient se mettre dans le sens inverse d’avant le dérèglement, alors l’inversion a lieu.

Les conséquences, pour nous, je sais pas. Pour l’électronique en revanche, je pense qu’il faudra requalibrer toutes les bousoles électroniques et tous les systèmes de navigation basés dessus.
Pour la vie terrestre, il semble que le bouclier magnétique est affaibli au cours de la période d’inversion (on le mesure déjà clairement depuis 1970). Du coup, il protège moins bien la Terre et la vie des rayons cosmiques et des vents solaires.

Après, pour ce qui est du « 2012 », c’est très à la mode dans les médias. On se demande pourquoi ;-)

@scout123 : En fait, imagine la Terre suspendue dans une autre sphère (le bouclier) par des ressorts. La Terre est immobile. Si tu donnes un coup sur le bouclier, celui-ci va(grâce aux ressors) et du point de vu de la Terre, osciller avant de revenir à sa position d’origine.

C’est ce qui se passe avec le vent solaire : le nuage de particules chargées agit comme un aimant géant qui heurte et repousse le bouclier magnétique terrestre.

Vu depuis la Terre, on ressent donc une variation dans le champ magnétique.

Après, c’est un phénomène electromagnétique bien connu : la variation du champ magnétique induit un courant dans un conducteur (principe de la dynamo : un aimant tourne et induit un courant dans une bobine placée autour).
L’aimant est ici le bouclier magnétique terrestre et la bobine sont les fils électriques de centaines de kilomètres de long qui recouvrent la Terre.

Il se forme donc un courant électrique « parasite » dans les fils électrique, provoquant des surtensions (de l’ordre de 15% d’après Wiki, ce qui sur des lignes à 750'000 V représente quand même plus de 100'000 V en plus ou en moins) et des pannes.

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BenGamin a dit :

Pour donner un peu plus d'explication sur les aurores polaire :
Elles ont toujours les mêmes couleurs car les particules éjectées du soleil réagissent principalement avec l'azote et l'oxygène (respectivement 78 et 21% de l'air).

Par exemple le diazote lorsqu'il est ionisé se sépare puis se recombine en diazote excité quelques instants après. Pour passer à un état plus stable les couches d'electrons se réarrangent. Il faut voir plus l'atome comme un oignion, les electrons qui gravitent autour du noyau restent généralement dans la même couche. Le passage d'un electrons d'une couche à une autre libère un photon de couleur jaune pale.

Les réactions sont différentes suivant l'altitude (la pression) et la latitude (composition des particules solaires), ce qui fait que le réarrangement qui suis est different. D'où, on ne voit pas une bouillie multicolore mais plutot des paliers de couleurs jaune (azote), vertes (oxygène) et rouges (les deux).

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BenGamin a dit :

@Le Hollandais Volant : C'est n'est pas vraiment une question de mélange de couleurs. Il peut y avoir plusieurs états excités selon l'atome ou la molécule concerné. Cependant, on tendra toujours vers un retour à l'état fondamental, de plus basse énergie.

Après, je sais qu'un des retours vers l'état fondamental du diazote donne une couleur jaune. Mais il est vrai qu'en regardant sur le net, ça varie selon les sources, je n'ai pas réellement de confirmation si c'est bien le diazote qui intervient dans les aurores boréales jaunes.

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Lilly a dit :

Coucou,

Je sais plus trop ou j'ai lu/entendu cette info:

- L'altitude fait buguer l'ordinateur -

Dans mon souvenir, il avait été testé de faire des calculs par un ordinateur se situant à plus de 4000 mètres au dessus de la mer (une "montagne" dans un désert en Afrique ou Amérique du sud). Les résultats des calculs demandé à l'ordinateur ont étés faux. Et cela systématiquement. Inutile de vous dire que les mêmes calculs ont étés fait "en plaine" avec des résultats exacts.

Une des explications a été de dire (en gros et selon mon interprétation) que plus l'ordinateur se rapproche du soleil, plus il bugue.

Est-ce que cela a un rapport et/ou rejoint les dires du Haut-Landais ou est-ce que je suis en train de voler loin du sujet ?

Salutations

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Le Hollandais Volant a dit :

@Lilly : non c'est bien ça.
Les rayons cosmiques provoquent des bug. Mais ils sont comme absorbés par l'atmosphère.

En altitude, la couche d'atmosphère est moins grande et y'a plus de particules qui interagissent avec l'ordinateur.

Le lien de CCM dans mon article parle de 10000 particules en altitude et 10 particules au niveau de la mer et par cm2.
Donc moins de particules ce sont moins de bugs au niveau de la mer.

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Baronsed a dit :

@Le Hollandais Volant : et Lilly : confusion : ce n'est pas la proximité du soleil (distance parcourue négligeable), mais bien l'altitude :)
Du côté du soleil, certes.

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