Positionnés par la NASA sur l’orbite terrestre, l’un à l’avant et l’autre à l’arrière de la course de notre planète autour du soleil, les deux satellites jumeaux Stereo offrent depuis le 25 octobre dernier aux scientifiques internationaux un regard précieux sur l’astre du jour et ses caprices. En effet, si notre Soleil nous fournit la chaleur et la lumière qui permettent la vie sur Terre, ses moments d’activité intense menacent aussi parfois notre planète.

Deux yeux sur les relations entre le Soleil et la Terre

Acronyme de « Solar Terrestrial Relations Observatory », le projet Stereo est un programme international d’observation des relations entre le Soleil et la Terre. Il s’agit de la troisième mission (sur un total de 7) du programme scientifique STP (Solar Terrestrial Probes Program) consacré à l’étude des relations Soleil-Terre. D’une durée de deux ans, Stereo a pour but de fournir des images en trois dimensions des éruptions solaires (appelées aussi éjections de masse coronale EMC) et de mieux comprendre leurs effets sur le milieu interplanétaire et l’environnement terrestre.
La mise en orbite de deux satellites ainsi que leurs positions respectives n’ont pas été définies au hasard : l’un précédera la Terre dans sa rotation autour du Soleil tandis que l’autre la suivra de très près. Cette disposition est une nouveauté. Jusqu’à présent, les satellites uniques tels que SOHO ne pouvaient détecter que les éruptions qui s’échappent latéralement du soleil et non les éruptions perpendiculaires dirigées vers la Terre. Le décalage entre les observations des deux nouveaux satellites permettent de porter un regard croisé (stéréoscopique) sur le Soleil et de donner de la profondeur aux observations (cf. schéma). On pourra désormais beaucoup mieux mesurer les paramètres cruciaux des éruptions solaires : le volume de matière éjectée, sa position dans l’espace à tout moment, sa vitesse et sa direction précises.

Les éjections de masse coronale (EMC), des phénomènes violents

Les phénomènes explosifs violents qui se produisent dans la couronne périphérique du Soleil sont appelés éjections de masse coronale (EMC). Ils libèrent des corps propulsés à très grande vitesse dans l’espace (entre 100km/s et 2500km/s) qui sont d’énormes bulles de plasma* composées de milliards de tonnes de matière accompagnées d’un déferlement de rayonnement énergétique (lumière visible, UV, rayons X, ondes radio) Leur taille peut atteindre plusieurs dizaines de rayons solaires (c’est-à-dire environ 1000 fois la Terre).
La fréquence des éruptions solaires varie en fonction du cycle d’activité du Soleil, d’une durée de 11 ans. Au plus bas, il se produit en moyenne 200 EMC par an mais ce rythme peut s’accélérer et atteindre jusqu’à 2000 EMC dans une année ! Capables de parcourir la distance Terre-Soleil en quelques jours, heureusement, seule une partie de ces EMC est dirigée vers la Terre, approximativement une sur 20.
Les satellites Stereo permettront de suivre leur évolution, de leur naissance dans les couches externes du Soleil jusqu’aux effets de leur arrivée au contact de la magnétosphère terrestre, le champ magnétique* qui protège notre planète, en passant par les conditions de leur déplacement dans l’espace.
Mieux vaut surveiller de près ces phénomènes solaires fréquents, puissants et rapides puisque leurs effets mettent en général 3 à 4 jours pour atteindre la Terre ! Pourquoi cela ?

Des effets sur les activités humaines

Les éjections de matière solaire, quand elles entrent en collision avec la Terre, peuvent provoquer des fluctuations brusques et intenses du magnétisme terrestre. En effet, en traversant le champ magnétique* de la Terre, une éjection de masse coronale produit une puissante onde de choc qui peut donner naissance à des orages magnétiques. Les conséquences sont souvent spectaculaires : destruction de satellites, radiations mortelles pour les spationautes en mission, black-out dans les communications, corrosion des pipelines ou encore pannes d’électricité comme celle qui a touché le Québec en 1989. En 1859 eut lieu la plus importante éruption solaire ayant touché la Terre de mémoire d’homme, très rapide, puisqu’elle atteignit la Terre en seulement 18 heures. Cette éruption provoqua une féerie d’aurores polaires visibles jusque sous les tropiques mais, plus désagréablement, mit hors circuit tous les systèmes électriques et de communication (télégraphe) existants. On pense que si une telle éruption se produisait aujourd’hui, tous les satellites seraient détruits et ce pourrait être le chaos sur Terre pendant plusieurs jours !
Stéréo permettra d’étudier les conditions de l'environnement solaire et d’observer précocement les humeurs du soleil pour mieux anticiper les dégâts potentiels à attendre.

Définitions

Plasma :
Le plasma, tout comme l’état solide, liquide ou gazeux, est un état de la matière. Dans un milieu extrêmement chaud où les molécules sont dissociées, il est constitué d'ions d'électrons libres et de particules neutres. A très haute température, l'énergie ambiante d’un gaz est telle que la multiplication des collisions entre molécules va parvenir à les casser et à arracher des électrons aux atomes. On observe alors une sorte de mélange d'électrons extrêmement actifs dans laquelle "baignent" des noyaux atomiques sous leur forme ionisée.
Cet état est le plus représenté dans l'univers, dans les étoiles, le milieu interstellaire et aussi l'ionosphère terrestre (99%). À une autre échelle, on trouve également des plasmas dans les tubes fluorescents (improprement appelés néons) et les propulseurs spatiaux. Ils sont couramment utilisés dans l'industrie notamment en micro-électronique.

Champ magnétique :
Un champ magnétique peut être engendré par le déplacement de charges électriques (courant électrique), ou la proximité d'un matériau ayant une perméabilité magnétique non nulle comme, par exemple, un aimant. Le champ généré est capable d'exercer une force sur d'autres charges électriques en mouvement. Le champ magnétique terrestre est, quant à lui, probablement généré par les mouvements du noyau terrestre composé de ferro-nickel liquide, matériau à forte susceptibilité magnétique. Son effet se fait sentir à une distance de 1000 à plusieurs dizaines de milliers de km de la surface terrestre. Sa présence dévie l’essentiel des particules du vent solaire et les rayons cosmiques néfastes à la vie.

source : NASA