Ouragan spatial observé dans la haute atmosphère terrestre

Ouragan spatial
Illustration d’un ouragan spatial créé à partir des données d’observation. (Avec l’aimable autorisation: Qing-He Zhang, Université du Shandong)

Un ouragan spatial – accompagné d’une «pluie» d’électrons – a été détecté pour la première fois dans la haute atmosphère de la Terre, a rapporté une équipe internationale de chercheurs.  Avec le plasma et les champs magnétiques requis pour de telles tempêtes présentes dans les atmosphères des planètes à travers l’univers, les chercheurs suggèrent que de tels phénomènes devraient être monnaie courante.

Les ouragans avec lesquels nous sommes plus familiers se forment dans la basse atmosphère terrestre sur des plans d’eau chauds. Au fur et à mesure que l’air chaud et humide monte, il crée une poche de basse pression près de la surface de l’océan, qui à son tour aspire l’air environnant, générant des vents violents et créant des nuages ​​qui conduisent finalement à de fortes pluies. En raison de l’effet Coriolis, l’air qui se précipite vers l’intérieur est dévié sur une trajectoire circulaire – formant la forme en spirale caractéristique d’une tempête tropicale.

Des ouragans ont également été repérés dans les atmosphères inférieures de nos planètes voisines Mars, Jupiter et Saturne, tandis que des phénomènes similaires – appelés «tornades solaires» – ont même été repérés en train de baratter la surface du Soleil. Cependant, de telles masses tourbillonnantes n’avaient jamais été détectées auparavant dans la haute atmosphère d’une planète.

L’ouragan spatial en question a été enregistré au-dessus du pôle Nord, à quelques centaines de kilomètres dans l’ionosphère, en août 2014 par quatre satellites du programme de satellites météorologiques de défense des États-Unis. Cependant, cela n’a été révélé dans les données que par une analyse rétrospective récente menée par des chercheurs de l’ Université chinoise du Shandong .

En utilisant une modélisation magnétosphérique tridimensionnelle, l’équipe a pu créer une image du phénomène – un entonnoir tourbillonnant de 1000 km de large, composé non pas d’air, mais de plasma. Il tournait dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, arborait de multiples bras en spirale, avait un «œil» calme en son centre et durait environ huit heures avant de s’effondrer progressivement.

«Jusqu’à présent, il n’était pas certain que des ouragans à plasma spatial aient existé, donc le prouver avec une observation aussi frappante est incroyable», déclare l’auteur et scientifique spatial Mike Lockwood de l’Université de Reading. «Les tempêtes tropicales sont associées à d’énormes quantités d’énergie, et ces ouragans spatiaux doivent être créés par un transfert exceptionnellement important et rapide d’énergie éolienne solaire et de particules chargées dans la haute atmosphère de la Terre.»

Sur la base de leur modèle, l’équipe pense que les phénomènes se sont formés à la suite d’interactions entre le vent solaire entrant et le champ magnétique terrestre. Notamment, l’ouragan est apparu pendant une période de faible activité solaire et géomagnétique – avec le champ magnétique interplanétaire pointant vers le nord – suggérant que de tels ouragans peuvent être des phénomènes fréquents dans l’atmosphère de la Terre et d’autres planètes.

Schéma de l'ouragan spatial

«Le vorticité est bien connu pour être associé à des flux de courant alignés sur le champ, mais il est intriguant de voir un courant aussi intense pendant un champ magnétique interplanétaire vers le nord, alors que l’on s’attend généralement à ce que les courants circulant soient plus petits», commente John Coxon , un chercheur en physique spatiale de l’Université de Southampton qui n’a pas participé à la présente étude.

Comme les observations radar peuvent mesurer directement la vitesse d’écoulement du plasma à partir du sol, «il sera intéressant de voir si les radars voient le tourbillon à grande échelle que les auteurs rapportent, et si non, pourquoi cela pourrait être», ajoute Coxon.

«Nous savons depuis un certain temps que des interactions énergétiques intéressantes telles que celles décrites dans l’article existent également pendant le champ magnétique interplanétaire vers le nord, mais elles sont souvent négligées comme étant sans importance», explique Maria-Theresia Walach , physicienne solaire terrestre de l’Université de Lancaster, qui n’a pas non plus participé à l’étude. Mais elle remet en question le nom choisi par l’équipe de Harwood. «Le phénomène qui a été observé ici n’est pas nouveau, donc d’un point de vue scientifique, je trouve qu’il n’est pas utile de le renommer en« ouragan spatial », bien qu’il soit plus accrocheur que les« spots auroraux [HiLDA] de haute latitude ».»

Néanmoins, dit-elle, «cette étude montre une très belle étude de cas de certaines des interactions entre le vent solaire, la magnétosphère et l’ionosphère sur Terre».

Lockwood, cependant, n’est pas d’accord avec cette interprétation. «Je n’ai aucun doute que la tache aurorale au centre de l’événement dans notre article est ce qu’on a appelé l’événement HiLDA, mais cet article ne concerne que marginalement la tache aurorale», dit-il à Physics World . «Ce qui marque cet événement particulier, c’est sa longévité, la structure du bras en spirale qui forme dans le champ des courants et des aurores alignés, le dépôt d’énergie extrêmement important à un moment d’activité géomagnétique minimale et la reconnexion du lobe s’étendant inhabituellement loin sur le côté nocturne en raison de la combinaison inhabituelle de conditions interplanétaires. »

Alors que l’ouragan spatial aurait eu peu d’impact tangible sur la surface de la Terre, la précipitation d’électrons de telles tempêtes dans l’ionosphère a le potentiel de perturber les communications, les satellites GPS et le fonctionnement du radar, ainsi que de modifier potentiellement les modèles orbitaux des débris spatiaux. à basse altitude orbitale. Ceci, ont conclu les chercheurs, souligne l’importance d’une surveillance continue et améliorée de la météorologie spatiale.

L’étude est décrite dans Nature Communications .

Traduit par Ahmed Miloud via Google Traduction

Source :

https://physicsworld.com/a/space-hurricane-observed-in-the-earths-upper-atmosphere/

Publié par ahmedmiloud

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