Une nouvelle étude modélise la transmission des ondes de choc vers la Terre

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Une équipe internationale de scientifiques dirigée par Lucile Turc, chercheuse de l’Académie à l’Université d’Helsinki et soutenue par l’Institut international des sciences spatiales de Berne, a étudié pendant trois ans la propagation des ondes électromagnétiques dans l’espace proche de la Terre. L’équipe a étudié les ondes dans la zone où le vent solaire entre en collision avec le champ magnétique terrestre appelé région de choc, et comment les ondes sont transmises de l’autre côté du choc. Les résultats de l’étude sont maintenant publiés dans Physique naturelle.

« La façon dont les vagues survivraient en traversant le choc est restée un mystère depuis la découverte des vagues dans les années 1970. Aucune preuve de ces vagues n’a jamais été trouvée de l’autre côté du choc », explique Turc.

L’équipe a utilisé un modèle informatique de pointe, Vlasiator, développé à l’Université d’Helsinki par un groupe dirigé par le professeur Minna Palmroth, pour recréer et comprendre les processus physiques en jeu dans la transmission des ondes. Une analyse minutieuse de la simulation a révélé la présence d’ondes de l’autre côté du choc, avec des propriétés presque identiques à celles du pré-choc.

« Une fois que l’on a su quoi et où chercher, des signatures claires des ondes ont été trouvées dans les données satellitaires, confirmant les résultats numériques », explique Lucile Turc.

Les ondes du pré-choc peuvent entrer dans le champ magnétique terrestre

Autour de notre planète se trouve une bulle magnétique, la magnétosphère, qui nous protège du vent solaire, un flux de particules chargées provenant du Soleil. Les ondes électromagnétiques, apparaissant comme de petites oscillations du champ magnétique terrestre, sont fréquemment enregistrées par les observatoires scientifiques dans l’espace et au sol. Ces ondes peuvent être causées par l’impact du vent solaire changeant ou provenir de l’extérieur de la magnétosphère.

Les ondes électromagnétiques jouent un rôle important dans la création d’une météo spatiale défavorable autour de notre planète : elles peuvent par exemple accélérer les particules à des énergies élevées, qui peuvent alors endommager l’électronique des engins spatiaux, et faire tomber ces particules dans l’atmosphère.

Du côté de la Terre faisant face au Soleil, les observatoires scientifiques enregistrent fréquemment des oscillations à la même période que les ondes qui se forment devant la magnétosphère terrestre, chantant un chant magnétique clair dans une région de l’espace appelée pré-choc.

Cela a conduit les scientifiques de l’espace à penser qu’il existe un lien entre les deux, et que les ondes du pré-choc peuvent pénétrer dans la magnétosphère terrestre et se déplacer jusqu’à la surface de la Terre. Cependant, un obstacle majeur se dresse sur leur chemin : les ondes doivent franchir le choc avant d’atteindre la magnétosphère.

« Au début, nous pensions que la théorie initiale proposée dans les années 1970 était correcte : les ondes pouvaient traverser le choc sans changement. Mais il y avait une incohérence dans les propriétés des ondes que cette théorie ne pouvait pas concilier, alors nous avons approfondi nos recherches », explique Turc.

« Finalement, il est devenu clair que les choses étaient beaucoup plus compliquées qu’il n’y paraissait. Les vagues que nous avons vues derrière le choc n’étaient pas les mêmes que celles du choc, mais de nouvelles vagues créées au choc par l’impact périodique des ondes du choc. »

Lorsque le vent solaire traverse le choc, il est comprimé et chauffé. La force de choc détermine la quantité de compression et de chauffage qui a lieu. Turc et ses collègues ont montré que les ondes de préchoc sont capables d’ajuster le choc, le rendant alternativement plus fort ou plus faible lorsque les creux ou les crêtes des vagues arrivent au choc. En conséquence, le vent solaire à l’origine du choc change périodiquement et crée de nouvelles ondes, de concert avec les ondes de préchoc.

Le modèle numérique a également mis en évidence que ces ondes ne pouvaient être détectées que dans une région étroite derrière le choc, et qu’elles pouvaient facilement être masquées par la turbulence dans cette région. Cela explique probablement pourquoi ils n’avaient pas été observés auparavant.

Alors que les ondes provenant du pré-choc ne jouent qu’un rôle limité dans la météo spatiale sur Terre, elles sont d’une grande importance pour comprendre la physique fondamentale de notre univers.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université d’Helsinki. Original écrit par Johanna Pellinen. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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