Dérangement des systèmes électriquesEdit
Il a été suggéré qu’une tempête géomagnétique à l’échelle de la tempête solaire de 1859 aujourd’hui causerait des milliards, voire des trillions de dollars de dommages aux satellites, aux réseaux électriques et aux communications radio, et pourrait provoquer des pannes électriques à grande échelle qui pourraient ne pas être réparées avant des semaines, des mois, voire des années. Ces pannes électriques soudaines peuvent menacer la production alimentaire.
Réseau électrique secteurEdit
Lorsque des champs magnétiques se déplacent à proximité d’un conducteur tel qu’un fil, un courant induit géomagnétiquement est produit dans le conducteur. Cela se produit à grande échelle lors des orages géomagnétiques (le même mécanisme a également influencé les lignes téléphoniques et télégraphiques avant la fibre optique, voir ci-dessus) sur toutes les longues lignes de transmission. Les longues lignes de transmission (plusieurs kilomètres de long) sont donc susceptibles d’être endommagées par cet effet. Il s’agit notamment des opérateurs en Chine, en Amérique du Nord et en Australie, en particulier des lignes modernes à haute tension et à faible résistance. Le réseau européen est principalement constitué de circuits de transmission plus courts, moins vulnérables aux dommages.
Les courants (quasi directs) induits dans ces lignes par les orages géomagnétiques sont néfastes pour les équipements de transmission électrique, notamment les transformateurs – induisant une saturation du noyau, contraignant leurs performances (ainsi que le déclenchement de divers dispositifs de sécurité), et provoquant un échauffement des bobines et des noyaux. Dans les cas extrêmes, cette chaleur peut les désactiver ou les détruire, voire provoquer une réaction en chaîne qui peut surcharger les transformateurs. La plupart des générateurs sont connectés au réseau par l’intermédiaire de transformateurs, ce qui les isole des courants induits sur le réseau et les rend beaucoup moins susceptibles d’être endommagés par un courant induit géomagnétiquement. Cependant, un transformateur qui y est soumis agira comme une charge déséquilibrée pour le générateur, provoquant un courant de séquence négative dans le stator et par conséquent un échauffement du rotor.
Selon une étude de Metatech corporation, une tempête d’une force comparable à celle de 1921 détruirait plus de 300 transformateurs et laisserait plus de 130 millions de personnes sans électricité aux États-Unis, ce qui coûterait plusieurs milliers de milliards de dollars. L’ampleur de la perturbation est débattue, certains témoignages du Congrès faisant état d’une coupure potentiellement indéfinie jusqu’à ce que les transformateurs puissent être remplacés ou réparés. Ces prédictions sont contredites par un rapport de la North American Electric Reliability Corporation qui conclut qu’une tempête géomagnétique provoquerait une instabilité temporaire du réseau mais pas de destruction généralisée des transformateurs à haute tension. Le rapport souligne que l’effondrement du réseau québécois, largement cité, n’a pas été causé par la surchauffe des transformateurs, mais par le déclenchement quasi-simultané de sept relais.
En plus de la vulnérabilité des transformateurs aux effets d’une tempête géomagnétique, les compagnies d’électricité peuvent également être affectées indirectement par la tempête géomagnétique. Par exemple, les fournisseurs de services Internet peuvent tomber en panne pendant les tempêtes géomagnétiques (et/ou rester non opérationnels longtemps après). Les compagnies d’électricité peuvent avoir des équipements nécessitant une connexion internet en état de marche pour fonctionner, donc pendant la période où le fournisseur de services internet est en panne, l’électricité aussi peut ne pas être distribuée.
En recevant des alertes et des avertissements de tempête géomagnétique (par exemple par le Space Weather Prediction Center ; via des satellites de météo spatiale comme SOHO ou ACE), les compagnies d’électricité peuvent minimiser les dommages aux équipements de transmission d’électricité, en déconnectant momentanément les transformateurs ou en induisant des coupures temporaires. Des mesures préventives existent également, notamment pour empêcher l’afflux de CPG dans le réseau par la connexion neutre-terre.
CommunicationsEdit
Les systèmes de communication à haute fréquence (3-30 MHz) utilisent l’ionosphère pour réfléchir les signaux radio sur de longues distances. Les tempêtes ionosphériques peuvent affecter les communications radio à toutes les latitudes. Certaines fréquences sont absorbées et d’autres sont réfléchies, ce qui entraîne une fluctuation rapide des signaux et des chemins de propagation inattendus. Les stations de télévision et de radio commerciales sont peu affectées par l’activité solaire, mais les liaisons sol-air, bateau-terre, les ondes courtes et la radio amateur (principalement les bandes inférieures à 30 MHz) sont fréquemment perturbées. Les opérateurs radio utilisant les bandes HF dépendent des alertes solaires et géomagnétiques pour maintenir leurs circuits de communication en état de marche.
Les systèmes militaires de détection ou d’alerte précoce fonctionnant dans la gamme des hautes fréquences sont également affectés par l’activité solaire. Le radar « over-the-horizon » fait rebondir des signaux sur l’ionosphère pour surveiller le lancement d’avions et de missiles sur de longues distances. Pendant les tempêtes géomagnétiques, ce système peut être gravement gêné par le brouillage radioélectrique. De même, certains systèmes de détection des sous-marins utilisent les signatures magnétiques des sous-marins comme une entrée dans leurs schémas de localisation. Les tempêtes géomagnétiques peuvent masquer et déformer ces signaux.
L’administration fédérale de l’aviation reçoit régulièrement des alertes de sursauts radio solaires afin qu’elle puisse reconnaître les problèmes de communication et éviter une maintenance inutile. Lorsqu’un avion et une station au sol sont alignés avec le Soleil, des niveaux élevés de bruit peuvent se produire sur les fréquences radio de contrôle aérien. Cela peut également se produire sur les communications par satellite UHF et SHF, lorsqu’une station terrestre, un satellite et le Soleil sont alignés. Afin d’éviter toute maintenance inutile des systèmes de communication par satellite à bord des avions, AirSatOne fournit un flux en direct pour les événements géophysiques du centre de prévision de la météo spatiale de la NOAA. Le flux en direct d’AirSatOne permet aux utilisateurs de visualiser les tempêtes spatiales observées et prévues. Les alertes géophysiques sont importantes pour les équipages de vol et le personnel de maintenance afin de déterminer si une activité ou une histoire à venir a ou aura un effet sur les communications par satellite, la navigation GPS et les communications HF.
Les lignes télégraphiques étaient autrefois affectées par les tempêtes géomagnétiques. Les télégraphes utilisaient un seul long fil pour la ligne de données, s’étendant sur plusieurs kilomètres, utilisant le sol comme fil de retour et alimenté en courant continu par une batterie ; cela les rendait (ainsi que les lignes électriques mentionnées ci-dessous) susceptibles d’être influencés par les fluctuations causées par le courant annulaire. La tension/courant induit par l’orage géomagnétique pouvait diminuer le signal, lorsqu’il était soustrait de la polarité de la batterie, ou produire des signaux trop forts et parasites lorsqu’il était ajouté à celle-ci ; certains opérateurs ont appris à déconnecter la batterie et à se fier au courant induit comme source d’alimentation. Dans des cas extrêmes, le courant induit était si élevé que les bobines du côté de la réception s’enflammaient ou que les opérateurs recevaient des chocs électriques. Les orages géomagnétiques affectent également les lignes téléphoniques à longue distance, y compris les câbles sous-marins, à moins qu’ils ne soient en fibre optique.
Les dommages causés aux satellites de communication peuvent perturber les liaisons non terrestres de téléphone, de télévision, de radio et d’Internet. La National Academy of Sciences a fait un rapport en 2008 sur les scénarios possibles de perturbation généralisée lors du pic solaire de 2012-2013.
Systèmes de navigationEdit
Le système mondial de navigation par satellite (GNSS), et d’autres systèmes de navigation tels que LORAN et le défunt OMEGA sont affectés négativement lorsque l’activité solaire perturbe la propagation de leurs signaux. Le système OMEGA était composé de huit émetteurs situés dans le monde entier. Les avions et les navires utilisaient les signaux à très basse fréquence de ces émetteurs pour déterminer leur position. Pendant les événements solaires et les tempêtes géomagnétiques, le système donnait aux navigateurs des informations inexactes de plusieurs kilomètres. Si les navigateurs avaient été avertis qu’un événement protonique ou une tempête géomagnétique était en cours, ils auraient pu passer à un système de secours.
Les signaux du GNSS sont affectés lorsque l’activité solaire provoque des variations soudaines de la densité de l’ionosphère, ce qui entraîne une scintillation (comme une étoile scintillante) des signaux du satellite. La scintillation des signaux des satellites lors de perturbations ionosphériques est étudiée à HAARP lors d’expériences de modification de l’ionosphère. Elle a également été étudiée à l’observatoire radio de Jicamarca.
Une technologie utilisée pour permettre aux récepteurs GPS de continuer à fonctionner en présence de certains signaux déroutants est le Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM). Cependant, le RAIM repose sur l’hypothèse qu’une majorité de la constellation GPS fonctionne correctement, et il est donc beaucoup moins utile lorsque l’ensemble de la constellation est perturbé par des influences mondiales telles que les tempêtes géomagnétiques. Même si le RAIM détecte une perte d’intégrité dans ces cas, il peut ne pas être en mesure de fournir un signal utile et fiable.
Dommages matériels aux satellitesModification
Les tempêtes géomagnétiques et l’augmentation de l’émission d’ultraviolets solaires chauffent la haute atmosphère de la Terre, ce qui provoque son expansion. L’air chauffé s’élève, et la densité au niveau de l’orbite des satellites jusqu’à environ 1 000 km (621 mi) augmente considérablement. Il en résulte une augmentation de la traînée, ce qui fait que les satellites ralentissent et changent légèrement d’orbite. Les satellites en orbite terrestre basse qui ne sont pas relancés à plusieurs reprises vers des orbites plus élevées tombent lentement et finissent par brûler.
La destruction de Skylab en 1979 est un exemple de vaisseau spatial rentrant prématurément dans l’atmosphère terrestre en raison d’une activité solaire plus élevée que prévu. Lors de la grande tempête géomagnétique de mars 1989, quatre des satellites de navigation de la marine ont dû être mis hors service pendant une semaine, l’U.S. Space Command a dû afficher de nouveaux éléments orbitaux pour plus de 1000 objets concernés et le satellite Solar Maximum Mission est tombé de son orbite en décembre de la même année.
La vulnérabilité des satellites dépend également de leur position. L’anomalie de l’Atlantique Sud est un endroit périlleux à traverser pour un satellite.
La technologie ayant permis aux composants des engins spatiaux de devenir plus petits, leurs systèmes miniaturisés sont devenus de plus en plus vulnérables aux particules solaires les plus énergétiques. Ces particules peuvent endommager physiquement les micro-puces et modifier les commandes logicielles des ordinateurs embarqués sur les satellites.
Un autre problème pour les opérateurs de satellites est la charge différentielle. Pendant les tempêtes géomagnétiques, le nombre et l’énergie des électrons et des ions augmentent. Lorsqu’un satellite se déplace dans cet environnement énergisé, les particules chargées qui frappent l’engin spatial chargent de manière différentielle des parties de l’engin. Les décharges peuvent former des arcs électriques à travers les composants de l’engin spatial, les endommageant et les mettant éventuellement hors service.
La charge en bloc (également appelée charge profonde) se produit lorsque des particules énergétiques, principalement des électrons, pénètrent dans l’enveloppe extérieure d’un satellite et déposent leur charge dans ses parties internes. Si une charge suffisante s’accumule dans un composant, celui-ci peut tenter de la neutraliser en se déchargeant sur d’autres composants. Cette décharge est potentiellement dangereuse pour les systèmes électroniques du satellite.
GéophysiqueEdit
Le champ magnétique terrestre est utilisé par les géophysiciens pour déterminer les structures rocheuses souterraines. Pour la plupart, ces géodésiens sont à la recherche de gisements de pétrole, de gaz ou de minéraux. Ils ne peuvent y parvenir que lorsque le champ terrestre est calme, de sorte que les véritables signatures magnétiques peuvent être détectées. D’autres géophysiciens préfèrent travailler pendant les tempêtes géomagnétiques, lorsque de fortes variations des courants électriques souterrains normaux de la Terre leur permettent de détecter les structures pétrolières ou minérales souterraines. Cette technique est appelée magnétotellurique. Pour ces raisons, de nombreux géomètres utilisent les alertes et les prédictions géomagnétiques pour programmer leurs activités de cartographie.
PipelineEdit
Les champs géomagnétiques fluctuant rapidement peuvent produire des courants induits géomagnétiquement dans les pipelines. Cela peut causer de multiples problèmes aux ingénieurs des pipelines. Les débitmètres des pipelines peuvent transmettre des informations erronées sur le débit et le taux de corrosion du pipeline peut être considérablement augmenté.
Les risques de rayonnement pour les humainsEdit
L’atmosphère et la magnétosphère de la Terre permettent une protection adéquate au niveau du sol, mais les astronautes sont sujets à un empoisonnement par rayonnement potentiellement mortel. La pénétration de particules à haute énergie dans les cellules vivantes peut provoquer des lésions chromosomiques, des cancers et d’autres problèmes de santé. De fortes doses peuvent être immédiatement fatales. Les protons solaires dont l’énergie est supérieure à 30 MeV sont particulièrement dangereux.
Les événements de protons solaires peuvent également produire un rayonnement élevé à bord des avions volant à haute altitude. Bien que ces risques soient faibles, les équipages de vol peuvent être exposés de manière répétée, et la surveillance des événements de protons solaires par des instruments satellitaires permet de contrôler et d’évaluer l’exposition, et éventuellement d’ajuster les trajectoires de vol et les altitudes pour diminuer la dose absorbée.
Effet sur les animauxModifié
Les scientifiques étudient encore si les animaux sont affectés ou non, certains suggérant que les tempêtes solaires incitent les baleines à s’échouer sur la plage. Certains ont émis l’hypothèse que les animaux migrateurs qui utilisent la magnétoréception pour naviguer, comme les oiseaux et les abeilles domestiques, pourraient également être affectés.
.