Qu'est ce que la météo spatiale?

La météo spatiale est un terme qui a été créé au cours des dernières années pour désigner une série de processus physiques émanant du Soleil et qui peuvent affecter les activités humaines sur Terre et dans l'espace. Le Soleil émet de l'énergie, sous forme d'éruptions de radiations électromagnétiques (ondes radio, infrarouges, lumière, ultraviolets, rayons X), de particules électrisées, d'éjection de matière coronale (EMC) et de courants de plasma. En s'éloignant du Soleil, ces particules créent le vent solaire et entraînent avec elles une partie du champ magnétique du Soleil. Les radiations électromagnétiques voyagent à la vitesse de la lumière et prennent environ 8 minutes pour franchir la distance entre le Soleil et la Terre, tandis que les particules électrisées voyagent plus lentement et peuvent prendre de quelques heures à plusieurs jours pour franchir la même distance. Les radiations et les particules interagissent avec le champ géomagnétique de la Terre et l'exosphère de façon complexe, provoquant l'accumulation de particules énergétiques et la circulation de courants électriques dans différentes régions de l'exosphère (magnétosphère et ionosphère). Cela peut causer des variations géomagnétiques, des aurores, et peut affecter différents outils technologiques. Pour plus d'informations, voir ci-dessous.

FAQ - Glossaire

Table des matières

Généralités

Quelle est l'origine des phénomènes météorologiques spatiaux?

Le Soleil, à l'origine des phénomènes météorologiques spatiaux, est un million de fois plus gros que la Terre et il est si éloigné que sa lumière prend huit minutes avant de nous atteindre. Lorsque des phénomènes solaires violents se produisent, leurs effets sur la météorologie spatiale se répercutent à la surface de la Terre et peuvent présenter des dangers pour les activités humaines. Les effets vont de légers (aurore boréale - lueurs boréales fréquemment observées dans tout le Canada) à très graves (panne ou effondrement des réseaux d'électricité).

Quelle est l'influence du Soleil sur la Terre?

Le Soleil émet un flux continu de particules chargées composées d'électrons et de protons énergisés. C'est ce qu'on appelle le vent solaire; celui ci se déplace à une vitesse de plus de 1,5 million km/h, transportant des composants du champ magnétique solaire vers la Terre. À mesure que le vent solaire s'approche de notre planète, il est dévié de sa course par le champ magnétique de la Terre.

Trois types de phénomènes solaires peuvent perturber notre environnement spatial et avoir de graves répercussions sur la Terre. Le premier est l'éjection de masse coronale (EMC), une forte explosion qui projette un flux de plasma extrêmement chaud (gaz électrifié) dans l'espace interplanétaire. Le second consiste en des trous coronaux qui laissent échapper des flux de plasma se déplaçant à grande vitesse et amplifiant ainsi le vent solaire. Le troisième phénomène est l'éruption solaire, une émission soudaine et puissante de rayonnement provoquée par la libération d'énergie magnétique. Les EMC et les trous coronaux peuvent déclencher des tempêtes géomagnétiques dans notre magnétosphère (région entourant une planète où l'action du champ magnétique est prépondérante).

Qu'est-ce qu'une aurore boréale?

Une aurore boréale, qui désigne couramment toute aurore polaire, est un ballet de lumières qui s'animent dans le ciel étoilé. Ce phénomène lumineux est produit par le Soleil qui, dans sa phase active, éjecte souvent des particules chargées qui restent emprisonnées dans le champ magnétique de la Terre. Ces particules sont alors guidées par le champ magnétique vers les pôles, où elles entrent en collision avec des molécules d'azote et d'oxygène dans la haute atmosphère et produisent des lumières de couleur verte, bleue et rouge, que l'on appelle des aurores boréales (hémisphère Nord) et des aurores australes (hémisphère Sud).

Pourra-t-on voir une aurore boréale ce soir?

La visibilité d'une aurore boréale dépend des prévisions sur l'activité géomagnétique dans votre région. La page Web « Rapport et prévision (observatoires) » présente des prévisions sur l'activité géomagnétique prévue dans un certain nombre d'endroits au Canada. Si la station la plus proche de chez vous prévoit des conditions « orageuses » ou encore plus agitées vers minuit, heure locale, et que le ciel est clair et sombre, il sera sans doute possible de voir une aurore boréale ce soir! Afin de comprendre comment convertir votre heure locale en temps universel (TU) indiqué sur le graphique, utilisez simplement la formule suivante :

Forumle pour convertir du temps universel (TU) à l'heure locale
Zone Formule
heure normale de Terre-Neuve Heure locale = TU - 3:30
heure de l'Atlantique Heure locale = TU - 4:00
heure normale de l'Est Heure locale = TU - 5:00
heure normale du Centre Heure locale = TU - 6:00
heure normale des Rocheuses Heure locale = TU - 7:00
heure normale du Pacifique Heure locale = TU - 8:00
heure avancée de Terre-Neuve Heure locale = TU - 2:30
heure avancée de l'Atlantique Heure locale = TU - 3:00
heure avancée de l'Est Heure locale = TU - 4:00
heure avancée du Centre Heure locale = TU - 5:00
heure avancée des Rocheuses Heure locale = TU - 6:00
heure avancée du Pacifique Heure locale = TU - 7:00

Le nord magnétique se déplace-t-il? Où se trouve-t-il actuellement?

Le champ magnétique terrestre est produit par des courants électriques qui proviennent du noyau externe chaud et liquide de la Terre. La circulation des courants électriques dans le noyau change lentement, de sorte que le champ magnétique engendré par ces courants change également. Par conséquent, l'intensité et la direction du champ magnétique à la surface de la Terre varient au fil des ans.

Le pôle Nord magnétique ne coïncide pas avec le pôle Nord géographique. Dans le passé, il était situé sur le territoire canadien. Cependant, d'après le plus récent levé effectué en 2007, le pôle se trouve au nord du Canada, à environ 1100 km de Resolute Bay.

Est-ce que le champ magnétique de la Terre va s'inverser?

Le champ magnétique terrestre s'inverse régulièrement, alors que les pôles Nord et Sud renversent leur position. De telles inversions semblent se produire à intervalles réguliers, en moyenne approximativement tous les 300 000 ans. Cependant, la dernière inversion remonte à environ 780 000 ans, et il est difficile de dire si une autre inversion devrait se produire prochainement. Ce que nous pouvons affirmer, c'est que le processus d'inversion se déroule sur plusieurs milliers d'années. Pendant cette période, le champ magnétique terrestre ne disparaît pas, mais devient simplement plus compliqué : les lignes du champ magnétique se tordent et s'emmêlent, mais continuent à nous protéger du rayonnement solaire et des phénomènes météorologiques spatiaux.

Pourquoi les Canadiens accordent-ils de l'importance à la météorologie spatiale?

Le pôle Nord magnétique de la Terre est situé dans l'océan Arctique près des îles canadiennes de l'Arctique. L'activité géomagnétique est particulièrement intense dans la zone aurorale avoisinante. Le Canada se trouvant très près du pôle Nord magnétique et comportant la zone aurorale, il est parmi les pays les plus touchés par les phénomènes météorologiques spatiaux.

Les tempêtes solaires et le Soleil

Quel est le cycle d'activité du Soleil?

Le Soleil a un cycle d'activité régulier. Il connaît, depuis 300 ans, une alternance de périodes d'activité maximale et minimale qui s'échelonnent sur un cycle d'environ 11 ans. Pendant le maximum solaire (prévu en 2013), des tempêtes géomagnétiques plus fréquentes sont prévues.

Qu'est-ce qu'une éruption solaire?

Une éruption solaire se produit lorsque le Soleil libère de l'énergie électromagnétique sous forme de lumière et de rayons X. Les rayons X et les rayons gamma mettent environ huit minutes pour atteindre la Terre et peuvent provoquer des perturbations dans les communications radio. Ces épisodes sont généralement de courte durée, soit environ une demi-heure. Les éruptions solaires de longue durée peuvent durer plus de trois heures.

Les éruptions solaires se divisent en plusieurs classes.

  • Les EMC associées aux éruptions de classe C sont les plus faibles et ont peu de répercussions sur la Terre.
  • Les EMC associées aux éruptions de classe M ont une intensité moyenne et peuvent causer des tempêtes géomagnétiques mineures.
  • Les EMC associées aux éruptions de classe X sont les plus intenses et peuvent provoquer des tempêtes géomagnétiques majeures.

Qu'est-ce qu'un trou coronal?

Les trous coronaux sont des régions où les lignes du champ magnétique sont ouvertes de sorte que des flux de plasma propulsés à grande vitesse peuvent s'échapper du Soleil. Si les conditions sont propices, des tempêtes géomagnétiques peuvent se produire lorsque les particules atteignent la Terre. Lorsqu'ils interagissent avec la Terre, les flux qui se déplacent à grande vitesse peuvent causer des périodes d'activité géomagnétique de longue durée (3 ou 4 jours), particulièrement dans la zone aurorale.

Qu'est-ce qu'une Éjection de Matière Coronale (EMC)?

Les éjections de masse coronale (EMC) se présentent sous forme de quantités gigantesques de gaz électrifié ou de plasma projetées dans l'espace interplanétaire qui peuvent avoir une influence importante si elles se dirigent vers la Terre. Les EMC peuvent avoir un certain nombre d'effets sur la Terre.

L'onde de choc provoquée par la masse qui se déplace rapidement peut avoir pour effet d'accélérer les protons de façon à ce qu'ils atteignent la Terre en une heure environ, causant des problèmes pour les radiocommunications dans les hautes latitudes.

Une EMC met de 1 à 3 jours pour atteindre la Terre. L'impact peut déformer le champ magnétique de la Terre, tout en amenant les aiguilles de boussole à changer de direction et en provoquant l'induction de courants dans de longs conducteurs comme les pipelines et les lignes de transport d'électricité. L'afflux massif de particules peut également perturber les radiocommunications HF et endommager les satellites. Cependant, les effets ne sont pas tous nuisibles, étant donné qu'une EMC influe également sur le lieu et la fréquence des aurores boréales.

Tempêtes géomagnétiques

Qu'est-ce qu'une tempête géomagnétique?

Il s'agit de perturbations de la magnétosphère de la Terre, causées par des variations marquées et soudaines de la vitesse, de la densité et des propriétés magnétiques du vent solaire. Les variations du champ magnétique qui en découlent produisent des courants électriques qui se transmettent à de longs conducteurs, comme les lignes de transport d'électricité et les pipelines. Les effets des tempêtes géomagnétiques vont de légers (interférence avec des levés aéromagnétiques) à très graves (panne ou effondrement des réseaux électriques).

Y a-t-il des tempêtes géomagnétiques au Canada?

Oui. Le Canada compte trois zones d'activité géomagnétique : la zone de la calotte polaire, la zone aurorale et la zone sub-aurorale. L'activité géomagnétique la plus élevée et les perturbations les plus grandes sont observées dans la zone aurorale.

Quelles sont les causes des tempêtes géomagnétiques?

Une activité solaire intense entraîne une émission de particules chargées qui peuvent perturber l'intensité et la direction du champ magnétique terrestre. Les tempêtes géomagnétiques peuvent durer quelques heures ou des jours, et nuire directement aux activités qui reposent sur le champ magnétique terrestre, par exemple les levés magnétiques réalisés par les sociétés d'exploration minière, la navigation à l'aide d'une boussole et les forages dirigés.

Pourquoi les tempêtes géomagnétiques constituent-elles un problème?

Les tempêtes géomagnétiques peuvent induire des courants électriques inattendus dans de longs conducteurs comme les lignes électriques. La panne de courant généralisée du réseau d'Hydro-Québec qui s'est produite en 1989 est un exemple des effets des tempêtes géomagnétiques sur les réseaux d'électricité. En 90 secondes, tout le réseau d'Hydro-Québec s'est effondré. La panne a privé de courant plus de six millions de personnes au Québec et dans le nord est des États-Unis pendant neuf heures.

Que s'est­il passé? Une tempête géomagnétique a généré des courants électriques dans les lignes d'Hydro-Québec, avec pour résultat que les dispositifs de sécurité ont mis hors circuit certaines parties du réseau. Le déclenchement d'autres dispositifs de sécurité a suivi et, dans une succession rapide d'événements semblables, tout le réseau est tombé en panne.

Comment peut-on caractériser l'intensité des tempêtes géomagnétiques?

L'intensité de la tempête géomagnétique qui peut résulter d'une tempête solaire dépend de l'ampleur de l'éjection de masse coronale et du champ magnétique qui lui est associé. Lorsque ce champ pointe vers le sud, il peut interagir plus fortement avec le champ magnétique terrestre, augmentant ainsi les répercussions sur la Terre. Le moment où la tempête touchera la Terre dépend de la vitesse de l'EMC. Tous ces paramètres peuvent être mesurés par satellite avant que l'EMC atteigne la Terre.

Sur la Terre, les tempêtes magnétiques sont définies par un indice K variant de 0 à 9. Des tempêtes ayant peu d'effet ont un indice K de 0 à 3; celles avec des effets de niveau moyen, un indice K de 4 à 7; tandis qu'un indice K > 7 représente les fortes tempêtes ayant de nombreuses répercussions.

Effets des phénomènes météorologiques spatiaux

Quels sont les effets des phénomènes météorologiques spatiaux?

L'activité solaire entraîne notamment les effets suivants (sans s'y limiter) : courants induits géomagnétiquement dans les réseaux d'électricité et les pipelines, erreurs azimutales dans les forages dirigés, perturbation des radiocommunications HF et de la navigation par GPS, et panne ou mauvais fonctionnement des satellites.

  • Les perturbations magnétiques induisent des courants électriques dans de longs conducteurs comme les lignes de transport d'électricité et les pipelines, causant des pannes des réseaux électriques ou perturbant les dispositifs de protection contre la corrosion des pipelines.
  • Les perturbations magnétiques ont un effet direct sur les activités qui utilisent le champ magnétique, comme les levés magnétiques, les forages dirigés ou l'utilisation de la boussole.
  • L'ionisation accrue perturbe les ondes radioélectriques utilisées pour les communications par satellite ou la navigation par GPS et provoque la défaillance des systèmes de communications ou de navigation.
  • Les perturbations magnétiques ont des effets sur les satellites, notamment des dommages causés par le rayonnement, des altérations des cellules de mémoire, des ordres fantômes, la charge électrostatique des surfaces et la charge électrostatique interne.

Quels sont les effets des conditions météorologiques de l'espace sur les réseaux d'électricité?

Les tempêtes géomagnétiques peuvent induire des courants électriques inattendus dans de longs conducteurs comme les lignes électriques. Ressources naturelles Canada mène des projets de recherche ciblant particulièrement les réseaux d'électricité. Les entreprises de services d'électricité utilisent les résultats de ces travaux pour sans cesse améliorer leurs méthodes d'exploitation de manière à ce que l'impact des perturbations magnétiques sur les réseaux électriques soit réduit au minimum. Les compagnies d'électricité peuvent également se servir des prévisions météorologiques spatiales de Ressources naturelles Canada pour surveiller étroitement les tempêtes géomagnétiques.

Quels sont les effets des conditions météorologiques de l'espace sur les pipelines?

Les pipelines, un autre type de long conducteur, subissent les effets des courants électriques produits par des tempêtes géomagnétiques. Les pipelines sont recouverts d'un enduit et munis de dispositifs de protection contre la corrosion qui permettent de maintenir une plage de tension sécuritaire, afin de prévenir, ou à tout le moins de réduire, la corrosion. Une tempête magnétique augmente le courant électrique qui passe dans le pipeline et nuit au fonctionnement des dispositifs de protection contre la corrosion. Les effets sur les pipelines sont cumulatifs et peuvent en réduire grandement la durée de vie. La surveillance du pipeline et le rendement des dispositifs de protection permettent de réduire les risques de corrosion qui donnent lieu à des fuites et à des dommages environnementaux.

Quels sont les effets des conditions météorologiques de l'espace sur les radiocommunications HF?

Des flux de particules énergétiques produites par une tempête géomagnétique pénètrent dans l'ionosphère (la partie de la haute atmosphère caractérisée par la présence d'ions et d'électrons) aux environs des pôles magnétiques et ionisent des molécules formant ainsi des électrons et des ions positifs. Le nombre accru d'électrons à de basses altitudes fait que l'ionosphère absorbe, au lieu de réfléchir, les signaux radio près des pôles, de sorte que ceux ci sont faibles. Ainsi, les communications radio en Arctique peuvent être perturbées pendant des jours, voire des semaines, ce qui fait que les aéronefs survolant le pôle Nord ont peu de contacts radio. Les entreprises de transport aérien utilisent les prévisions et les données de surveillance des tempêtes géomagnétiques pour décider si leurs pilotes doivent emprunter un autre parcours pendant ces épisodes.

Quels sont les effets des conditions météorologiques de l'espace sur le GPS?

Lorsque des particules chargées émises par le Soleil atteignent la Terre, elles peuvent perturber le champ géomagnétique terrestre. En outre, dans l'ionosphère, la densité d'électrons (nombre d'électrons dans une région donnée) peut varier considérablement, dans le temps et dans l'espace. Les perturbations dans l'ionosphère peuvent aussi diminuer la précision de la localisation établie par le système de positionnement mondial (GPS, pour Global Positioning System) que l'on utilise pour la navigation dans les navires, les aéronefs et les véhicules.

Quels sont les effets des conditions météorologiques de l'espace sur les satellites?

Les satellites sont particulièrement sensibles aux effets des phénomènes météorologiques spatiaux : ils peuvent être endommagés par le rayonnement, subir des altérations des cellules de mémoire, recevoir des ordres fantômes, subir les effets de charges électrostatiques des surfaces et de charges électrostatiques internes. C'est ainsi que, le 20 janvier 1994, Anik E1 et Anik E2, les principaux satellites de télécommunications du Canada, sont tombés en panne. Cette défaillance a eu pour effet d'interrompre les services de télédistribution par câble, d'empêcher la transmission entre médias, et d'interrompre le service téléphonique dans le nord du Canada.

Comment peut-on se préparer aux effets des conditions météorologiques de l'espace?

Les prévisions de météorologie spatiale produites par Ressources naturelles Canada fournissent des renseignements essentiels pour tous ceux qui pourraient être touchés par des tempêtes géomagnétiques. Les sociétés exploitant des pipelines, les compagnies d'électricité et les entreprises de communication peuvent préparer leurs réseaux pour qu'ils soient plus résistants et résilients au regard des effets de ces phénomènes. De même, chaque citoyen peut se préparer à affronter les ennuis causés par une panne de courant ou une rupture des communications, en élaborant des plans et une trousse d'urgence. Le site Web « Votre famille est-elle prête? » de Sécurité publique Canada donne de précieux conseils sur la préparation d'un plan et d'une trousse d'urgence et sur la façon de les utiliser correctement lors d'un désastre naturel ou d'une urgence.

Comment peut-on prévenir les dommages causés par des phénomènes météorologiques spatiaux?

Les scientifiques du Centre canadien de météo spatiale sont à la fois chargés de surveiller la météorologie spatiale et d'en étudier les répercussions sur diverses technologies. Leur travail vise à réduire les risques d'interruptions des systèmes et à assurer l'exploitation sécuritaire de l'infrastructure essentielle, telle que les réseaux électriques, les pipelines, les satellites et les systèmes de communication et de navigation. En collaboration avec d'autres ministères gouvernementaux et des partenaires des milieux universitaires et industriels, les chercheurs de Ressources naturelles Canada contribuent de nombreuses façons importantes à réduire la vulnérabilité de la technologie essentielle aux phénomènes météorologiques spatiaux dangereux. Ils consacrent leurs efforts à modéliser et à surveiller les effets géomagnétiques sur les installations électriques et les pipelines tout en continuant d'approfondir leurs connaissances des phénomènes nouveaux et émergents afin d'améliorer les prévisions de météorologie spatiale.

Quelle fut la cause de la panne de courant généralisée de mars 1989?

La panne de courant généralisée du réseau d'Hydro-Québec qui s'est produite en 1989 est un exemple des effets des tempêtes géomagnétiques sur les réseaux d'électricité. Une éjection de masse coronale (EMC) a eu lieu le 10 mars 1989 et a atteint la Terre dans la soirée du lundi 12 mars 1989, provoquant une tempête géomagnétique qui a persisté les 13 et 14 mars. La tempête géomagnétique a généré des courants électriques dans les lignes d'Hydro-Québec, avec pour résultat que les dispositifs de sécurité ont mis hors circuit certaines parties du réseau. Le déclenchement d'autres dispositifs de sécurité a suivi et, dans une succession rapide d'événements semblables, tout le réseau est tombé en panne. La panne a privé de courant plus de six millions de personnes au Québec pendant neuf heures.

Prévision de météorologie spatiale

Pourquoi est-ce important de prévoir les conditions météorologiques spatiales?

Les prévisions de météorologie spatiale fournissent des renseignements cruciaux à tous ceux qui pourraient être touchés par ces conditions : les pilotes de lignes aériennes, les astronautes, les ingénieurs des services publics d'électricité, les géophysiciens spécialisés dans l'exploration minière et même les touristes qui souhaitent observer des aurores boréales.

La météorologie spatiale peut aussi avoir des répercussions importantes sur l'infrastructure technologique dont nous dépendons, notamment :

  • causer de l'interférence avec les signaux d'ondes radioélectriques (les systèmes de navigation et les communications radio);
  • perturber les réseaux électriques;
  • corroder les pipelines;
  • entraver le fonctionnement des satellites;
  • exposer les astronautes et les pilotes effectuant des vols à haute altitude à des dangers liés au rayonnement.

Comment fait-on les prévisions de météo spatiale au Canada?

Le Laboratoire géomagnétique de Ressources naturelles Canada est le chef-lieu du Service de surveillance géomagnétique et du Centre canadien de météo spatiale du gouvernement du Canada.

Le Centre canadien de météo spatiale est chargé de la surveillance, de l'analyse et de la prévision de la météorologie spatiale ainsi que de la diffusion des avertissements et des alertes dans tout le Canada. Il effectue également une surveillance des perturbations solaires du Soleil jusqu'à la Terre et du champ magnétique de la Terre à l'aide d'un réseau terrestre de magnétomètres répartis dans tout le pays. De plus, le Centre contribue à l'International Space Environment Service en fournissant des données géomagnétiques et des prévisions de météorologie spatiale.

Comment établit-on une prévision?

La prévision de l'activité géomagnétique se fait à l'aide de données provenant d'instruments d'observation du Soleil. Les satellites ACE (Advanced Composition Explorer) et SOHO (observatoire solaire et héliosphérique) (financés et exploités par la National Aeronautics and Space Administration des États-Unis et l'Agence spatiale européenne), qui sont situés à 1,5 million de kilomètres de la Terre, sont les instruments types utilisés pour la surveillance de l'activité solaire. Les données recueillies par les magnétomètres et les détecteurs de particules chargées permettent de déterminer à l'avance les périodes où les conditions pourraient avoir des répercussions dangereuses. Les scientifiques étudient les données pour y détecter les tendances et les indications de ces conditions en vue de préparer une prévision.

Combien de temps à l'avance peut-on prévoir les conditions météorologiques spatiales?

Grâce aux observations par satellite, il est possible de détecter des tempêtes solaires en seulement quelques minutes ou quelques heures. Selon la vitesse à laquelle elles sont éjectées pendant ces tempêtes, les particules mettent entre 1 et 3 jours pour atteindre la Terre. D'après les observations des éruptions solaires, on peut prévoir le moment où elles atteindront la Terre ainsi que l'activité géomagnétique qu'elles provoqueront. Ce délai de 1 à 3 jours donne suffisamment de temps pour protéger les infrastructures essentielles contre les effets de la tempête solaire. Des mesures additionnelles sont effectuées à l'aide du satellite ACE qui fournit de l'information sur le plasma du vent solaire de 30 à 90 minutes avant qu'il n'atteigne la Terre. On ne peut pas toujours prévoir le moment où se produira une tempête solaire, mais lorsqu'elle a lieu, on peut prévoir à quel moment ses effets seront ressentis sur la Terre.